KR101943099B1 - 전구체 전달 시스템 - Google Patents

전구체 전달 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR101943099B1
KR101943099B1 KR1020110036449A KR20110036449A KR101943099B1 KR 101943099 B1 KR101943099 B1 KR 101943099B1 KR 1020110036449 A KR1020110036449 A KR 1020110036449A KR 20110036449 A KR20110036449 A KR 20110036449A KR 101943099 B1 KR101943099 B1 KR 101943099B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
base
lid
source container
port
precursor
Prior art date
Application number
KR1020110036449A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20110117021A (ko
Inventor
카일 폰두루리아
에릭 쉬로
모히스 이 버기스
칼 엘 화이트
Original Assignee
에이에스엠 아메리카, 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US12/763,037 external-priority patent/US8986456B2/en
Application filed by 에이에스엠 아메리카, 인코포레이티드 filed Critical 에이에스엠 아메리카, 인코포레이티드
Publication of KR20110117021A publication Critical patent/KR20110117021A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101943099B1 publication Critical patent/KR101943099B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/448—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02205—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
    • H01L21/0228—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition deposition by cyclic CVD, e.g. ALD, ALE, pulsed CVD
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612—Formation types
    • H01L21/02617—Deposition types
    • H01L21/0262—Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/48—Manufacture or treatment of parts, e.g. containers, prior to assembly of the devices, using processes not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

증발된 전구체를 반응 챔버에 제공하기 위한 전구체 소스 용기가 제공된다. 전구체 소스 용기는 제 1 포트, 제 2 포트 및 제 3 포트를 갖는 뚜껑을 포함한다. 전구체 소스 용기는 뚜껑에 제거가능하게 부착되는 베이스를 또한 포함한다. 베이스는 내부에 형성된 오목 영역을 포함한다. 제 1 포트, 제 2 포트 및 제 3 포트 중 하나가 소스 용기가 설치된 후 반도체 처리에서의 소스 용기의 이용 전에 소스 용기 내 헤드 압력을 경감하도록 되어 있는 버프 포트이다.

Description

전구체 전달 시스템 {PRECURSOR DELIVERY SYSTEM}
본원은 일반적으로 반도체 처리 장비에 관한 것으로, 보다 자세하게는 반응 가스를 처리 챔버로 전달하기 위한 장치에 관한 것이다.
화학 기상 증착 (CVD) 은 실리콘 웨이퍼와 같은 기판에 박막 필름 형성을 위한 반도체 산업의 공정으로 알려져 있다. CVD 에서, 다른 반응물의 반응 가스 (전구체 가스) 는 반응 챔버의 1 이상의 기판으로 전달된다. 많은 경우에 있어서, 반응 챔버는 기판 홀더 (서셉터 (susceptor) 등) 에 지지된 오직 1 개의 반응 챔버를 포함하며, 상기 기판 및 기판 홀더는 원하는 공정 온도로 유지된다. 반응 가스는, 기판에 박막 필름을 형성하기 위해 서로 반응하며, 온도 또는 반응 가스의 양에 의해 성장률이 제어된다.
많은 적용에서, 반응 가스는 반응조에서 가스 형태로 저장되어 있다. 그와 같은 적용에서, 반응물 증기는 주변 압력과 온도에서 종종 가스로 있다. 그와 같은 가스의 예로는 질소, 산소, 수소, 암모니아가 있다. 그러나, 몇몇 경우에는, 주변 압력 및 온도에서 액체 또는 고체 (예컨대, 염화하프늄) 인 소스 화학물질 (source chemicals) 의 증기 ("전구체") 가 이용된다. 이 소스 화학물질은 반응 공정에서 충분한 양의 증기를 생산하도록 가열될 수 있다. 몇몇 고체 물질 (여기서 "고체 소스 전구체" 라고 칭함) 의 경우, 실온에서 증기압이 낮아, 그 물질은 충분한 양의 반응물 증기를 생산하도록 가열되고/가열되거나 매우 낮은 압력으로 유지되어야 한다. 일단 증발되면, 증기상 반응물은, 밸브, 필터, 도관, 및 증기상 반응물을 반응 챔버로 전달하는데 관련된 다른 구성요소에 원하지 않는 응축의 발생을 방지하기 위해, 처리 시스템을 통해, 기화점 또는 그 이상의 온도로 유지하는 것이 중요하다. 자연적으로 고체 또는 액체 물질로부터의, 증기상 반응물은 다양한 산업 분야의 화학 반응에 유용하다.
