特許 7284265 アンプルの飛沫軽減

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-05-22

(45)【発行日】2023-05-30

(54)【発明の名称】アンプルの飛沫軽減

(51)【国際特許分類】

   C23C 16/448 20060101AFI20230523BHJP

   H01L 21/205 20060101ALI20230523BHJP

   H01L 21/31 20060101ALI20230523BHJP

   B01J 7/02 20060101ALI20230523BHJP

【ＦＩ】

C23C16/448

H01L21/205

H01L21/31 B

B01J7/02 A

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2021532388

(86)(22)【出願日】2018-12-11

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-01-28

(86)【国際出願番号】 US2018065049

(87)【国際公開番号】W WO2020122884

(87)【国際公開日】2020-06-18

【審査請求日】2021-08-13

(73)【特許権者】

【識別番号】390040660

【氏名又は名称】アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ

【住所又は居所原語表記】３０５０ Ｂｏｗｅｒｓ Ａｖｅｎｕｅ Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ ＣＡ ９５０５４ Ｕ．Ｓ．Ａ．

(74)【代理人】

【識別番号】110002077

【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】ベジャット， メヘラン

(72)【発明者】

【氏名】カオ， シェン－テー

(72)【発明者】

【氏名】チャオ， ライ

(72)【発明者】

【氏名】ルイ， シアンシン

(72)【発明者】

【氏名】チョウ， チェンホア

【審査官】中村 泰三

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－２０８０２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特公昭４３－０１００５２（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特開平０６－０１５１５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１６７６８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１０／０１１２２１５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１０／０１７４０９９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０１Ｊ ７／０２

Ｃ２３Ｃ １６／４４８

Ｈ０１Ｌ ２１／２０５

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

底部と、側壁と、キャビティを取り囲む蓋とを備える容器；
入口ポート；
出力ポート；
前記キャビティ内に配置されたディフューザであって、
前記入口ポートに連結された供給管と；
前記供給管に連結されたノズルであって、閉じたリング形状を有し、複数の孔を備え、前記複数の孔の各々の中心線が、流体を前記蓋から遠ざけるように配向されるノズルと
を備えるディフューザ：及び
前記出力ポートに連結されたスプラッシュガード
を備え、
前記スプラッシュガードが、前記容器の蓋を基準にして３度から１０度の間に配向された第１の開口部を備える、
アンプル。

【請求項2】

前記複数の孔のうちの少なくとも２つの直径が同じである、請求項１に記載のアンプル。

【請求項3】

前記複数の孔のうちの１つが１０ｍｍから４０ｍｍの間の直径を有する、請求項２に記載のアンプル。

【請求項4】

前記複数の孔は、前記複数の孔から出る流体の平均ベクトルが前記蓋に向かう方向成分を持たないように配置されている、請求項１に記載のアンプル。

【請求項5】

前記ノズルが、上部部分、底部部分、内側部分、及び外側部分をさらに含み、前記複数の孔が、前記底部部分、前記内側部分、及び前記外側部分に配置され、且つ前記上部部分には配置されない、請求項１に記載のアンプル。

【請求項6】

前記複数の孔の各々の中心線が、前記ノズルの水平線に又は当該水平線よりも下に配向される、請求項４に記載のアンプル。

【請求項7】

前記ノズルの内径が前記供給管の内径よりも大きい、請求項１に記載のアンプル。

【請求項8】

前記ノズルが、前記容器の前記底部に近接して配置される、請求項１に記載のアンプル。

【請求項9】

前記複数の孔の断面積が、前記供給管の断面積よりも大きい、請求項１に記載のアンプル。

【請求項10】

底部と、側壁と、キャビティを取り囲む蓋とを備える容器；
入口ポート；
出力ポート；
前記キャビティ内に配置されたディフューザであって、
前記入口ポートに連結された供給管と；
前記供給管に連結されたノズルであって、閉じたリング形状を有し、複数の孔を備え、且つ前記ノズルの内径が前記供給管の内径よりも大きいノズルと
を備えるディフューザ：及び
前記出力ポートに連結されたスプラッシュガード
を備え、
前記スプラッシュガードが、前記容器の蓋を基準にして３度から１０度の間に配向された第１の開口部を備える、
アンプル。

