TW200529271A

Controlling the flow of vapors sublimated from solids

Abstract

The present invention discloses a vapor delivery system for delivering a steady flow of sublimation vapor to a vacuum chamber, which includes a solid material evaporator, a mechanical throttle valve, and a pressure gauge, followed by a vapor to the vacuum chamber catheter. The vapor flow rate is determined by the temperature of the evaporator and the setting of the conductance of the mechanical throttle valve positioned between the evaporator and the vacuum chamber. The closed loop control device determines the temperature of the evaporator as a set point temperature. The mechanical throttle valve is electrically controlled, for example, the valve position is controlled by the output of the pressure gauge under the closed loop control device. Using this method, the steam flow rate can generally be proportional to the pressure gauge output. All surfaces exposed to the vapor from the evaporator to the vacuum chamber are heated to prevent condensation. A gate valve and a rotary butterfly valve are shown as upstream throttle valves. Using one of the solid materials to fix the packing, the temperature of the evaporator can be kept stable for an extended period. During this period, as the packing sublimates, one of the lower conductances of the operating range of the throttle valve is used to gradually open the section. Flow valve. When a larger valve displacement is reached, the temperature will be increased so that the valve can be readjusted to its lower conductance setting. With this setting, the valve can gradually open again as more packing is consumed.

Term

No projected expiry on record.

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27 claims: 20 independent, 7 dependent

