TWI421914B - 汽化裝置及半導體製程系統 - Google Patents

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Description

汽化裝置及半導體製程系統
本發明係關於一種用於自液體材料中產生處理氣體之汽化裝置及一半導體製程系統。本文中所使用之術語“半導體製程”包括經執行以藉由在一目標基板(諸如半導體晶圓或用於FPD(平板顯示器，例如，LCD(液晶顯示器))之玻璃基板)上以預定圖案形成半導體層、絕緣層及導電層，而在該目標基板上製造一半導體設備或一具有連接至一半導體設備之配線層、電極及其類似物之結構的各種類之製程。
在製造半導體設備中執行一用於在一半導體晶圓之基板上形成一預定薄膜之薄膜形成製程。舉例而言，使用一低壓CVD(化學氣相沈積)裝置執行此種類之一製程。在低壓CVD裝置中，以氣態供應源材料以促進化學反應，藉此在一晶圓之表面上沈積一薄膜。在此種類之裝置中，存在藉由使液體材料汽化而產生處理氣體，且將處理氣體供應至一處理腔室中作為薄膜形成氣體之情況。
使用藉由使液體材料汽化而產生之處理氣體之薄膜形成製程的實例如下。具體言之，使用藉由使TEOS(Si(OC2 HO5 )4 ：四乙氧基矽烷)汽化而產生之處理氣體及氧氣(O2 )形成SiO2 薄膜。使用藉由使六氯乙矽烷(Si2 Cl6 )汽化而產生之處理氣體及氨氣(NH3 )形成氮化矽(Si3 N4 )薄膜。
另外，在某些製程中，使用金屬有機化合物(錯合物)形成此金屬之一薄膜。此類型之薄膜形成製程之實例如下。具體言之，使用藉由使含鉿液體材料汽化而產生之處理氣體及氧氣形成氧化鉿薄膜。使用藉由使含鈦(Ti)、鍶(Sr)及鋇(Ba)之液體材料汽化而產生之處理氣體及氧氣形成BST(鋇鍶鈦)氧化物薄膜。
按照慣例，若使用具有高蒸氣壓之液體材料(諸如，TEOS)，則藉由一烘焙方法使液體材料中所含有之液體中粒子(大約3,000/ml)汽化。在此狀況下，僅將蒸氣供應至一處理腔室中，而將液體中粒子留在儲存於加熱容器中之液體材料中。然而，難以藉由一烘焙方法汽化具有低蒸氣壓之液體材料(諸如，含鉿材料)，因為具有低蒸氣壓之液體材料之氣體具有一低分解溫度。另外，液體材料儲存在設定於高溫下之儲罐中歷時長時間，且藉此而變性。因此，為了促進液體材料之汽化，使用噴霧型以便將液體材料連同運載氣體一起以霧化狀態自一注入器供應至一經加熱至一預定溫度之汽化腔室中。然而，在此狀況下，因為液體中粒子經發送至該注入器，所以該汽化腔室內部需要一用於截獲粒子之過濾器。
另外，由於半導體設備之設計中之多樣化，各種金屬有機化合物已開始用作液體材料。舉例而言，Hf、Zr或St之有機化合物具有一小於TEOS之蒸氣壓之1/10的低蒸氣壓。若使用具有此種低蒸氣壓之液體材料，則不可良好地使該液體材料汽化，因此不可避免地保留非汽化組份(薄霧)。若處理氣體含有薄霧，則粒子可沈積於晶圓上。因此，必需靠近一汽化器之出口或在一氣體供應通道中安置一過濾器。
一般而言，藉由一固定部件將此種過濾器固定於一用於形成一汽化器之汽化腔室之容器上。藉由一建置於該容器中之加熱器自固定部件周圍充分加熱該過濾器。專利文件1(日本專利申請案KOKAI公開案第2004－211183號(第0012段及圖2))揭示了一汽化器，該汽化器包括一經安置以覆蓋形成於一腔室主體之側壁中之出口埠的過濾器。此過濾器係藉由螺釘而固定於腔室主體上以致過濾器之背側與一壁表面緊密接觸。此過濾器係藉由一安置於腔室主體上之靠近過濾器所附著之壁表面的加熱器來加熱。
本發明之一目標為提供一可長時間可靠地執行汽化之汽化裝置及一包括此汽化裝置之半導體製程系統。