원자층 증착 (ALD) 은 기판에 박막 필름을 형성하는 공지된 다른 방법이다. 많은 적용에서, ALD 는 전술한 고체 및/또는 액체 소스 화학물질을 사용한다. ALD 는 사이클로 실행되는 자가 포화 반응을 통해 필름이 형성되는 증기 증착 타입이다. 필름의 두께는 실행되는 사이클 수에 따라 결정된다. ALD 공정에서, 가스 전구체가 기판 또는 웨이퍼에 교대식으로 그리고 반복적으로 공급되어, 웨이퍼 상에 재료의 박막 필름을 형성한다. 하나의 반응물은 웨이퍼의 자기-제한 공정 (self-limiting process) 에서 흡착한다. 다른 이후 펄스 반응물은 흡착된 물질과 반응하여, 원하는 재료의 단일 분자 층을 형성한다. 적절하게 선택된 반응물과의 반응을 통해, 예컨대 리간드 교환 또는 게터링 반응에서 분해가 일어날 수 있다. 통상적인 ALD 반응에서, 단지 분자 단층이 사이클마다 형성된다. 타겟 두께가 얻어질 때까지 반복 성장 사이클을 통해 더 두꺼운 필름이 생성된다.
전형적인 고체 또는 액체 소스 전구체 전달 시스템은 고체 또는 액체 소스 전구체 용기와 가열 수단 (예컨대, 복사열 램프, 저항 히터 등) 을 포함한다. 용기는 고체 (예컨대, 분말 형태) 또는 액체 소스 전구체를 포함한다. 가열 수단은 용기 내 전구체 가스의 증기압을 증가시키기 위해 용기를 가열한다. 용기는 용기를 통과하는 비활성 캐리어 가스 (예컨대, N2) 의 유동을 위한 입출구를 가진다. 캐리어 가스는 용기 출구를 통하여 최종적으로 기판 반응 챔버로 캐리어 가스와 함께 전구체 증기를 쓸어낸다. 용기는 전형적으로 용기 외부로부터 용기의 내용물을 유체적으로 (fluidly) 고립시키기 위한 차단 밸브를 포함한다. 보통, 하나의 차단 밸브가 용기 입구의 상류에 설치되고, 다른 차단 밸브가 용기 출구의 하류에 설치된다. 전구체 소스 용기는 보통 입구 및 출구, 튜브의 차단 밸브, 밸브의 부속품 (fittings) 으로부터 연장된 튜브로 공급되고, 상기 부속품은 나머지 기판 처리 장치의 가스 유동 라인에 연결되도록 구성되어 있다. 다양한 밸브를 가열하기 위한 다수의 추가적인 히터 및 전구체 소스 용기와 반응 챔버 사이의 가스 유동 라인을 제공하고, 그러한 구성요소에 전구체 가스가 응축 및 증착 (depositing) 되는 것을 방지하는 것이 바람직하다. 따라서, 소스 용기 및 반응 챔버 사이의 가스 전달 부품은, 온도가 전구체의 증발/응축 온도보다 높게 유지되는 "핫 존 (hot zone)" 으로 종종 불린다.
캐리어 가스의 유동을 위한 사형 (serpentine) 및 굴곡진 유동 경로가 제공되고, 이와 동시에 이 유동 경로는 고체 또는 액체 전구체 소스에 노출된다. 예컨대, 미국특허 No. 4,883,362; 7,122,085; 및 7,156,380 은 각각 그러한 사형 경로를 개시한다.
본 발명의 일 양태에서, 전구체 소스 용기가 제공된다. 전구체 소스 용기는 입구 포트, 출구 포트, 및 버프 포트 (burp port) 를 갖는 뚜껑을 포함한다. 전구체 소스 용기는 상기 뚜껑에 제거가능하게 부착되는 베이스를 더 포함한다. 베이스는 내부에 형성된 오목 영역을 포함한다.
본 발명의 다른 양태에서, 전구체 소스 용기가 제공된다. 전구체 소스 용기는 내부에 형성된 오목 영역을 갖는 베이스를 포함한다. 오목 영역은 전구체 재료를 수용하도록 구성되어 있다. 전구체 소스 용기는 베이스에 제거가능하게 부착되는 뚜껑을 또한 포함한다. 뚜껑은 입구 포트, 출구 포트, 및 버프 포트를 갖는다. 버프 밸브는 뚜껑에 작동식으로 (operatively) 부착된다. 버프 밸브는 버프 포트에 작동식으로 연결된다.