  1. 1
    一種用以輸送自固體材料(29;140;200)昇華之蒸氣之一控制流至一真空室(130;258;260)之蒸氣輸送系統,其包括用於可在次大氣壓力情況下操作的該固體材料之一加熱式蒸發器(28;145;205;400),與從該蒸發器至該真空室的一蒸氣輸送通道(37;237)之該組合,該蒸氣輸送通道包含:後隨一蒸氣導管(32;150;228)的一節流閥(100;100';235;430);回應次大氣壓力的一壓力計(60;240;450),其係定位在該節流閥與該蒸氣導管之間;曝露於該昇華蒸氣的該蒸氣輸送通道之表面,其包含該節流閥、該壓力計與該蒸氣導管之此類表面,係調適成保持在該固體材料之該凝結溫度以上的溫度;以及併入該壓力計的一閉式迴路控制系統(60;120;240、250、245;PID2),其係構造成改變該節流閥之該流導,以控制該節流閥之該蒸氣下游之該次大氣壓力,從而回應該壓力計之該輸出,進入該真空室的蒸氣之流量因此係由該節流閥與該蒸氣導管(32;150;228)之間的該通道之該區域中的該蒸氣之壓力決定。
  2. 2
    如請求項1之蒸氣輸送系統,其包含一溫度控制系統(35),該溫度控制系統係調適成將該輸送通道(37;237)之該等表面之該等溫度保持在該蒸發器之該溫度以上。
  3. 3
    如請求項2之蒸氣輸送系統,其具有該蒸氣輸送通道之多個級,該等多個級係調適成隨著遠離蒸發器之距離而保持在逐步升高的溫度。
  4. 4
    如請求項1、2或3之系統,其中該蒸氣流量係調適成由用於該蒸發器之該溫度的一控制系統(35;225、215、248;PID1),以及用於該節流閥之該流導的該控制系統(60、120;240;250;245;PID2)決定。
  5. 5
    如前述請求項中任一項之系統,其中該蒸發器之該溫度係由閉式迴路控制裝置決定為一設定點溫度。
  6. 6
    如前述請求項中任一項之蒸氣輸送系統,其中該節流閥之該最大N 2 流導係至少每秒1升。
  7. 7
    如前述請求項中任一項之蒸氣輸送系統,其中當該閥係完全打開操作時橫跨該節流閥的該壓力下降係小於100毫托。
  8. 8
    如前述請求項中任一項之蒸氣輸送系統,其中該節流閥(100;100';235;430)之該最大流導係該蒸氣導管(32;150;228)之該流導的五倍。
  9. 9
    如前述請求項中任一項之蒸氣輸送系統,其中該節流閥之該最大流導係該蒸氣導管之該流導的至少10倍。
  10. 10
    如前述請求項中任一項之蒸氣輸送系統,其中該節流閥為一可變位置閘閥。
  11. 11
    如前述請求項中任一項之蒸氣輸送系統,其中該節流閥為蝶型之節流閥。
  12. 12
    如前述請求項中任一項之蒸發器輸送系統,其係構造成採用固體材料(29;140;200)之一可再填充固體填料操作,該固體材料係以一方式逐步消耗以減小該固體材料之該蒸氣發射面積,並且構造成回應該節流閥(100;100';235;430)後面的壓力之一減少,以重置該節流閥之該位置來恢復該所需流量,而且不斷隨該節流閥接近其最大有用流導來提高該蒸發器(28;145;205;400)之該溫度,以提高該蒸發器中的該壓力並且使該節流閥能在其較佳流導動態範圍內操作。
  13. 13
    如請求項12之蒸發器輸送系統,其與一以節流閥為基礎的感測與控制系統組合,該感測與控制系統能夠提供一蒸發器設定點溫度數值給一蒸發器加熱器之一調節器,該加熱器能夠維持該蒸發器溫度在該設定點,該感測與控制系統儲存至少一個預定閥位移數值,其表示用於該節流閥的一所需流導上限,該感測與控制系統係構造成監視該節流閥之該位置,並且在偵測該閥接近或達到該位移數值之後,該感測與控制系統係構造成提高該設定點溫度數值至該調節器加熱器(例如藉由輸入246),以引起該節流閥增加蒸氣產生與蒸氣壓力上游,從而使該節流閥之該閉式迴路控制裝置能引起該閥返回至一實質較低的流導位置。
  14. 14
    如請求項13之蒸發器輸送系統,其包含適合於操作的溫度上升之預定增量之一參考表,並且在偵測該閥接近或達到該位移數值之後,該感測與控制系統可有效地引起該蒸發器溫度設定點增加至該參考表中的該下一步階。
  15. 15
    如前述請求項中任一項之蒸氣輸送系統,其係構造並配置成輸送可電離蒸氣至一離子源。
  16. 16
    如請求項15之蒸氣輸送系統,其係構造並配置成輸送可電離蒸氣至一離子植入器之該離子源。
  17. 17
    如前述請求項中任一項之蒸氣輸送系統,其係構造並配置成輸送蒸氣至一工件處理真空室。
  18. 18
    如請求項17之蒸氣輸送系統,其係構造並配置成輸送可電離蒸氣至用以為半導體提供劑量的一處理室。
  19. 19
    如前述請求項中任一項之蒸氣輸送系統,其係構造輸送其蒸氣至一高真空,該系統係構造成回應該節流閥(100;100';235;430)之次大氣壓力下游之減小,以增加該蒸發器(28;145;205;400)之該溫度。
  20. 20
    如前述請求項中任一項之蒸氣輸送系統,其中用於該節流閥的該控制系統包含一伺服迴路,其調整該節流閥(100;100';235;430)之該位置,以回應該壓力計(60;240;450)之該輸出信號,從而將該壓力計中的該下游蒸氣壓力維持在一設定點數值。
  21. 21
    如前述請求項中任一項之蒸氣輸送系統,其中該蒸發器係構造成包含並蒸發十硼烷B 10 H 14 。
  22. 22
    如前述請求項1至20中任一項之蒸氣輸送系統,其中該蒸發器係構造成包含並蒸發十八硼烷B 18 H 22 。
  23. 23
    如前述請求項1至20中任一項之蒸氣輸送系統,其中該蒸發器係構造成包含並蒸發三氯化銦InCl 3 。
  24. 24
    如前述請求項1至20中任一項之蒸氣輸送系統,其中該蒸發器係構造成包含並蒸發三甲基銦In(CH 3 ) 3 。
  25. 25
    如前述請求項1至20中任一項之蒸氣輸送系統,其中該蒸發器係構造成包含並蒸發三乙基銻Sb(C 2 H 5 ) 3 。
  26. 26
    一種將自一固體材料昇華之蒸氣之一控制流輸送至一真空室之方法,其係藉由採用如請求項中任一項之蒸氣輸送系統來進行該輸送。
  27. 27
    一種在藉由採用如請求項15或16之蒸氣輸送系統傳導的一真空室中產生一離子束之方法,其用於將自一固體材料昇華之蒸氣之一控制可電離流輸送至一電離室。
Independent claims27