用于容纳金属卤化物的内部涂覆的容器
阅读：1016发布：2021-09-29
专利汇可以提供用于容纳金属卤化物的内部涂覆的容器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且提供了一种在其中具有内部可润湿表面的容器，这些表面涂覆有一个或多个阻隔层以例如抑制该容器中容置的材料(例如金属卤化物)的污染。，下面是用于容纳金属卤化物的内部涂覆的容器专利的具体信息内容。
1.一种用于容置、储存、运输或输送金属卤化物组合物的容器，该容器包括一个或多个内部流体可润湿表面，所述表面包括沉积在其上的一个或多个阻隔层，其中所述层中的每一个可以是相同的或不同的。
2.根据权利要求1所述的容器，其中所述容器是升华器。
3.根据权利要求1所述的容器，其中所述一个或多个阻隔层中的每一个独立地选自下
组，该组由以下各项组成：金属氧化物、金属氮化物、金属氧氮化物、金属碳氮化物、金属氧碳氮化物及其组合。
4.根据权利要求3所述的容器，其中所述一个或多个阻隔层中的金属与所述金属卤化
物组合物的金属相同。
5.根据权利要求3所述的容器，其中所述金属是Ti、B、Si、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo、Cr、W、Al或Ga。
6.根据权利要求1所述的容器，其中所述一个或多个阻隔层中的每一个的厚度为5至
1000nm。
7.根据权利要求2所述的容器，其中所述升华器包括阀。
8.根据权利要求7所述的容器，其中所述阀未涂覆有阻隔层。
9.根据权利要求1所述的容器，其中该金属卤化物是WCl4、WCl5、WCl6、WBr5、WBr6、WI5、WI6、WOCl4、MoCl5、MoOCl4、MoO2Cl2、NbCl5、NbF5、NbI5、NbOCl3、NbOF3、NbOI3、HfCl4、HfF4、HfI4、HfBr4、HfOCl2、HfOF2、HfOI2、HfOBr2、ZrCl4、ZrF4、ZrI4、ZrBr4、ZrOCl2、ZrOI2、ZrOF2、ZrOBr2、TiCl4、TiF4、TiI4、TiOCl2、TiOF2、VCl4、VF5、VI3、VI4、VOCl3、VOF3、TaF5、TaCl5、TaI5、TaOCl3、TaOF3、TaOI3、SiBr4、SiH2I2、或AlCl3。
10.根据权利要求1所述的容器，还包括可移除或固定的次要特征，该次要特征包括沉
积在其上的所述阻隔层中的一个或多个。
11.根据权利要求10所述的容器，其中所述次要特征选自下组，该组由以下各项组成：
托盘、分布板、鼓泡器、珠粒、热传导增强特征、回旋状的流动路径和用于在线计量的光学窗口或其组合。
12.一种用于在容器的内部可润湿表面上产生一个或多个阻隔层的方法，该容器用于
容置、储存、运输或输送金属卤化物组合物，该方法包括以下步骤：
-确定待放置在所述容器中的金属卤化物组合物；
-生产包含对应于所述金属卤化物组合物中的金属的金属氧化物、金属氮化物、金属氧氮化物、金属碳氮化物、金属氧碳氮化物或其组合的配制品；
-将所述配制品沉积到所述容器的所述一个或多个内部流体可润湿表面上以形成所述
阻隔层。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述沉积步骤使用原子层沉积、化学气相沉积、分子层沉积、等离子体增强化学气相沉积、等离子体增强原子层沉积、喷雾热解和物理气相沉积或其组合进行。
14.根据权利要求12所述的方法，还包括在沉积到所述内部可润湿表面上之前的预处
理步骤，其中所述预处理是用有机溶剂或稀酸清洁所述内部可润湿表面、机械抛光、喷砂或电化学抛光。
15.根据权利要求12所述的方法，还包括在沉积所述阻隔层之后的后处理步骤，其中所述后处理是用惰性气体进行热退火、氧化或碳化。
用于容纳金属卤化物的内部涂覆的容器
[0001] 相关申请的交叉引用
技术领域
[0003] 本发明涉及一种具有内部可润湿表面的容器，这些表面涂覆有一个或多个阻隔层以例如抑制该容器中容置的材料(例如金属卤化物)的污染。
[0004] 下文引用或依赖的所有文献都明确地通过引用结合在此。