根據本發明之一第一態樣，提供一用於自液體材料產生處理氣體之汽化裝置，該裝置包含：一汽化容器，其界定汽化裝置之汽化空間；一注入器，其連接至該汽化容器以將液體材料以霧化狀態噴霧至汽化空間中；一加熱器，其附著於汽化容器以加熱經噴霧於汽化空間中的液體材料；一氣體輸送通道，其連接至汽化容器以自汽化空間輸出自液體材料所產生之產生氣體；一過濾器，其安置於該氣體輸送通道內部或在氣體輸送通道與汽化空間之間以截獲產生氣體中所含有之薄霧；及一紅外照射機構，其經構成以用紅外線照射該過濾器。
根據本發明之一第二態樣，提供一半導體製程系統，其包含：一處理腔室，其經構成以容納一目標基板；一支撐部件，其經構成以支撐該處理腔室內部之該目標基板；一加熱器，其經構成以加熱該處理腔室內部之該目標基板；一排氣系統，其經構成以自處理腔室內部排氣；及一氣體供應區，其經構成以將處理氣體供應至處理腔室中，且包括一用於自液體材料產生處理氣體之汽化裝置，其中該汽化裝置包含一汽化容器，其界定該汽化裝置之汽化空間；一注入器，其連接至該汽化容器以將液體材料以霧化狀態噴霧至汽化空間中；一加熱器，其附著於該汽化容器以加熱經噴霧於汽化空間中的液體材料；一氣體輸送通道，其連接至汽化容器以自汽化空間輸出自液體材料所產生之產生氣體；一過濾器，其安置於該氣體輸送通道內部或在氣體輸送通道與汽化空間之間以截獲產生氣體中所含有之薄霧；及一紅外照射機構，其經構成以用紅外線照射該過濾器。
本發明之額外目標及優點將在隨後之描述中加以闡明，且其中部分將自描述顯而易見，或可藉由本發明之實踐而獲悉。可借助於下文中特別指出的方式及組合來實現及獲得本發明之目標及優點。
在設計開發本發明之過程中，發明者研究了關於習知汽化器及汽化系統之問題。因此，發明者已得出下文所給出之發現。
在專利文件1中所揭示之類型之汽化器的狀況下，當處理氣體經過一過濾器時，沈積於該過濾器上之薄霧蒸發且由於蒸發熱而帶走過濾器之熱量，以致過濾器之溫度降低。雖然藉由一加熱器加熱該過濾器，但熱量不可在過濾器內自周邊部分充分傳遞至中心部分，因為該過濾器係由金屬燒結主體或纖維製成。過濾器之中心部分處之溫度從而降低，且可能很難返回至一預定溫度。若薄霧在沒有蒸發之情況下沈積於過濾器上，則過濾器被較早堵住且其使用壽命縮短。
另一方面，若藉由增加至加熱器之輸出而將過濾器之中心部分之溫度設定得較高，則過濾器之周邊部分處之溫度變得太高，且液體材料藉此而變性。舉例而言，在290至300℃下蒸發之液體材料之狀況下，若將溫度自此溫度增加5至10℃，則液體材料變性。若藉由增加至加熱器之輸出而將過濾器之中心部分之溫度設定為290至300℃，則過濾器之周邊部分處之溫度變得比中心部分處之溫度高得多。從而，沈積於周邊部分上之薄霧變性。
現將參看伴隨圖式描述在上述所給出之發現之基礎上達成的本發明之實施例。在以下描述中，藉由相同參考數字表示具有大體上相同功能及配置之組成元件，且將僅在必要時進行重複描述。
圖1為展示一包括一根據本發明之一實施例之汽化裝置的半導體製程系統(薄膜形成系統)之結構圖。此系統包括一薄膜形成區100，薄膜形成區100經構成以在目標基板(諸如，晶圓W)上執行一預定的薄膜形成製程(以在晶圓W上形成一預定的薄膜)。薄膜形成區100連接至一經構成以供應預定處理氣體之氣體供應系統200。
舉例而言，薄膜形成區100包含一分批型之低壓CVD裝置，該分批型之低壓CVD裝置具有一用作一反應腔室(處理腔室)之垂直式反應管110。可將一支撐若干晶圓W之晶圓舟120加載至反應管110中且可將其自反應管110卸載。一加熱器130安置於反應管110周圍以加熱晶圓W。一用作真空排氣構件之真空泵150經安置以將反應管110之內部保持在一預定的真空位準。如稍後描述的，經由一處理氣體供應管線將預定的處理氣體供應至反應管110中。
氣體供應系統200包括一儲存容器1、一汽化裝置2，及連接至儲存容器1及汽化裝置2之管線。儲存容器1儲存具有低蒸氣壓(例如，85℃下0.55 Pa)之液體材料，諸如，含鉿材料，例如，TEMAH(肆(N－乙基－N－甲胺基)鉿)或HTB(四－第三丁醇鉿)。汽化裝置2經構成以使自儲存容器1所供應之液體材料汽化，以便產生處理氣體。