【請求項11】

前記複数の孔の各々の中心線が、流体を前記蓋から遠ざけるように配向される、請求項１０に記載のアンプル。

【請求項12】

前記複数の孔のうちの少なくとも２つが同じ直径を有する、請求項１０に記載のアンプル。

【請求項13】

前記ノズルが、前記容器の前記底部に近接して配置される、請求項１０に記載のアンプル。

【請求項14】

前記複数の孔のうちの１つが１０ｍｍから４０ｍｍの間の直径を有する、請求項１０に記載のアンプル。

【請求項15】

前記ノズルが、上部部分、底部部分、内側部分、及び外側部分をさらに含み、前記複数の孔が、前記底部部分、前記内側部分、及び前記外側部分に配置され、且つ前記上部部分には配置されない、請求項１０に記載のアンプル。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

背景
分野
本明細書に記載される実施態様は、概して、アンプル内の飛沫を減少させることに関する。

【0002】

関連技術の説明
多くの場合、アンプルは、気化した前駆体材料を、基板の処理のためのプロセスシステムに提供する。例えば、アンプルが加熱されると、キャリアガスがアンプルに流れ込み、前駆体を攪拌し、気化した前駆体をアンプルの出口を通して流すことができる。さらに、より高い出力速度を達成するために、キャリアガスがアンプルに供給される速度が増加される。しかしながら、キャリアガスがアンプルに供給される速度を増加させることは、前駆体材料を過度に撹拌し、飛沫を引き起こし得る。飛沫がアンプルの出力ポートに到達すると、飛沫は、アンプルからの気化した前駆体の流れを妨げるか、又は少なくとも制限する可能性があり、対応する基板の処理に悪影響を及ぼす可能性がある。

【0003】

したがって、アンプル内の飛沫を低減させる改良されたアンプルが必要である。

【発明の概要】

【0004】

概要
一実施態様では、アンプルは、容器と、入口ポートと、出力ポートと、ディフューザと、スプラッシュガードとを備える。容器は、底部と、側壁と、キャビティを取り囲む蓋とを備える。ディフューザは、入口ポートに連結され、キャビティ内に配置され、供給管及びノズルを備える。供給管は入口ポートに連結され、ノズルは供給管に連結される。ノズルは、閉じたリング形状を有し、複数の孔を備える。複数の孔の各々の中心線は、ノズルの水平線又はその下に配向されている。スプラッシュガードは、出力ポートに連結される。

【0005】

一実施態様では、アンプルは、容器と、入口ポートと、出力ポートと、ディフューザとを備える。容器は、底部と、側壁と、キャビティを取り囲む蓋とを備える。ディフューザは、入口ポートに連結され、キャビティ内に配置され、供給チューブとノズルとを備える。供給管は入口ポートに連結され、ノズルは供給管に連結される。ノズルは、閉じたリング形状を有し、複数の孔を備える。ノズルの内径は、供給管の内径よりも大きい。スプラッシュガードは、出力ポートに連結される。

【0006】

一実施態様では、アンプルは、容器と、入口ポートと、出力ポートと、ディフューザと、スプラッシュガードとを備える。容器は、底部と、側壁と、キャビティを取り囲む蓋とを備える。ディフューザは、入口ポートに連結され、キャビティ内に配置され、供給管及びノズルを備える。供給管は入口ポートに連結され、ノズルは供給管に連結される。ノズルは、複数の孔を備え、複数の孔の断面積は、供給管の内径よりも大きい。スプラッシュガードは、出力ポートに連結される。

【0007】

本開示の上記の特徴を詳細に理解することができるように、上記で簡単に要約した本開示のより具体的な説明を、実施態様を参照することによって得ることができ、そのいくつかを添付の図面に示す。しかしながら、添付の図面は、本開示の典型的な実施態様のみを示し、したがって、本開示は、他の等しく有効な実施態様を認めることができるので、本開示の範囲を限定すると見なされるべきではないことに留意されたい。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、１つ又は複数の実施態様によるアンプルの一部を示す。

【図2】図２は、１つ又は複数の実施態様によるノズルの正面図を示す。

【図3】図３は、１つ又は複数の実施態様によるノズルの斜視図を示す。

【図4】図４は、１つ又は複数の実施態様によるノズルの断面を示す。

【図5】図５は、１つ又は複数の実施態様による、ノズル及び供給管の断面を示す。

【図6】図６は、１つ又は複数の実施態様によるスプラッシュガードを示す。

【0009】

理解を容易にするために、可能な場合は、図面に共通する同一の要素を示すために同一の参照番号が使用されている。１つの実施態様において開示された要素は、特定の記載なしに他の実施態様において有益に利用され得ることが企図される。