背景技术
[0005] 在许多现有和/或新兴行业中，诸如半导体器件制造，将极大重要性放在对用于工业加工的化学品的严格纯度控制上。这些化学品中的痕量杂质可能对制造的产品和生产产率具有重大影响。因此，半导体制造典型地需要超高纯度固体，典型地具有低至＜100ppb的金属污染物。
[0006] 化学品的包装可能是污染物和杂质的重要来源。例如，当某些化学品与容置它们的容器的内表面发生反应时，金属污染物的浸出是问题。对于结合卤素基团的化学品(如固体金属卤化物)来说，容置、储存、运输和输送尤其具有挑战性，因为这些化学品可能对容器材料特别具有腐蚀性和反应性，从而产生污染产品的杂质。
[0007] 一种工业解决方案是使用硼硅酸盐玻璃来储存反应性材料，例如固体金属卤化物。硼硅酸盐玻璃典型地对这些固体金属卤化物示出良好的耐化学蚀刻性。然而，硼硅酸盐玻璃的使用受其可破碎性和无法与其他工艺设备进行稳健的高压无泄漏连接的限制。
[0008] 不锈钢是在许多行业中用于储存反应性化学品如固体金属卤化物的所选材料。不锈钢示出对各种化合物的良好耐受性，表现出高强度，并且可以成形为无数的储存和输送容器。它也符合此类化合物的运输相关法规。然而，不幸的是，不锈钢及其相关合金可能变得被含卤素的化合物腐蚀，导致金属杂质如铁、铜、锰、铬、钼和镍的浸出，这然后可能污染储存在其中的高纯度产品。另外，当加热到高于室温时，在不锈钢表面处形成的并且通常是造成金属的惰性的原因的金属氧化物如Fe2O3、Cr2O3和NiO可被金属卤化物蚀刻。各种金属卤化物与容纳在不锈钢容器内的金属部件(如托盘和分布板)的可润湿表面之间可能发生类似的反应。
[0009] 因此，本领域中对于用于处理反应性化学品如固体金属卤化物的具有改善的耐化学特性的容器存在需求。
发明内容
[0010] 本发明针对一种用于容置、储存、运输或输送金属卤化物组合物的容器，该容器包括一个或多个内部流体可润湿表面，所述表面包括沉积在其上的一个或多个阻隔层。在一个实施例中，该容器是在内部可润湿表面上具有一个或多个金属氧化物、金属氮化物、金属氧氮化物、金属碳氮化物或金属氧碳氮化物阻隔层或其组合的升华器。本发明还针对一种用于在容器的内部可润湿表面上产生一个或多个阻隔涂层的方法，该容器用于容置、储存、运输或输送金属卤化物组合物。附图说明
[0011] 图1描绘了在其中的内部可润湿表面上涂覆有一个或多个阻隔层的升华器的横截面视图。
[0012] 图2是示出了两个涂层的层压体的容器的横截面视图。
具体实施方式
[0014] 应该理解，本发明的附图和描述已经被简化以说明用于清楚理解本发明的相关的元件，同时为了清楚的目的而省略了典型的系统和安排中发现的许多其他元件。本领域的普通技术人员将认识到，其他元件和/或步骤在实施本发明中是期望的和/或需要的。然而，因为此类元件和步骤在本领域中是熟知的，并且因为它们不利于更好地理解本发明，所以这里不提供对此类元件和步骤的讨论。在此的披露针对对于本领域技术人员已知的此类元件和方法的所有这样的变化和修改。此外，在此所标识和说明的实施例仅用于示例性目的，并不意味着在其对本发明的描述中是排他性的或限制性的。
[0015] 如上所提及，反应性化学品的金属储存容器可能变得被容纳在它们中的含卤素化合物腐蚀，导致金属杂质的浸出。这些金属卤化物副产物能够污染储存在容器中的含卤素化合物，损害容器本身的完整性或影响下游过程。不锈钢及其合金是金属储存容器的实例，当与容纳在它们中的金属卤化物接触时，其可形成挥发性金属卤化物副产物，两种最具腐蚀性和挥发性的是CrO2Cl2和CrO2F2。下表代表挥发性金属氯化物副产物污染物的其他实例：
[0016]化合物 分子量 挥发性
AlCl3 133.34 在100℃下1托
MoCl5 273.21 在120℃下1托
FeCl3 162.20 在190℃下0.75托
CrCl2 122.90 不适用(N.A.)
AlCl3 133.34 在100℃下1托
MoCl5 273.21 在120℃下1托
FeCl3 162.20 在190℃下0.75托
CrCl2 122.90 不适用(N.A.)