具體言之，儲存容器1經由一供應管線(液體材料供應通道)51而連接至汽化裝置2。供應管線51在儲存容器1處之末端定位於儲存容器1內之液體材料中。供應管線51自上游側(自儲存容器1)按次序具備一第一閥門V1、一液體質量流量計M及一第二閥門V2。
一具備一閥門Va之氣體供應管線21連接至儲存容器1。氣體供應管線21之一末端定位於儲存容器1內之液體材料之表面的上方。氣體供應管線21之另一末端連接至加壓氣體(諸如，N2 氣體)之一供應源22。當將液體材料自儲存容器1供應至汽化裝置2時，用設定為(例如)約1.0 kg/cm2 之N2 氣體供應儲存容器1。藉由壓力以一預定流動速率將液體材料自儲存容器1發送及傳送至汽化裝置2。加壓氣體可為惰性氣體，諸如，不同於N2 氣體之氦氣(He)或氬氣(Ar)。
用作淨化氣體或霧化氣體之輔助氣體(諸如，N2 氣體)之一供應源24亦經由一氣體供應管線23而連接至汽化裝置2。氣體供應管線23自氣體供應源24按次序具備一第一質量流量控制器M1及一閥門Vb。在此配置下，可以一預定流動速率將輔助氣體或N2 氣體供應至汽化裝置2。輔助氣體可為惰性氣體，諸如，不同於N2 氣體之氦氣(He)或氬氣(Ar)。
圖2為展示用於圖1中所展示之系統中之汽化裝置2的剖面側視圖。汽化裝置2包括一用作一用於界定汽化空間之主體的圓柱形及氣密式汽化容器40，及一覆蓋容器40之外表面之矩形覆蓋物41。容器40由垂直式不鏽鋼圓柱形成，其具有(例如)一30至40 mm之內徑及一250 mm之長度。一注入器30安置於容器40之中心軸線上在容器40之頂部處，且連接至供應管線51。注入器30為一具有由內管及外管形成之雙管結構之噴霧型。內管排出自供應管線51供應之液體材料，而外管排出自供應管線23供應之用作霧化氣體之氮氣。將液體材料以霧化狀態(作為薄霧)自注入器30之遠端處之噴霧埠30a(具有一例如0.1 mm之孔徑)輸送至容器40中。
輸出埠32形成於容器40之側壁中靠近底部以在一橫向方向中輸出藉由使液體材料汽化而獲得的產生氣體。輸出埠32經由一埠連接器52而連接至一用於將處理氣體供應至薄膜形成區中之氣體供應管線53。埠連接器52為一藉由氣體供應管線53形成之氣體供應通道之一部分。此氣體供應通道(見圖1中之參考數字53)經由一閥門V3而連接至薄膜形成區100。
容器40具備一圓形過濾器7，圓形過濾器7覆蓋輸出埠32以截獲薄霧。圖3為示意性展示過濾器7之透視圖。過濾器7安裝於一環狀固定部件71上以覆蓋部件71之中心開口。安裝有過濾器7之固定部件71藉由螺釘(未圖示)而固定至覆蓋物41，螺釘***形成於固定部件71之周邊部分中之螺釘***孔72中且經擰緊至覆蓋物41之壁表面中。過濾器7由燒結金屬主體或纖維形成且具有一(例如)約2 mm之厚度。
如圖2中所展示的，一開口20形成於容器40之側壁中靠近底部而在與過濾器7相對之位置處。一紅外照射機構8安裝於開口20上以便將機構8之正面裝配於開口20中。紅外照射機構8包括一具有一鏡面拋光內表面之圓柱形反射器80。一紅外源(諸如，一鹵素燈)81安置於反射器80之近端上。一由(例如)石英或kover玻璃製成之透射窗83經安置以氣密地關閉開口20且覆蓋反射器80之正面。
紅外照射機構8經配置以使得鹵素燈81之光軸大體上與過濾器7之中心對準。因此，紅外照射機構8在某種程度上承擔與過濾器7之周邊邊緣分開之內部圓形區域的加熱。紅外照射機構8包括一具有一凸緣82a之固定部件82。固定部件82環繞反射器80且在近端側上與反射器80整合在一起。凸緣82a藉由螺釘而固定至汽化裝置2之覆蓋物41，因此紅外照射機構8氣密地安裝於覆蓋物41上。
覆蓋物41含有由(例如)耐加熱主體形成之複數個加熱器48，複數個加熱器48經安置為在(例如)容器40之縱向方向中延伸且環繞容器40。在此實施例中，加熱器48由靠近輸出埠32安置之兩個加熱器及靠近與輸出埠32相對之側安置之兩個加熱器組成。另外，一由(例如)耐加熱主體形成之加熱器49建置於埠連接器52中，埠連接器52安裝於覆蓋物41上以將容器40之輸出埠32連接至氣體供應管線(氣體輸送通道)53。