【発明を実施するための形態】

【0010】

詳細な説明
改善された効率を有するアンプルが本明細書に記載される。アンプルは、一般に、基板の処理のためのプロセスシステムに前駆体材料を提供するために使用され得る。例えば、アンプルは、液体前駆体を、熱の存在下でのキャリアガスのバブリング作用によって、気化状態に変換する。気化した前駆体は、アンプルの出力ポートから接続されたプロセスシステムに流れ出す。しかしながら、バブリング作用が液体前駆体に適用されると、キャリアガスが液体前駆体に適用される力によって、液体前駆体が過度に攪拌され、アンプル内に飛沫を発生させ得る。スプラッシュガードは、飛沫が出力ポートに入るのを実質的に防止し、アンプルから流出し得る気化した前駆体の量を制限するために提供される。このように、スプラッシュガードを有するアンプルは、アンプル内での飛沫を有利に制限し、基板の処理を向上させる。

【0011】

図１は、１つ又は複数の実施態様によるアンプル１００を示す。アンプル１００は、容器１１０と、入口ポート１２０と、出力ポート１３０と、ディフューザ１４０と、スプラッシュガード１５０とを備えている。アンプル１００は、半導体製造前駆体と共に使用することができる。例えば、アンプル１００は、基板の処理中に前駆体を提供するために利用され得る。アンプル１００は、例えば原子層堆積（ＡＬＤ）プロセスによって基板上に材料を堆積させるために、前駆体を処理チャンバに提供することができる。液体前駆体は、熱と攪拌との組み合わせによってアンプル１００内で気化され、気化された前駆体を処理チャンバに提供する。用語「前駆体」は、堆積又は他の半導体製造プロセスにおける使用のために、アンプル１００から処理チャンバ又は他のプロセス環境に気化状態で流され得る、アンプル１００内で気化された液体化合物を記述するために使用される。

【0012】

容器１１０は、キャビティ１１８を画定する側壁１１２、蓋１１４、及び底部１１６を含み得る。蓋１１４は、側壁１１２に固定されて、１つ又は複数のポートを除いて、キャビティ１１８を完全に取り囲むことができる。例えば、入口ポート１２０及び出力ポート１３０は、蓋１１４を貫通することができる。さらに、１つ又は複数の他のポートを、側壁１１２、蓋１１４、及び底部１１６のうちの１つ又は複数内に配置することができる。例えば、補充ポートは、側壁１１２又は蓋１１４内に配置され、容器１１０に追加の液体前駆体を補充するために利用され得る。

【0013】

容器１１０は、実質的に円筒形の形状であり得る。あるいは、容器１１０は他の形状を有し得る。

【0014】

蓋１１４は、側壁１１２とは別の構成要素であって、側壁１１２に取り付けられてキャビティ１１８を画定し得る。例えば、蓋１１４は、溶接プロセスを介して、又は１つ若しくは複数のボルト若しくは他の接続装置の使用を介して、側壁１１２に接続され得る。示されていないが、漏れを防ぐために、蓋１１４と側壁１１２との間にシール部材が配置され得る。シール部材は、Ｏリング又は他のシールであり得る。

【0015】

入口ポート１２０は、外部キャリアガス源への接続を提供する。さらに、入口ポート１２０は、キャリアガスが蓋１１４を通ってキャビティ１１８に流れるための通路を提供する。入口ポート１２０は、入口ポート１２０を通ってキャビティ１１８へのガスの流れを制御する入口弁を含み得る。

【0016】

出力ポート１３０は、気化した前駆体が、キャビティ１１８から１つ又は複数のガスラインを通って処理チャンバ又は他の環境に流れることを可能にする。さらに、出力ポート１３０は、ガスがキャビティ１１８から出て蓋１１４を通って流れるための通路を提供し得る。入口ポート１２０は、出力ポート１３０を通るガスの流れを制御する出口弁を含み得る。