본 발명의 또 다른 양태에서, 전구체 소스 용기가 제공된다. 전구체 소스 용기는 저면, 접촉 표면, 접촉 표면과 저면 사이에 연장된 측면, 및 접촉 표면으로부터 연장되어 베이스 내에 오목 영역을 규정하는 내면을 포함한다. 전구체 소스 용기는 베이스에 제거가능하게 부착되는 뚜껑을 또한 포함한다. 뚜껑은 입구 포트, 출구 포트, 및 버프 포트를 포함한다.
본 발명의 또 다른 양태에서, 전구체 소스 용기가 제공된다. 전구체 소스 용기는 제 1 포트, 제 2 포트, 및 제 3 포트를 포함한다. 전구체 소스 용기는 뚜껑에 제거가능하게 부착되는 베이스를 또한 포함한다. 베이스는 내부에 형성된 오목 영역을 포함한다.
또 다른 양태에서, 기판의 증기 처리를 위한 증기상 반응기의 가스 인터페이스 조립체에 화학적 반응물 소스 용기를 연결하기 위한 장치가 제공된다. 본 장치는 용기, 증기상 반응기의 가스 인터페이스 조립체, 및 상기 용기를 가스 인터페이스 조립체에 연결하기 위한 연결 조립체로 구성된다. 용기는 고체 또는 액체 화학 반응물을 수용하기 위한 챔버를 가진다. 용기는 챔버와 유체 소통하기 위한 입구 및 출구를 포함한다. 가스 인터페이스 조립체는 용기 챔버의 출구에 연결되도록 구성된 가스 입구를 갖는다. 연결 조립체는 트랙 구성요소 및 리프트 조립체로 구성된다. 트랙 구성요소는 용기의 1 이상의 트랙 결합 부재를 이동가능하게 결합하기 위한 1 이상의 기다란 트랙을 포함한다. 리프트 조립체는 트랙 구성요소를 상승 위치 및 하강 위치 사이에서 수직방향으로 움직이도록 구성된다. 용기의 1 이상의 트랙 결합 부재가 트랙 구성요소의 1 이상의 트랙과 결합할 때, 그리고 리프트 조립체가 트랙 구성요소를 상승 위치로 이동시킬때, 용기의 출구가 가스 인터페이스 조립체의 가스 입구와 실질적으로 직접 유체 소통하도록 위치되게 된다.
본 발명과 종래 기술보다 유리한 효과를 요약하기 위하여, 본 발명의 특정 목적과 유리한 효과가 앞서 기술되었다. 물론, 그러한 모든 목적과 유리한 효과가 반드시 본 발명의 임의의 특정 실시형태로 달성되지 않을 수 있다는 것을 이해해야 한다. 따라서, 예컨대, 본 기술분야의 당업자라면 본 명세서에서 시사되거나 제안되는 다른 목적이나 효과를 반드시 달성하지 않으면서 하나의 유리한 효과 또는 유리한 효과의 그룹을 달성하거나 최적화하는 방식으로 본 발명을 구체화하거나 실행할 수 있다는 것을 인식할 것이다.
이러한 모든 실시형태는 여기에 기재된 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명의 이러한 실시형태 및 다른 실시형태는, 본 발명은 첨부된 도면을 참조한 바람직한 실시형태의 상세한 설명을 통해 당업자에게 충분히 이해될 수 있고, 본 발명은 상세한 설명에 기재된 바람직한 특정 실시형태에 한정되지 않는다.
본 발명의 이러한 양태 및 다른 양태는 하기의 상세한 설명, 특허청구범위, 도면을 통해 당업자라면 쉽게 이해할 수 있으며, 이는 본 발명을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니다.
도 1 은 종래의 전구체 소스 조립체 및 반응기 챔버 조립체의 개략도이다.
도 2 는 종래 고체 전구체 소스 용기의 사시도이다.
도 3 은 원자층을 증착하기 위한 반응물 가스 펄스에서의 이상적인 및 덜 이상적인 소스의 화학적 농도를 나타낸 것이다.
도 4 는 종래 전구체 소스 용기 및 가스 패널의 개략도이다.
도 5 는 표면장착 밸브가 있는 전구체 소스 용기 및 가스 패널의 개략도이다.
도 6 은 표면장착 밸브가 있는 전구체 소스 용기 및 상기 용기와 근접 열 접촉 (close thermal contact) 하는 가스 패널의 개략도이다.
도 7 은 전구체 소스 용기, 상기 용기와 유체적으로 소통하기 위한 가스 인터페이스 조립체, 및 상기 용기를 상기 가스 인터페이스 조립체와 연결 및 해제하기 위한 퀵 연결 (quick-connection) 조립체의 사시도이다.
도 8 은 도 7 의 용기의 분해 사시도이다.