汽化裝置2之加熱器48及49分別連接至受一控制區60控制之電源50a及50b。在此配置下，汽化裝置2之內表面之溫度及靠近過濾器7之周邊邊緣之溫度可經分別控制至預定值。紅外照射機構8之鹵素燈81連接至一亦受控制區60控制之電源50c。在此配置下，過濾器7之中心部分處之溫度可經控制至一預定值。換言之，根據此實施例，過濾器7之周邊區域藉由來自加熱器48及49之傳導熱而加熱且過濾器7之中心區域藉由來自紅外照射機構8之輻射熱而加熱。藉由加熱器48及49及紅外照射機構8加熱之過濾器7之目標溫度經設定為在一溫度範圍內，液體材料在該溫度範圍內經汽化而不會變性。
容器40具有一形成於底部中用以排出液體材料之非汽化部分之排放埠34。排放埠34連接至排出管線42，排出管線42在靠近容器40之底部處具備一薄霧排出閥門Vm。當閥門Vm關閉時，在靠近排放埠34處形成一薄霧接收器以儲存薄霧。排出管線42之另一端連接至一排氣泵44以吸取及排出薄霧，因此藉由排出管線42及排氣泵44界定一吸取通道。
接著，將給出對在以上所描述之薄膜形成裝置中執行的薄膜形成方法之說明。圖4A為展示一在圖2中所展示之汽化裝置中執行的液體材料汽化方法之一影像的視圖。圖4B為示意性展示圖2中所展示的汽化裝置中之過濾器與紅外照射機構之間的關係之視圖。
若執行一薄膜形成製程，則首先，將閥門V1、V2、V3及Va設定為打開。具體言之，操作氣體供應系統200以便經由氣體供應管線21將用作加壓氣體之N2 氣體供應至儲存容器1中。在供應此加壓氣體之情況下，藉由壓力以受液體質量流量計M控制之一流動速率將具有一低蒸氣壓之液體材料(諸如，含鉿液體材料)自儲存容器1經由供應管線51發送至汽化裝置2。此時，藉由安置於供應管線51周圍之一加熱器(未圖示)將流經供應管線51之液體材料之溫度設定在(例如)約40℃。
另一方面，在薄膜形成區100中，反應管110之內部經真空排氣至一預定真空位準。從而，當對應閥門打開時，流體可經由氣體供應系統200中之供應管線向下游流動。從而，以(例如)5 sccm之流動速率用含鉿液體材料供應汽化裝置2。此時，輸出埠32之閥門V3經設定為打開，而排放埠34之閥門Vm經設定為關閉，因此在容器40內形成一自垂直方向彎向水平方向之流體流動。
在汽化裝置2中，在(例如)約140℃下藉由加熱器48及49加熱容器40之內部。將液體材料以霧化狀態(作為微粒子)自注入器30向下輸送至容器40中。當霧化的液體材料在容器40內之上部側處成錐形地散布時，藉由加熱使霧化的液體材料進一步均勻霧化且部分汽化。當因此而成錐形地散布且含有蒸氣及薄霧(由粒子物質形成)之材料流在容器40內向下流動時，藉由熱交換使該材料流進一步汽化。
當材料流在容器40內向下形成時，其中所含有之氣體被朝著薄膜形成區100之方向抽吸且藉此自垂直方向彎向水平方向。另一方面，混合於材料流中之薄霧不會改變方向，而是由於基於其本身之大重量之慣性力而向下流動。從而，將薄霧與氣體分開且藉由容器40之底部處之薄霧接收器接收薄霧。然而，即使如此，部分薄霧亦可能未被分開而包含在自輸出埠32輸出之材料流中。當材料流經過過濾器7時，藉由過濾器7截獲此部分薄霧。
藉由自加熱器48及49經由汽化裝置2之覆蓋物41及固定部件71之傳導熱加熱過濾器7之周邊部分。如上所述，雖然過濾器7中之導熱率低，但此熱量仍自周邊部分傳遞至中心部分。另外，用紅外線照射中心部分且藉此藉由輻射熱直接加熱中心部分。從而，將過濾器7保持在一適合用於使薄霧全部均勻汽化之設定溫度。從而使藉由過濾器7截獲之薄霧汽化且使其混合於經由過濾器7流至氣體供應管線53中之處理氣體中。當處理氣體經過過濾器7且薄霧藉由利用蒸發熱而蒸發時，其帶走過濾器7之熱量。然而，紅外線之輻射熱立即補償此熱量，藉此將過濾器7保持在一設定溫度，同時連續截獲薄霧且使薄霧汽化。