[0017] 因此，本发明总体上涉及用一个或多个阻隔层涂覆容纳固体金属卤化物组合物的容器的内部可润湿表面。例如，该容器可用于容置、储存、运输或输送固体金属卤化物组合物。在一个实施例中，该容器可以由不锈钢制成，尽管技术人员将容易地设想该容器可以由其制造的其他材料，例如镍、合金、玻璃或陶瓷。在具体的实施例中，具有涂布于其中的一个或多个阻隔层的本发明的容器可以是升华器，例如在例如美国专利号9,034,105中描述的那些，该专利通过引用结合在此。
[0018] 如本文所用，术语“可润湿表面”是暴露于化学组分或前体和/或反应物气体的行进路径的区域。
[0019] 如本文所用，术语“金属”应包括类金属。类金属的实例包括但不限于B和Si。
[0020] 金属卤化物可以是固体、液体或气体。在一个实施例中，该金属卤化物是在室温下的液体，例如像TiCl4、SiBr4、或SiH2I2。在另一个实施例中，该金属卤化物是固体金属卤化物。
[0021] 如本文所用，术语“固体金属卤化物”将包括含卤化物的分子，这些分子在室温和标准压力下为固体并且具有选自Ti、B、Si、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo、Cr、W、Al或Ga的金属或类金属中心以及选自一种或不同元素(Cl、F、Br、I)的几种卤化物配体和0、1或2个氧代(＝O)配体。在某些实施例中，该固体金属卤化物是卤化钨、卤化铝、卤化锆、卤化铪、卤化钼、卤化钽、卤化钒、卤化铌或卤化钛。在更具体的实施例中，该固体金属卤化物可以是钨卤化物V或VI，如WCl5、WCl6、WBr5、WBr6、WI5和WI6、WOCl4、MoCl5、MoOCl4、MoO2Cl2、NbCl5、NbF5、NbI5、NbOCl3、NbOF3、NbOI3、HfCl4、HfF4、HfI4、HfBr4、HfOCl2、HfOF2、HfOI2、HfOBr2、ZrCl4、ZrF4、ZrI4、ZrBr4、ZrOCl2、ZrOI2、ZrOF2、ZrOBr2、TiF4、TiI4、TiOCl2、TiOF2、VCl4、VF5、VI3、VI4、VOCl3、VOF3、TaF5、TaCl5、TaI5、TaOCl3、TaOF3、TaOI3或AlCl3。
[0022] 沉积到容器的内部可润湿表面上的一个或多个阻隔层中的每一个包含金属氧化物、金属氮化物、金属氧氮化物、金属碳氮化物或金属氧碳氮化物或其组合。在一个实施例中，一个或多个阻隔层中的金属氧化物、金属氮化物、金属氧氮化物、金属碳氮化物或金属氧碳氮化物或其组合中的金属与被容纳在容器中的固体金属卤化物组合物的金属相同。例如，该金属可以是Ti、B、Si、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo、Cr、W、Al或Ga或其组合。本领域的普通技术人员将认识到，阻隔层的厚度可以基于容器内的位置而变化。
[0023] 在本发明的另一个实施例中，容器可以包括层压体形式的两个或更多个阻隔层。例如，容器可以包括包含金属氧化物、金属氮化物、金属氧氮化物、金属碳氮化物或金属氧碳氮化物或其组合的第一阻隔层和包含金属氧化物、金属氮化物、金属氧氮化物、金属碳氮化物或金属氧碳氮化物或其组合的第二阻隔层的层压体。第一和第二阻隔层可以相同或不同。而且，第一和第二阻隔层可以具有相同或不同的机械或耐腐蚀性特性，由此为该容器提供有利的特性。例如，可以选择层压体组成以提供对湿法蚀刻化学品如稀HF的最佳蚀刻选择性。这可能对于去除耐蚀刻的保护层是特别有用的。另外，可以选择层压体组成以提供容器内表面与保护层之间的优化的机械拉伸失配。
[0024] 在一个实施例中，将一个至四个阻隔层沉积到容器的内部可润湿表面上。在另一个实施例中，沉积一个或两个层。
[0025] 容器的内部可润湿表面中的一个或多个阻隔层中的每一个的厚度可以为5至1000nm。在一个实施例中，一个或多个阻隔层中的每一个的厚度可以为50至500nm。
[0026] 可以通过本领域已知的任何手段将阻隔层沉积到容器的内部可润湿表面上。此类沉积方法包括原子层沉积、化学气相沉积，分子层沉积、等离子体增强化学气相沉积、等离子体增强原子层沉积、喷雾热解和物理气相沉积或其组合，所有这些都是本领域公认的。在具体的实施例中，原子层沉积可以如“Atomic Layer Deposition：An Overview[原子层沉积：综述]”，Chem Rev.[化学综述]110，111-131(2010)和“Surface Chemistry ofAtomic Layer Deposition：A Case Study for The Trimethylaluminum/Water Process[原子层沉积的表面化学：三甲基铝/水过程的案例研究]”，Journal of Applied Physics[应用物理杂志]，97，121301(2005)中所描述以及US 2015/01484296中所披露来使用，所有这些文献通过引用结合在此。可以使用的沉积技术的其他非限制性实例见于US 2012/20251797、US 2015/0030885、US 6,511,760、US 2014/0072479和US 2010/0255198，所有这些都明确地通过引用结合在此。