도 9 은 도 7 의 용기의 후방 사시 단면도이다.
도 10 은 도 7 의 용기의 후방 단면도이다.
도 11a 는 전구체 소스 용기의 다른 실시형태의 분해도이다.
도 11b 는 도 11a 에 나타낸 전구체 소스 용기를 위한 뚜껑의 상방 사시도이다.
도 11c 는 도 11b 에 나타낸 뚜껑의 하방 사시도이다.
도 11d 는 도 11a 에 나타낸 전구체 소스 용기를 위한 베이스의 일 실시형태의 상방 사시도이다.
도 11e 는 도 11d 에 나타낸 베이스의 평면도이다.
도 11f 는 도 11e 에 나타낸 베이스의 선 A-A 를 따른 단면도이다.
도 11g 는 도 11e 에 나타낸 베이스의 선 B-B 를 따른 단면도이다.
도 11h 는 도 11a 에 나타낸 전구체 소스 용기를 위한 베이스의 다른 실시형태의 단면도이다.
도 11i 는 도 11a 에 나타낸 전구체 소스 용기를 위한 베이스의 또 다른 실시형태의 평면도이다.
도 11j 는 소스 용기의 다른 실시형태의 분해 사시도이다.
도 12 는 트레이 적층체를 포함하는 사형 인서트의 일 실시형태의 분해 사시도이다.
도 13 은 도 12 의 사형 인서트의 상측 적층 트레이의 사시도이다.
도 14 는 도 13 에 나타낸 상측 적층 트레이의 평면도이다.
도 15 는 도 12 에 나타낸 사형 인서트의 하측 적층 트레이의 사시도이다.
도 16 은 도 15 에 나타낸 하측 적층 트레이의 평면도이다.
도 17 은 전구체 소스 용기의 뚜껑에 장착되는 필터의 단면도이다.
도 18 은 도 17 의 필터에 사용될 수 있는 필터 재료의 일 실시형태이다.
도 19 는 전구체 소스 용기와 증기상 반응 챔버를 통해 흐르는 캐리어 가스 및 반응물 가스의 가스 전달 시스템의 개략도이다.
도 20 및 도 21 은 연결된 상태에 있는 도 7 의 용기와 가스 인터페이스 조립체의 전방 사시도이다.
도 22 는 도 7 의 전구체 소스 용기 및 가스 인터페이스 조립체의 상방의 전방 사시도로서, 퀵 연결 조립체의 대안적인 실시형태를 보여준다.
도 23 은 연결된 상태에 있는 도 22 의 용기 및 가스 인터페이스 조립체의 상방의 전방 사시도이다.
도 24 는 분리된 상태에 있는 도 22 의 용기 및 가스 인터페이스 조립체의 하방의 전방 사시도이다.
도 25 는 전구체 소스 용기와 반응 챔버를 통해 흐르는 캐리어 가스 및 반응물 가스의 가스 전달 시스템의 개략도이다.
도 26 은 배기 밸브가 장착된 전구체 소스 용기의 사시도이다.
도 27 은 도 22 내지 도 24 의 가스 인터페이스 조립체에 연결된 도 26 의 용기의 사시도이다.
도 28 은 전용 가열 장치가 추가된 도 26 의 용기의 단면도이다.
본 출원은 개선된 전구체 소스 용기, 상기 용기를 반응기에 연결 및 로딩 (loading) 하기 위한 장치 및 방법, 및 증기 처리 반응기가 장착된 용기를 사용하는 인터페이스를 개시한다. 개시된 실시형태는 반응물 증기에의 우수한 접근, 반응기의 가스 전달 시스템의 감소된 오염, 및 전구체 소스 용기의 개선된 편리성 (예컨대, 교체성 또는 재충전성) 을 제공한다.
바람직한 실시형태 및 방법에 대한 이하의 상세한 설명이 청구항을 이해하는데 도움이 되는 특정 실시형태를 묘사한다. 그러나, 당업자는 청구항에 의해 규정되고 포함되는 다양한 다른 실시형태 및 방법 내에서 본 발명을 실시할 수 있다.
가스 전달 시스템 개요
도 1 은 고체 또는 액체 전구체 소스 용기 (10) 로부터 생성된 가스상 반응물을 가스상 반응 챔버 (12) 내로 공급하기 위한 종래의 전구체 전달 시스템 (6) 을 개략적으로 보여준다. 당업자라면 본 발명의 전구체 전달 시스템이 도 1 의 가스 전달 시스템 (6) 의 여러 양태로 구체화될 수 있다는 것을 충분히 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 이해를 돕기 위해, 이제부터 종래 전달 시스템 (6) 에 대해 설명한다.