此時，如上所述，在汽化裝置2中，因為薄霧排出閥門Vm經設定為關閉，所以非汽化粒子物質累積於排放埠34處。在薄膜形成製程之後，將閥門Vm打開且以一預定時序操作排氣泵44，以便經由薄霧排出管線42將集中於容器40中之薄霧自容器40排出。
經由氣體供應管線53將因此而在汽化裝置2中產生之處理氣體供應至薄膜形成區100中。此時，藉由一安置於氣體供應管線53周圍之加熱器(未圖示)將流經供應管線53之處理氣體之溫度設定在(例如)約150℃。
另一方面，在薄膜形成區100中，預先將預定數目之晶圓W置放於晶圓舟120上。將晶圓舟120加載至經設定於一預定溫度之反應管110中，且將反應管110之內部真空排氣至一預定真空位準。在將反應管110之內部穩定在一預定溫度及一預定壓力下之後，將藉由汽化產生之處理氣體(諸如，含鉿材料)及氧氣(未圖示)供應至反應管110中。在此等條件下，執行一薄膜形成製程以在晶圓W上形成一氧化鉿薄膜。
根據以上所描述之實施例，獲得以下效應。在汽化裝置2中，藉由來自加熱器48及49之傳導熱而加熱過濾器7之周邊部分，且藉由紅外線輻射而加熱過濾器7之中心區域。在此狀況下，可充分恢復過濾器7之溫度，以便將過濾器7保持在一適合用於使薄霧總體上汽化之設定溫度。因為薄霧經有效汽化，所以防止了過濾器7由於薄霧沈積而被堵住，因此延長了過濾器之使用壽命。若防止了過濾器7被堵住，則可長時間保持穩定地執行汽化操作而不增加容器40內部之壓力。若薄霧汽化之效率為高，則沈積於晶圓上之粒子之數目由於薄霧而可能降低。從而，可長時間保持穩定地執行薄膜形成製程以及穩定的汽化操作。
因為藉由紅外線之輻射熱加熱過濾器7，所以過濾器7在容器40內部在一真空大氣壓下被有效地加熱。經由一通常藉由一加熱器加熱之通道供應藉由使液體材料汽化而獲得的處理氣體。為了加熱過濾器7，可擴大紅外照射機構8所覆蓋之照射區域以藉由紅外線輻射加熱過濾器之整體。
圖5為展示圖2中所展示之汽化裝置之一修改體的剖面側視圖。在此修改體中，一紅外照射機構8包括一透射窗83，透射窗83藉由一固定部件85而附著於一覆蓋物41之外表面。另外，一反射器80藉由一固定部件86而附著於覆蓋物41之外表面。紅外照射機構8從而經配置以用紅外線照射一過濾器7之上游側表面。
更具體言之，透射窗83經安置而作為一外部部件以關閉一形成於容器40之側壁中靠近底部之開口20。透射窗83安裝於一環狀固定部件85上以覆蓋部件85之中心開口。固定部件85藉由螺釘(未圖示)而固定至覆蓋物41，螺釘***形成於固定部件85之周邊部分中之螺釘***孔(未圖示)中且經擰緊至覆蓋物41之壁表面中。固定部件86具有一L形狀且安置於覆蓋物41之外表面上以在一側上連接反射器80。固定部件86藉由螺釘86a而固定至覆蓋物41，螺釘86a經擰緊至固定部件86之另一側上之孔(未圖示)中。固定部件86藉由螺釘86b而連接至反射器80，螺釘86b經擰緊至形成於固定部件86之該側中之孔(未圖示)中。
在此紅外照射機構8因此而配置之情況下，如前述狀況中的，可有效地加熱過濾器7。在此實施例中，紅外照射機構8之結構不限於以上所描述之彼等結構。
圖6為展示一包括一根據本發明之另一實施例之汽化裝置的半導體製程系統(薄膜形成系統)之結構圖。一根據此實施例之汽化裝置2X包括一汽化單元9A及一與汽化單元9A分開且經由一氣體供應管線53連接至汽化單元9A之過濾器單元9B。過濾器單元9B具備如上所述而建構之一過濾器7及一紅外照射機構8。在其他方面，汽化裝置2X具有與根據前述實施例之汽化裝置2相同之結構。
如圖6中所展示的，自汽化單元9A延伸之氣體供應管線53連接至過濾器單元9B。圖7為展示過濾器單元9B之剖面側視圖。過濾器單元9B包括一由一垂直式圓柱形成之過濾容器90，過濾容器90具有一形成於頂部處之入口埠91。處理氣體經自氣體供應管線53(圖7中未圖示)經由入口埠91而供應至過濾容器90中。