[0027] 因此，本发明还提供了一种用于在容器的内部可润湿表面上产生一个或多个阻隔涂层的方法，该容器用于容置、储存、运输或输送金属卤化物组合物，该方法包括以下步骤：
[0028] -确定待放置在所述容器中的金属卤化物组合物；
[0029] -生产包含对应于所述金属卤化物组合物中的金属的金属氧化物、金属氮化物、金属氧氮化物、金属碳氮化物或金属氧碳氮化物或其组合的配制品；
[0030] -将所述配制品沉积到所述容器的一个或多个内部流体可润湿表面上以形成所述阻隔层。
[0031] 如上指出，待沉积到容器的内部可润湿表面上的材料可以包括与待包含在其中的金属卤化物组合物中的金属相匹配或相同的金属。进而，可以使用上述的原子层沉积、化学气相沉积、分子层沉积、等离子体增强化学气相沉积、等离子体增强原子层沉积、喷雾热解和物理气相沉积或其组合进行该阻隔层的这种材料的沉积。在某些实施例中，暴露于固体金属卤化物或固体金属卤化物蒸气的表面的所有或一些涂覆有一个或多个保护性阻隔层。
[0032] 此外，生产本发明的容器的方法可以包括预处理和/或后处理步骤。例如，该方法可以包括在沉积到内部可润湿表面上之前的预处理步骤。该预处理可包括例如用有机溶剂或稀酸清洗内部可润湿表面、机械抛光、喷砂或电化学抛光。本领域已知的其他预处理步骤也被考虑为落入本发明内。
[0033] 在另一个实施例中，生产本发明的容器的方法可以包括在沉积一个或多个阻隔层之后的后处理步骤。该后处理可包括例如用惰性气体(例如Ar、He或N2)进行热退火；使用部分例如像O2、O3、H2O、H2O2、NO、N2O、NO2、其自由基以及混合物的氧化；或使用部分例如像甲烷、烷烃、烯烃、炔烃和胺的碳化。本发明还考虑使用其他本领域公认的后处理过程。
[0034] 在具体实施例中，本发明的容器包括具有可润湿表面的可移除或固定的次要特征。此类次要特征包括例如托盘、分布板、鼓泡器、珠粒、热传导增强特征、回旋状的流动路径和用于在线计量的光学窗口或其组合。本发明通过在此披露的方法在这些次要特征上提供阻隔涂层。落入本发明内的具有次要特征的容器的实例披露于US 7,261,118；US 8,137,462；US 8,092,604；US 2014/0174955；US 7,122,085；US 7,547,363、US 7,601,225、US 8,
272,626、US 8,603,580和US 9,034,105中，所有这些专利都明确地通过引用结合在此。
272,626、US 8,603,580和US 9,034,105中，所有这些专利都明确地通过引用结合在此。
[0035] 本发明的代表性实施例
[0036] 图1示出了用于使固体前体例如固体金属卤化物升华的固体前体升华器100。升华器100包括内部盘30、34、36、44，这些内部盘包括对齐且联接的支承脚50，内部通道51，同心壁40、41、42，以及同心槽缝47、48、49。内部盘30、34、36、44竖直地堆叠，并且围绕浸入管92环状地定向。附加地，该升华器包括外部盘62、78、82、86。外部盘62、78、82、86应该紧密地配合到容器33中用于良好接触以将热量从容器33传导至盘62、78、82、86。在这些实施例中，外部盘62、78、82、86被联接至容器33的内壁，或者处于与该内壁物理接触。如所示，外部盘62、78、82、86和内部盘30、34、36、44堆叠在容器33内部。当在容器33中组装以形成升华器100时，内部盘30、34、36、44在组装的外部盘62、78、82、86之间形成外部气体通道31、35、37、45。
进一步地，外部盘62、78、82、86与内部盘30、34、36、44的支承脚形成内部气体通道56、79、
83、87。内部盘30、34、36、44的壁40、41、42形成用于保持固体前体的带凹槽的槽缝。外部盘
62、78、82、86包括用于保持固体前体的壁68、69、70。在组装期间，将这些固体前体装载到内部盘30、34、36、44的环形槽缝47、48、49以及外部盘62、78、82、86的环形槽缝64、65、66中。
进一步地，外部盘62、78、82、86与内部盘30、34、36、44的支承脚形成内部气体通道56、79、
83、87。内部盘30、34、36、44的壁40、41、42形成用于保持固体前体的带凹槽的槽缝。外部盘
62、78、82、86包括用于保持固体前体的壁68、69、70。在组装期间，将这些固体前体装载到内部盘30、34、36、44的环形槽缝47、48、49以及外部盘62、78、82、86的环形槽缝64、65、66中。