【0017】

ディフューザ１４０は、入口ポート１２０に連結され得、ガスが外部供給源からキャビティ１１８に流れるための経路を提供し得る。ディフューザ１４０は、供給管１４２及びノズル１４４を含み得る。供給管１４２は、入口ポート１２０及びノズル１４４に連結され得、キャリアガスが入口ポート１２０及びノズル１４４から流れることを可能にする。供給管１４２は、側壁１１２に実質的に平行であり得、すなわち、供給管１４２は、実質的に垂直な配向を有し得る。あるいは、供給管１４２の１つ又は複数の部分は、側壁１１２に対して非平行である。

【0018】

ノズル１４４は、供給管１４２に連結されている。ノズル１４４は、完全な連続リングを形成し得る。あるいは、ノズル１４４は他の形状を有し得る。

【0019】

さらに、ノズル１４４は孔１４６を備える。ノズル１４４は、容器１１０の底部１１６に近接して配置され得る。さらに、ノズル１４４は、キャビティ１１８内に収容された前駆体を攪拌するために、キャリアガスが容器１１０の底部１１６に運ばれ、放出されるための経路を提供し得る。攪拌された前駆体は、気化された前駆体が出力ポート１３０を通って流れるように気化される。

【0020】

ノズル１４４は、アンプル１００内での飛沫の発生を減少させるように構成され得る。例えば、ノズル１４４は、ノズル１４４の１つ又は複数の部分に分布した孔１４６を含み得る。孔１４６のサイズ及び位置のうちの１つ又は複数は、キャリアガスの効率を高めるように構成され得る。キャリアガスの小さな気泡は、より大きな気泡よりも大きな結合表面積を有することができ、これは、気泡によって引き起こされる飛沫を減少させ、キャリアガスの効率を増加させる。キャリアガスの効率を高めることは、気化した前駆体液体を出力ポート１３０を通してキャビティ１１０から流出させるのに必要なキャリアガスの量を減少させることに対応し得る。

【0021】

図２及び３に示されるように、孔１４６は、ノズル１４４の底部部分２２４、ノズルの内側部分２２８、ノズル１４４の外側部分２２６のうちの１つ又は複数にわたって分布され得る。ノズル１４４の上部部分２２２は、孔１４６がなくてもよい。そのような構成は、キャリアガスが容器１１０の上部（例えば、蓋１１４）から離れるように向けられるので、他のノズルと比較して飛沫の発生を減少させ得る。別の言い方をすれば、孔１４６は、孔から出るガスの平均ベクトルが蓋１１４に向かう方向成分を持たないように配置されている。

【0022】

孔１４６の直径は、アンプル１００内の飛沫を減少させながらキャリアガスを拡散させるように選択することができる。例えば、孔１４６の各々は、約１０ｍｍから約４０ｍｍの範囲の直径を有し得る。さらに、ノズル１４４の各部分上の孔１４６の各々は、実質的に同様の直径を有し得る。あるいは、ノズル１４４の第１の部分上の孔は、第１の直径を有し得、ノズル１４４の第２の部分上の孔は、第１とは異なる第２の直径を有し得る。さらに、ノズル１４４の第１の部分上の孔は、共通の直径を有し得、ノズル１４４の第２の部分上の１つ又は複数の孔は、直径が異なる。

【0023】

ノズル１４４の各部分上の孔１４６は、ノズル１４４上で等間隔に配置され得る。例えば、孔１４６間の距離は、約４ｍｍから約８ｍｍの範囲であり得る。あるいは、孔１４６間の距離は、約４ｍｍ未満又は約８ｍｍを超えてもよい。さらに、ノズル１４４の第１の部分上の孔は、ノズル１４４の第２の部分上の孔とは異なる間隔で配置され得る。例えば、内側部分２２８上の孔は、外側部分２２６及び／又は底部部分２２４上の孔とは異なる間隔で配置され得る。

【0024】

孔１４６の総数は、約１００孔から約３００孔の範囲であり得る。あるいは、孔１４６の総数は、約１００孔未満であってもよく、又は３００孔を超えてもよい。さらに、ノズル１４４の各部分（例えば、内側部分２２８、外側部分２２６及び底部部分２２４）は、共通の数の孔を有し得るか、又はノズル１４４の少なくとも１つの部分は、ノズル１４４の別の部分よりも多くの孔を有し得る。例えば、内側部分２２８、外側部分２２６、及び底部部分２２４のうちの１つ又は複数は、内側部分２２８、外側部分２２６、及び底部部分２２４のうちの別のものよりも多くの孔１４６を有し得る。