一出口埠92形成於過濾容器90之側壁上靠近底部處以將處理氣體供應至薄膜形成區100。如上所述而製備之過濾器7建置於過濾容器90中以覆蓋出口埠92之內部開口92a。雖然僅示意性展示用於固定過濾器7之結構，但(例如)藉由圖3中所展示之固定部件71將過濾器7固定至過濾容器90。
如上所述而建構之一紅外照射機構8安置於過濾容器90之側壁上。一開口93形成於過濾容器90之側壁中在一與過濾器7相對之位置處。紅外照射機構8之正面裝配於開口93中。可藉由與用於汽化裝置2中之結構相同之結構將過濾器7固定至過濾容器90。
過濾器單元9B具備一覆蓋過濾容器90之加熱塊96。雖然為了簡單起見僅用鏈接線示意性展示加熱塊96，但加熱塊96包括一建置於塊中之由耐加熱主體形成之加熱器。加熱過濾容器90、入口埠91之一部分及出口埠92之一部分，以便將與處理氣體接觸之部分保持在一適合用於防止處理氣體被液化及被變性之溫度下。藉由加熱塊96加熱過濾器7之周邊部分，且藉由來自紅外照射機構8之紅外線加熱過濾器7之中心部分。
過濾容器90具有一形成於底部中用以排出液體材料之非汽化部分之排放埠94。排放埠94藉由蓋95氣密地密封。
接著，將給出對此實施例之一操作之說明。在此實施例中，因為汽化單元9A不具備過濾器7或紅外照射機構8，所以自汽化單元9A之輸出埠輸出之處理氣體含有液體材料之蒸氣及非汽化粒子物質(薄霧)。處理氣體經由氣體供應管線53及入口埠91而供應至過濾容器90中且在過濾容器90內向下流動。
混合於處理氣體中之薄霧由於其本身之重量而滴落至過濾容器90之底部上且與處理氣體分開。藉由一吸取力經由出口埠92抽吸處理氣體且藉此使處理氣體朝著出口埠92之方向彎曲。此處理氣體部分含有未藉由其本身之重量而分開之薄霧，因此當處理氣體經過過濾器7時，藉由過濾器7截獲薄霧。從而，當在根據前述實施例之汽化裝置2中時，薄霧經汽化且混合於處理氣體中，處理氣體流經過濾器7且接著經過出口埠92及氣體供應管線53而流至薄膜形成區100。
如在根據前述實施例之汽化裝置2中，根據此實施例之汽化裝置2X可長時間提供優良的過濾器功能。因為薄霧通常經截獲於過濾器7之上游側表面上，所以根據加熱效率，較佳將紅外照射機構8安置為面對上游側表面。然而，可將紅外照射機構8安置為面對過濾器7之下游側表面。
圖8為展示圖7中所展示之過濾器單元之一修改體的剖面側視圖。此修改過濾器單元9X具有一形成於過濾容器90之側壁上靠近底部之入口埠91及一形成於過濾容器90之頂部處之出口埠92。一過濾器7建置於過濾容器90中以覆蓋入口埠91之內部開口91a。又在此狀況下，過濾器7之中心部分被保護而免受一溫度降低，藉此獲得相同效應。
根據本發明，具有一低蒸氣壓之液體材料可為不同於含鉿材料或HEAD的在140℃下具有40 Pa或40 Pa以下之蒸氣壓之Ta(OC2 H5 )5 ，或在120℃下具有40 Pa或40 Pa以下之蒸氣壓之TDEAH(HF[N(C2 H5 )]4 )。另外，可藉由用四氫呋喃(THF)溶液溶解鈦(Ti)、鍶(Sr)及鋇(Ba)之有機物質(亦即，金屬有機物質)而製備液體材料。本發明可適用於一使用藉由使HEAD汽化而產生之處理氣體以及NH3 氣體來形成氮化矽薄膜之製程，及一使用藉由使Ta(OC2 H5 )5 汽化而產生之處理氣體以及O3 氣體來形成Ta2 O5 薄膜之製程。薄膜形成區可使用一不同於分批型之低壓CVD裝置的單一結構型之薄膜形成裝置。
熟習此項技術者將容易想起額外優點及修改。因此，較廣泛態樣中之本發明不限於本文中所展示及所描述之特殊細節及代表性實施例。因此，可在不脫離如由附加申請專利範圍及其均等物界定之本發明一般概念之精神或範疇的情況下作出各種修改。
1．．．儲存容器
2．．．汽化裝置
2X．．．汽化裝置
7．．．圓形過濾器
8．．．紅外照射機構
9A．．．汽化單元
9B．．．過濾器單元
9X．．．過濾器單元