[0037] 升华器100具有多个内部可润湿的表面并且被配置为用于载气的导管或接触容器。升华器100包括容器33，该容器具有内部可润湿壁和具有可润湿表面的次要特征，所有这些都适用于在该容器上沉积一个或多个阻隔层。容器33典型地是圆柱形容器，并且可替代地，容器33可以包括任何形状而没有限制。容器33由以下材料构造，这些材料如但不限于不锈钢、镍及其合金、石英、玻璃、以及其他化学上相容的材料。在某些情况下，容器33由另一种金属或金属合金构造(没有限制)。在某些情况下，容器33具有从约8厘米至约55厘米的内径，并且可替代地，从约8厘米至约30厘米的内径。如由本领域技术人员理解的，替代配置可以具有不同的尺寸。
[0038] 容器33包括可密封的顶部15、密封件18、以及垫片20。可密封的顶部15被配置成密封容器33远离外部环境。可密封的顶部15被配置成允许进入容器33。附加地，可密封的顶部15被配置成供导管进入容器33中。可替代地，可密封的顶部15被配置成允许流体流动到容器33中。可密封的顶部15被配置成接收并且穿过包括浸入管92的导管以保持与容器33处于流体接触。具有控制阀90和配件95的浸入管92被配置成用于使载气流动到容器33中。在某些情况下，浸入管92沿着容器33的中心轴延伸。进一步地，可密封的顶部15被配置成接收并且穿过包括出口管12的导管。载气通过出口管12从容器33中移除。出口管12包括控制阀10和配件5。在某些情况下，将出口管12联接至气体输送歧管，用于将载气从升华器100引导至膜沉积室。
[0039] 具有控制阀90和配件95的浸入管92被定位在内部盘30、34、36、44的对齐且联接的支承脚的中心通道51中。因此，浸入管92穿过内部通道51竖直地朝向容器33的底部58。浸入管末端55被安置为邻近于容器的底部58在/或气体窗口52的上方。气体窗口52被安置在底部内部盘44中。气体窗口52被配置成允许载气流出浸入管92。在组装的升华器100中，气体通路59是由容器33的底部表面58和底部内部盘44形成的。在某些情况下，气体通路59被配置成加热载气。
[0040] 在操作中，在经由浸入管92引入到容器33中之前，预热该载气。可替代地，该载气可以被加热，同时其通过底部表面58流经气体通路59。通过外部加热器热联接和/或加热底部表面58。然后该载气通过气体通路45，该气体通路是由内部盘44的外壁42和外部盘62的外壁61形成的。气体通路45通向内部盘44的顶部。该载气连续地在装载到环形槽缝47、48和49的固体前体的顶部上流动。来自环形槽缝47、48、49的升华的固体蒸气与载气混合并且竖直地向上流经容器33。
[0041] 容器33和可密封的顶部15被至少两个密封件18，可替代地，被至少约四个密封件密封。在某些情况下，可密封的顶部15被至少约八个密封件18密封到容器33上。如由本领域技术人员理解的，密封件18可释放地将可密封的顶部15联接到容器33上，并且与垫片20形成耐受气体的密封。密封件18可以包括本领域技术人员已知的用于密封容器33的任何合适的器件。在某些情况下，密封件18包括翼形螺钉。
[0042] 如图1所示，容器33还包括次要特征，例如至少一个安置在其中的盘，其上具有可润湿表面，该表面可以与储存在其中的材料例如像固体金属卤化物接触。该盘包括用于固体材料的搁架或水平支承件。在某些实施例中，内部盘30被环状地安置在容器33内，使得盘30包括小于容器33的内径或周长的外径或周长，形成开口31。可替代地，外部盘86被周向地安置在容器33内，使得盘86包括与容器33的内径相同、大约相同、或总体上一致的外径或周长。外部盘86形成安置在该盘的中心处的开口87。在另外的实施例中，多个盘被安置在容器
33内。在实施例中，这些盘以交替方式堆叠，其中内部盘30、34、36、44与交替的外部盘62、
78、82、86在该容器内竖直地堆叠。在实施例中，内部盘30、34、36、44环状地向外延伸，并且外部盘62、78、82、86环状地朝向容器33的中心延伸。如图1的实施例中所示，内部盘30、34、
36、44不与外部盘62、78、82、86处于物理接触。如果没有涂覆有本发明的一个或多个阻隔层，则这些特征中的全部或一些可能与固体金属卤化物接触并且是污染源。在一个实施例中，升华器100的阀是未被涂覆的。
33内。在实施例中，这些盘以交替方式堆叠，其中内部盘30、34、36、44与交替的外部盘62、
78、82、86在该容器内竖直地堆叠。在实施例中，内部盘30、34、36、44环状地向外延伸，并且外部盘62、78、82、86环状地朝向容器33的中心延伸。如图1的实施例中所示，内部盘30、34、
36、44不与外部盘62、78、82、86处于物理接触。如果没有涂覆有本发明的一个或多个阻隔层，则这些特征中的全部或一些可能与固体金属卤化物接触并且是污染源。在一个实施例中，升华器100的阀是未被涂覆的。