【0025】

図４は、ノズル１４４の断面を図示する。図示するように、ノズル１４４は、外側部分２２６に沿って配置された孔１４６ａと、内側部分２２８に沿って配置された孔１４６ｂと、底部部分２２４に沿って配置された孔１４６ｃとを含む。さらに、上部部分２２２には孔がない。孔１４６は、容器１１０の蓋１１４から離れる方向にキャリアガスを流すように構成され得る。例えば、各孔１４６の中心線は、ノズルの水平線４１０又はそれより下に配向され得る。図４に図示されるように、孔１４６ａ及び１４６ｂは、各孔の中心がノズル１４４の水平線４１０に沿って配向されるように配置される。別の方法で説明すると、各孔１４６ａ及び１４６ｂの中心線は、水平線４１０に平行である。さらに、孔１４６ａ及び１４６ｂは、上部部分２２２と底部分部２２５との間で等間隔に配置され得る。

【0026】

ノズル１４４は、孔１４６ｅ及び／又は１４６ｄをさらに含み得る。孔１４６ｄ及び１４６ｅの各々の中心線は、各孔１４６ｄ及び１４６ｅが上部部分２２２から離れる方向を向くように、水平線４１０と垂直線４２０との間に配向される。さらに、孔１４６のサイズ、数、及び間隔のうちの少なくとも１つは、全ての孔１４６の合計断面積が供給管１４２の直径５１０よりも大きくなるように構成され得る。

【0027】

ノズル１４４は、供給管１４２の内径とは異なる内径を有し得る。例えば、図５に示されるように、供給管１４２は直径５１０を有し得、ノズル１４４は直径５２０を有し得、ここで、直径５１０は直径５２０未満である。直径５１０は、約４ｍｍから約８ｍｍの範囲にあり得、直径５２０は、約１０ｍｍから１５ｍｍの範囲にあり得る。

【0028】

図６は、スプラッシュガード１５０を図示する。スプラッシュガード１５０は、出力ポート１３０に取り付けられ得る。例えば、スプラッシュガード１５０は、出力ポート１３０がスプラッシュガード１５０の内側に少なくとも部分的に存在するように、又はスプラッシュガード１５０が出力ポート１３０の内側に少なくとも部分的に存在するように、出力ポート１３０に取り付けられ得る。さらに、スプラッシュガード１５０は、出力ポート１３０及び／又は蓋１１４に取り付けられ得る。例えば、スプラッシュガード１５０は、出力ポート１３０及び／又は蓋１１４に溶接、接着、又は他の方法で固定することができる。さらに、又は代替として、スプラッシュガード１５０及び出力ポート１３０は、スプラッシュガード１５０及び出力ポート１３０の一方が他方にねじ込まれ得るように、相補的なねじ部分を含み得る。

【0029】

図６に図示されるように、スプラッシュガード１５０は、蓋１１４に対して角度６１０で出力ポート１３０に取り付けられ得る。例えば、角度６１０は、約２度から約１０度の範囲であり得る。１つの特定の例では、角度は約５度である。さらに、角度は、約２度から約１０度の範囲であり得る。

【0030】

スプラッシュガード１５０は、１つ又は複数の開口部を含み得る。例えば、スプラッシュガード１５０は、開口部１５２及び開口部１５４を含み得る。あるいは、スプラッシュガード１５０は、開口部１５２を含み、開口部１５４を省略してもよい。

【0031】

上述のように、複数の孔１４６を含むリング状ノズル（例えば、１４４）を有するディフューザ１４０と、スプラッシュガード１５０とを利用することによって、アンプルの出力に影響を及ぼす飛沫を減少させることができる。孔１４６は、流れるキャリアガスの効率を高め、アンプル内の飛沫を減少させるように構成され得る。さらに、スプラッシュガード１５０は、液体が出力ポート１３０に入るのを防ぎ、出力ポート１３０を通る気化した前駆体の流れを妨害するように構成され得る。したがって、アンプル１００の効率を高めることができる。

【0032】

上記は、本明細書に記載される実施態様を対象とするが、他の実施態様及びさらなる実施態様は、その基本的な範囲から逸脱することなく考案され得、その範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】