20．．．開口
21．．．氣體供應管線
22．．．供應源
23．．．氣體供應管線
24．．．供應源
30．．．注入器
30a．．．噴霧埠
32．．．輸出埠
34．．．排放埠
40．．．汽化容器
41．．．矩形覆蓋物
42．．．排出管線
44．．．排氣泵
48．．．加熱器
49．．．加熱器
50a．．．電源
50b．．．電源
50c．．．電源
51．．．供應管線(液體材料供應通道)
52．．．埠連接器
53．．．氣體供應管線/氣體輸送通道
60．．．控制區
71．．．環狀固定部件
72．．．螺釘***孔
80．．．圓柱形反射器/反射器
81．．．紅外源/鹵素燈
82．．．固定部件
82a．．．凸緣
83．．．透射窗
85．．．固定部件
86．．．固定部件
86a．．．螺釘
86b．．．螺釘
90．．．過濾容器
91．．．入口埠
91a．．．入口埠之內部開口
92．．．出口埠
92a．．．出口埠之內部開口
93．．．開口
94．．．排放埠
95．．．蓋
96．．．加熱塊
100．．．薄膜形成區
110．．．垂直式反應管
120．．．晶圓舟
130．．．加熱器
150．．．真空泵
200．．．氣體供應系統
M．．．液體質量流量計
M1．．．第一質量流量控制器
V1．．．第一閥門
V2．．．第二閥門
V3．．．閥門
Va．．．閥門
Vb．．．閥門
Vm．．．薄霧排出閥門
W．．．晶圓
圖1為展示一包括一根據本發明之一實施例之汽化裝置的半導體製程系統(薄膜形成系統)之結構圖；圖2為展示一用於圖1中所展示之系統中之汽化裝置的剖面側視圖；圖3為示意性展示一建置於圖2中所展示之汽化裝置中之過濾器的透視圖；圖4A為展示一在圖2中所展示之汽化裝置中執行的液體材料汽化方法之一影像的視圖；圖4B為示意性展示圖2中所展示的汽化裝置中之過濾器與紅外照射機構之間的關係之視圖；圖5為展示圖2中所展示之汽化裝置之一修改體的剖面側視圖；圖6為展示一包括一根據本發明之另一實施例之汽化裝置的半導體製程系統(薄膜形成系統)之結構圖；圖7為展示一用於圖6中所展示之系統中之汽化裝置的一過濾器單元之剖面側視圖；及圖8為展示圖7中所展示之過濾器單元之一修改體的剖面側視圖。
1．．．儲存容器
2．．．汽化裝置
21．．．氣體供應管線
22．．．供應源
23．．．氣體供應管線
24．．．供應源
42．．．排出管線
44．．．排氣泵
51．．．供應管線(液體材料供應通道)
53．．．氣體供應管線/氣體輸送通道
100．．．薄膜形成區
110．．．垂直式反應管
120．．．晶圓舟
130．．．加熱器
150．．．真空泵
200．．．氣體供應系統
M．．．液體質量流量計
M1．．．第一質量流量控制器
V1．．．第一閥門
V2．．．第二閥門
V3．．．閥門
Va．．．閥門
Vb．．．閥門
Vm．．．薄霧排出閥門
W．．．晶圓

Claims (20)

  1. 一種汽化裝置，其用於自一液體材料產生一處理氣體，該裝置包含：一汽化容器，其界定該汽化裝置之一汽化空間；一注入器，其連接至該汽化容器，以將該液體材料以一霧化狀態噴霧至該汽化空間中；一加熱器，其附著於該汽化容器，以加熱經噴霧於該汽化空間中的該液體材料；一氣體輸送通道，其連接至該汽化容器，以自該汽化空間輸出自該液體材料所產生之一產生氣體；一過濾器，其安置於該氣體輸送通道內部或在該氣體輸送通道與該汽化空間之間，以截獲該產生氣體中所含有之薄霧；及一紅外照射機構，其經構成以用紅外線照射該過濾器。
  2. 如請求項1之汽化裝置，其中該紅外照射機構經構成以用紅外線照射該過濾器之一上游側表面。
  3. 如請求項1之汽化裝置，其中該紅外照射機構經構成以用紅外線以同心於該過濾器之方式照射該過濾器，且該汽化裝置進一步包含一經構成以加熱該過濾器之一周邊部分之輔助加熱器。
  4. 如請求項1之汽化裝置，其中該過濾器及該紅外照射機構附著於該汽化容器。