[0043] 内部盘30、34、36、44包括对齐且联接的支承脚50，内部通道51，同心壁40、41、42，以及同心槽缝47、48、49。内部盘30、34、36、44竖直地堆叠，并且围绕浸入管92环状地定向。附加地，该升华器包括外部盘62、78、82、86。如图1中所示，外部盘62、78、82、86应该紧密地配合到容器33中用于良好接触以将热量从容器33传导至盘62、78、82、86。在这些实施例中，外部盘62、78、82、86被联接至容器33的内壁，或者处于与该内壁物理接触。如所示，外部盘
62、78、82、86和内部盘30、34、36、44堆叠在容器33内部。当在容器33中组装以形成升华器
100时，内部盘30、34、36、44在组装的外部盘62、78、82、86之间形成外部气体通道31、35、37、
45。进一步地，外部盘62、78、82、86与内部盘30、34、36、44的支承脚形成内部气体通道56、
79、83、87。内部盘30、34、36、44的壁40、41、42形成用于保持固体前体的带凹槽的槽缝。外部盘62、78、82、86包括用于保持固体前体的壁68、69、70。在组装期间，将这些固体前体装载到内部盘30、34、36、44的环形槽缝47、48、49以及外部盘62、78、82、86的环形槽缝64、65、66中。
并且如上所提及，这些特征中的每一个可以涂覆有一个或多个保护性阻隔层以抑制容纳在其中的固体金属卤化物的污染。
62、78、82、86和内部盘30、34、36、44堆叠在容器33内部。当在容器33中组装以形成升华器
100时，内部盘30、34、36、44在组装的外部盘62、78、82、86之间形成外部气体通道31、35、37、
45。进一步地，外部盘62、78、82、86与内部盘30、34、36、44的支承脚形成内部气体通道56、
79、83、87。内部盘30、34、36、44的壁40、41、42形成用于保持固体前体的带凹槽的槽缝。外部盘62、78、82、86包括用于保持固体前体的壁68、69、70。在组装期间，将这些固体前体装载到内部盘30、34、36、44的环形槽缝47、48、49以及外部盘62、78、82、86的环形槽缝64、65、66中。
并且如上所提及，这些特征中的每一个可以涂覆有一个或多个保护性阻隔层以抑制容纳在其中的固体金属卤化物的污染。
[0044] 图1中的容器包括在其中的内部流体湿润表面，其中侵蚀性和/或腐蚀性工艺气体和/或流体可引起这些内部流体湿润表面的劣化和/或引起来自这些内部流体湿润表面的污染物被释放，从而导致在半导体衬底加工期间例如半导体衬底的下游加工缺陷和/或衬底污染。为了减轻来自容器的内部流体湿润表面的污染物，在一个实施例中容器的部件被预先组装、真空密封、并被配置为形成原子层沉积(ALD)设备或分子层沉积(MLD)设备的加工空间，其中可以在容器的内部流体湿润表面上形成ALD或MLD阻隔涂层。
[0045] 图2示出了本发明的内部涂覆容器的另一个实施例。如图2所示，涂层1和2沉积在容器的内表面上。涂层1和2可以相同或不同。
[0046] 在容器的内部流体湿润表面上形成ALD或MLD阻隔涂层的方法是本领域公认的，并且包括例如用气体供应系统将原子层沉积气体或分子层沉积气体顺序地注入容器100的入口端口中，从而在容器100的内部流体湿润表面上形成ALD或MLD阻隔涂层，并且使用排气系统从出口端口顺序地排出原子层沉积气体或分子层沉积气体，其中容器的内部流体润湿表面形成用于形成ALD或MLD阻隔涂层的加工区域。例如，该方法可以包括在容器的内部流体湿润表面上注入第一反应物气体的脉冲，并且在容器的内部流体湿润表面上注入第二反应物气体的脉冲以与该第一反应物气体反应以在容器的内部流体湿润表面上形成一层ALD或MLD阻隔涂层，其中具体实施例中的方法包括多次重复每个注入步骤(有时称为“循环”)。该方法还包括在注入第一反应物气体的脉冲之后用排气系统排出过量的第一反应物气体，并且在分配第二反应物气体的脉冲之后用排气系统排出过量的第二反应物气体和一种或多种反应副产物。在一个实施例中，将第一和第二反应物气体注入容器内，在该容器的内部流体湿润表面上形成多层ALD或MLD阻隔涂层直到该涂层形成为期望的厚度。
[0047] 形成ALD或MLD阻隔涂层的方法允许涂层以高度精确和可控的方式逐层生长。因此，在容器的内部流体湿润表面上形成的ALD或MLD阻隔涂层的厚度可以根据需要定制并在容器的内部流体湿润表面上一致且均匀地施用。进一步地，ALD和MLD工艺可以沉积无针孔的阻隔涂层，从而导致容器的内部流体湿润表面的完全覆盖。各种惰性材料，例如氧化物/氮化物/氟化物材料，可以通过ALD工艺沉积，在各种内部流体润湿表面如金属表面、陶瓷表面或容器的温度敏感聚合物表面上具有高涂层附着力。在一个实施例中，ALD阻隔涂层由Al2O3形成。在替代实施例中，ALD涂层可以包括例如以下项中的至少一项：钽(Ta)、钛(Ti)、钨(W)、锆(Zr)、铪(Hf)、钼(Mo)、铌(Nb)、钒(V)、钌(Ru)和/或铬(Cr)及其混合物和/或合金。