  5. 如請求項4之汽化裝置，其中該氣體輸送通道連接至該汽化容器之一側壁在一下部側上，以在一橫向方向上輸出該產生氣體。
  6. 如請求項5之汽化裝置，其中該過濾器安裝於一輸出埠上，該輸出埠形成於該汽化容器之一側壁、在對應於該氣體輸送通道之一側上，且該紅外照射機構包含一安置於該汽化容器之一側壁而在與該輸出埠相對之另一側上的透射窗，及一安置於該透射窗外部之紅外源。
  7. 如請求項4之汽化裝置，其中該注入器位於該汽化容器之一上部側處，且經構成以在該汽化容器中將該液體材料向下噴霧。
  8. 如請求項7之汽化裝置，其中該注入器含具有一由內管及外管形成之雙管結構，並經構成以自該內管供應該液體材料且自該外管供應一霧化氣體。
  9. 如請求項1之汽化裝置，其中該汽化裝置進一步包含一過濾容器，該過濾容器與該汽化容器分開且安置於該氣體輸送通道上以允許該產生氣體經過，且該過濾器及該紅外照射機構附著於該過濾容器。
  10. 如請求項9之汽化裝置，其中該過濾器安裝於一用於該產生氣體之出口埠上，該出口埠形成於該過濾容器之一側壁而在一側上，且該紅外照射機構包含一安置於該過濾容器之一側壁而在與該出口埠相對之另一側上的透射窗，及一安置於該透射窗外部之紅外源。
  11. 一種半導體製程系統，其包含：一處理腔室，其經構成以容納一目標基板；一支撐部件，其經構成以支撐該處理腔室內部之該目標基板；一加熱器，其經構成以加熱該處理腔室內部之該目標基板；一排氣系統，其經構成以自該處理腔室內部排氣；及一氣體供應區，其經構成以將一處理氣體供應至該處理腔室中，且其包括一用於自一液體材料產生該處理氣體之汽化裝置，其中該汽化裝置包含：一汽化容器，其界定該汽化裝置之一汽化空間，一注入器，其連接至該汽化容器，以將該液體材料以一霧化狀態噴霧至該汽化空間中，一加熱器，其附著於該汽化容器，以加熱經噴霧於該汽化空間中的該液體材料，一氣體輸送通道，其連接至該汽化容器，以自該汽化空間輸出自該液體材料所產生之一產生氣體，一過濾器，其安置於該氣體輸送通道內部或在該氣體輸送通道與該汽化空間之間，以截獲該產生氣體中所含有之薄霧，及一紅外照射機構，其經構成以用紅外線照射該過濾器。
  12. 如請求項11之系統，其中該紅外照射機構經構成以用紅外線照射該過濾器之一上游側表面。
  13. 如請求項11之系統，其中該紅外照射機構經構成以用紅外線以同心於該過濾器之方式照射該過濾器，且該汽化裝置進一步包含一經構成以加熱該過濾器之一周邊部分之輔助加熱器。
  14. 如請求項11之系統，其中該過濾器及該紅外照射機構附著於該汽化容器。
  15. 如請求項14之系統，其中該氣體輸送通道連接至該汽化容器之一側壁在一下部側上，以在一橫向方向上輸出該產生氣體。
  16. 如請求項15之系統，其中該過濾器安裝於一輸出埠上，該輸出埠形成於該汽化容器之一側壁、在對應於該氣體輸送通道之一側上，且該紅外照射機構包含一安置於該汽化容器之一側壁而在與該輸出埠相對之另一側上的透射窗，及一安置於該透射窗外部之紅外源。
  17. 如請求項14之系統，其中該注入器位於該汽化容器之一上部側處，且經構成以在該汽化容器中將該液體材料向下噴霧。
  18. 如請求項17之系統，其中該注入器含有一由內管及外管形成之雙管結構，並經構成以自該內管供應該液體材料且自該外管供應一霧化氣體。
  19. 如請求項11之系統，其中該汽化裝置進一步包含一過濾容器，該過濾容器與該汽化容器分開且安置於該氣體輸送通道上以允許該產生氣體經過，且該過濾器及該紅外照射機構附著於該過濾容器。
  20. 如請求項19之系統，其中該過濾器安裝於一用於該產生氣體之出口埠上，該出口埠形成於該過濾容器之一側壁而在一側上，且該紅外照射機構包含一安置於該過濾容器之一側壁而在與該出口埠相對之另一側上的透射窗，及一安置於該透射窗外部之紅外源。
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