[0048] 操作人员可以通过与系统控制器(如监视器)和数据输入装置(如键盘)交互来控制ALD或MLD阻隔涂层的形成。采用系统控制器来控制在沉积、沉积后处理和/或其他工艺操作期间的工艺条件。该控制器将典型地包括一个或多个存储装置和一个或多个处理器。该处理器可以包括例如CPU或计算机、模拟和/或数字输入/输出连接以及步进马达控制器板。
[0049] 实例
[0050] 通过以下实例进一步说明本披露，这些实例不应被解释为将本披露的范围或精神限制于在此所述的特定程序。应该理解的是，提供这些实例是为了说明某些实施例，并且不旨在由其限制本披露的范围。应该进一步理解的是，可以借助于多个其他实施例、修改及其等效物，其可以是本领域技术人员能联想到的，而不脱离本披露的精神和/或所附权利要求书的范围。
[0051] 实例1
[0052] 单组分阻隔层
[0053] 图3是用于容纳固体金属卤化物前体的升华器的内部涂层的代表性ALD程序的示意图。如图3所示，在容器的内部可润湿表面上使用三甲基铝(TMA)和O2/O3通过ALD沉积Al2O3涂层包括以下步骤：
[0054] ·启动和吹扫模式：
[0055] -使O3流过旁路，其中阀V4关闭且阀V5打开；
[0056] -用TMA蒸气填充缓冲液，其中阀V1打开且V2关闭；
[0057] -开始容器的动态真空，其中真空阀Vvac和阀V3二者都打开；以及
[0058] -将烘箱设置在250℃。
[0059] ·沉积Al2O3涂层：
[0060] -关闭阀V3→容器内完全vac
[0061] -关闭真空阀Vvac→在真空下密封
[0062] -关闭阀V1，打开阀V2→容器中的TMA脉冲(静态)
[0063] -关闭阀V2，打开阀V1，打开真空阀Vvac，打开阀V3→冲洗过量的TMA
[0064] -关闭阀V5，打开阀V4→使O3流动(动态氧化)
[0065] -关闭阀V4，打开阀V5→使O3转向，N2冲洗
[0066] -循环至少100次，直到达到所期望的层厚度。涂层厚度将为约0.1nm/周期。
[0067] 实例2
[0068] 双组分层压体
[0069] 通过添加附加的前体源并使用如实例1中所述的图3的示意图，SiO2上的Ta2O5层压体可以通过原子层沉积来沉积，其中层厚度范围为从nm水平到高于500nm水平。在100nm Ta2O5层下面的50nm SiO2层将使得能够通过已知的方法如稀HF暴露去除Ta2O5保护层用于随后用新的新鲜的SiO2/Ta2O5堆叠层再次涂覆。此种Ta2O5层可以例如通过ALD由TAETO(Ta(OEt)5)、TBTDET(Ta(＝NtBu)(NEt2)3)、TBTEMT(Ta(＝NtBu)(NEtMe)3)沉积。因此，在下面使用SiO2保护和牺牲层将改善容器的可制造性和性能。
[0070] 实例3
[0071] 对比分析
[0072] 将带有适当阀的电解抛光的不锈钢容器在真空下加热至150℃持续可变时间，并且用通过等离子体增强化学气相沉积而沉积的100nm的SiON涂层来涂覆另一个类似的容器。两个容器都用固体WCl5填充至总体积的小于1/2。使用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)，在若干时间间隔后测量容器中的金属污染并记录在下表中(其中ppb＝ppbw)：
[0073]
[0074] 如上表看出，对于未涂覆的容器观察到金属污染的明显增加。
[0075] 实例4
[0076] 在涂覆容器中的固体金属卤化物的长期储存
[0077] 将带有适当阀的电解抛光的不锈钢容器在真空下加热至300℃持续4小时。随后使用原子层沉积工艺涂覆容器内表面以提供300nm厚度的氧化钨膜。该容器装有高纯度氯化钨组合物，在环境条件下储存12个月的过程期间，该组合物保持无金属杂质。
[0078] 通过以下编号的段落进一步描述本发明：
[0079] 1.一种用于容置、储存、运输或输送金属卤化物组合物的容器，该容器包括一个或多个内部流体可润湿表面，所述表面包括沉积在其上的一个或多个阻隔层，其中所述层中的每一个可以是相同的或不同的。
[0080] 2.根据段落1所述的容器，其中所述容器是升华器、起泡器或罐。
[0081] 3.根据段落1所述的容器，其中所述一个或多个阻隔层中的每一个包括金属氧化物、金属氮化物、金属氧氮化物、金属碳氮化物或金属氧碳氮化物、或其组合。
[0082] 4.根据段落3所述的容器，其中所述一个或多个阻隔层中的金属与所述金属卤化物组合物的金属相同。
[0083] 5.根据段落3所述的容器，其中所述金属是Ti、B、Si、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo、Cr、W、Al或Ga。
[0084] 6.根据段落1所述的容器，其中该金属卤化物是固体。
[0085] 7.根据段落1所述的容器，其中该金属卤化物是液体。
[0086] 8.根据段落1所述的容器，其中该金属卤化物是卤化钨、卤化铝、卤化锆、卤化铪、卤化钼、卤化钽、卤化钒、卤化铌、卤化硅或卤化钛。
[0087] 9.根据段落1所述的容器，该容器包括包含金属氧化物、金属氮化物、金属氧氮化物、金属碳氮化物或金属氧碳氮化物或其组合的第一阻隔层和包含金属氧化物、金属氮化物、金属氧氮化物、金属碳氮化物或金属氧碳氮化物或其组合的第二阻隔层的层压体。
[0088] 10.根据段落9所述的容器，其中所述第一和第二阻隔层具有相同或不同的机械或耐腐蚀性特性。
[0089] 11.根据段落1所述的容器，其中所述一个或多个阻隔层中的每一个的厚度为5至1000nm。
[0090] 12.根据段落1所述的容器，其中所述一个或多个阻隔层中的每一个的厚度为50至500nm。
[0091] 13.根据段落1所述的容器，其中沉积一个至四个阻隔层。
[0092] 14.根据段落1所述的容器，其中沉积一个或两个阻隔层。
[0093] 15.根据段落2所述的容器，其中所述升华器、起泡器或罐包括阀。
[0094] 16.根据段落15所述的容器，其中所述阀未涂覆有阻隔层。
[0095] 17.根据段落1所述的容器，其中该金属卤化物是WCl5、WCl6、WBr5、WBr6、WI5、WI6、WOCl4、MoCl5、MoOCl4、MoO2Cl2、NbCl5、NbF5、NbI5、NbOCl3、NbOF3、NbOI3、HfCl4、HfF4、HfI4、HfBr4、HfOCl2、HfOF2、HfOI2、HfOBr2、ZrCl4、ZrF4、ZrI4、ZrBr4、ZrOCl2、ZrOI2、ZrOF2、ZrOBr2、TiCl4、TiF4、TiI4、TiOCl2、TiOF2、SiBr4、SiH2I2、VCl4、VF5、VI3、VI4、VOCl3、VOF3、TaF5、TaCl5、TaI5、TaOCl3、TaOF3、TaOI3或AlCl3。
[0096] 18.一种用于容置、储存、运输或输送固体金属卤化物组合物的容器，所述容器包括一个或多个内部流体可润湿表面，所述表面包括通过选自下组的方法制成的一个或多个阻隔层，该组由以下各项组成：原子层沉积、化学气相沉积、分子层沉积、等离子体增强化学气相沉积、等离子体增强原子层沉积、喷雾热解和物理气相沉积或其组合。
[0097] 19.根据段落18所述的容器，其中所述方法还包括所述一个或多个阻隔层的沉积后固化。
[0098] 20.根据段落19所述的容器，其中所述沉积后固化选自下组，该组由以下各项组成：烧制、热退火、UV固化、热氧化、碳化和激光固化。
[0099] 21.根据段落1所述的容器，还包括可移除或固定的次要特征，该次要特征包括沉积在其上的所述阻隔层中的一个或多个。
[0100] 22.根据段落21所述的容器，其中所述次要特征选自下组，该组由以下各项组成：托盘、分布板、鼓泡器、珠粒、热传导增强特征、回旋状的流动路径和用于在线计量的光学窗口或其组合。
[0101] 23.一种用于在容器的内部可润湿表面上产生一个或多个阻隔层的方法，该容器用于容置、储存、运输或输送金属卤化物组合物，该方法包括以下步骤：
[0102] -确定待放置在所述容器中的金属卤化物组合物；
[0103] -生产包含对应于所述金属卤化物组合物中的金属的金属氧化物、金属氮化物、金属氧氮化物、金属碳氮化物或金属氧碳氮化物或其组合的配制品；
[0104] -将所述配制品沉积到所述容器的所述一个或多个内部流体可润湿表面上以形成所述阻隔层。
[0105] 24.根据段落23所述的方法，其中使用原子层沉积、化学气相沉积、分子层沉积、等离子体增强化学气相沉积、等离子体增强原子层沉积、喷雾热解和物理气相沉积或其组合进行所述沉积步骤。
[0106] 25.根据段落23所述的方法，其中使用原子层沉积或化学气相沉积来进行所述沉积步骤。
[0107] 26.根据段落23所述的方法，还包括在沉积到所述内部可润湿表面上之前的预处理步骤，其中所述预处理是用有机溶剂或稀酸清洁所述内部可润湿表面、机械抛光、喷砂或电化学抛光。
[0108] 27.根据段落23所述的方法，还包括在沉积所述阻隔层之后的后处理步骤，其中所述后处理是用惰性气体进行热退火、氧化或碳化。
[0109] 28.根据段落27所述的方法，其中所述惰性气体是Ar、He或N2。
[0110] 29.根据段落27所述的方法，其中所述氧化使用选自下组的部分，该组由以下各项组成：O2、O3、H2O、H2O2、NO、N2O、NO2、其自由基以及混合物。
[0111] 30.根据段落27所述的方法，其中所述碳化使用选自下组的部分，该组由以下各项组成：甲烷、烷烃、烯烃、炔烃和胺。
[0112] 31.根据段落23所述的方法，还包括将该金属卤化物组合物的铜浓度保持在如通过ICP-MS测定的0ppmw与150ppmw之间的阻隔层。
[0113] 32.根据段落23所述的方法，还包括将该金属卤化物组合物的镍浓度保持在如通过ICP-MS测定的0ppmw与150ppmw之间的阻隔层。
[0114] 应该理解的是，本发明不限于上面描述的本发明的特定实施例，因为可以对这些特定实施例进行变化并且仍落入所附权利要求书的范围内。
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