도 1 을 참조하면, 고체 또는 액체 소스 용기 (10) 는 고체 또는 액체 소스 전구체 (도시 안됨) 를 포함하고 있다. 고체 소스 전구체는 표준 조건 (즉, 실온, 대기압) 에서 고체인 소스 화학물질이다. 유사하게, 액체 소스 전구체는 표준 조건에서 액체인 소스 화학물질이다. 전구체는 증발 온도 또는 그 이상인 온도로 유지될 수도 있는 소스 용기 (10) 안에서 증발한다. 증발된 반응물은 그 후 반응 챔버 (12) 로 도입된다. 반응 소스 용기 (10) 및 반응 챔버 (12) 는 각각 반응 소스 캐비넷 (16) 및 반응 챔버 용기 (18) 안에 위치하고, 이들은 바람직하게는 개별적으로 비워지거나 및/또는 열적으로 제어된다. 이는 당업계에 알려진 바와 같이 분리된 냉각 및 가열 장치, 절연 및/또는 차단 밸브, 관련된 배관을 갖는 구성요소들을 제공함으로써 달성할 수 있다.
도시된 가스 전달 시스템 (6) 은 증기상 반응 챔버에서 사용될 증기상 반응물을 전달하는 데 적합하다. 증기상 반응물은 증착 (예컨대, CVD) 또는 원자층 증착 (Atomic Layer Deposition) (ALD) 에 사용될 수 있다.
도 1 에 도시된 바와 같이, 제 1 도관 (20) 을 통하여 반응 소스 용기 (10) 와 반응 챔버 (12) 는 서로 선택적인 유체 소통에 적합하게 되며, 이로써 가스 상 반응물이 반응물 소스 용기 (10) 로부터 반응 챔버 (12) (ALD 반응 챔버) 로 이송된다. 제 1 도관 (20) 은 하나 이상의 차단 밸브 (22a, 22b) 를 포함하고, 차단 밸브 (22a, 22b) 는 반응 소스 용기 (10) 및 반응 챔버 용기 (18) 의 하나 또는 모두의 비우기 및/또는 유지 동안 반응 소스 용기 (10) 및 반응 챔버 (12) 의 가스 공간을 분리하는데 사용될 수도 있다.
비반응성 또는 불활성 가스는 증발된 전구체의 캐리어 가스로서 바람직하게 사용된다. 불활성가스 (예컨대, 질소 또는 아르곤) 는 제 2 도관 (24) 를 통하여 전구체 소스 용기 (10) 안으로 이송될 수도 있다. 반응 소스 용기 (10) 는 제 2 도관 (24) 과의 연결을 위한 적어도 하나의 입구를 포함하고, 용기 (10) 로부터 가스를 회수하기 위한 적어도 하나의 출구를 포함한다. 용기 (10) 의 출구는 제 1 도관 (20) 에 연결된다. 용기 (10) 는 반응 챔버 (12) 의 압력을 초과하는 압력에서 작동될 수 있다. 따라서, 제 2 도관 (24) 은 용기의 유지 또는 교체동안 용기 (10) 의 내부를 유체적으로 고립시키는데 사용될 수 있는 적어도 하나의 차단 밸브 (26) 를 포함한다. 제어 밸브 (27) 는 바람직하게는 반응 소스 케비넷 (16) 의 밖의 제 2 도관 (24) 에 위치된다.
다른 변경예 (이는 본원 발명의 실시예가 될 수 있다) 에서는 전구체 증기는 캐리어 가스의 사용없이 반응 소스 용기 (10) 를 진공화함으로써 반응 챔버 (12) 로 회수될 수 있다. 이를, "증기 회수 (vapor draw)" 라고 한다.
또다른 변경예 (이도 본원 발명의 실시예가 될 수 있다) 에서는 전구체 증기는 벤트리 효과와 같이 용기의 바깥에 낮은 압력을 만들어내는 외부 가스 흐름에 의하여 용기 (10) 밖으로 회수될 수 있다. 예컨대, 용기 (10) 하류의 경로를 따라 반응 챔버 (12) 를 향하여 캐리어 가스를 흐르게 함으로서 전구체 증기가 회수될 수 있다. 다른 조건에서는, 이는 용기 (10) 과 캐리어 가스의 흐름 경로 사이에 압력 구배를 형성할 수도 있다. 이러한 압력 구배는 전구체 증기가 반응 챔버 (12) 를 향하여 흐르게 한다.
고체 소스 전구체가 사용될 때 분산된 고체 입자들을 제거하기 위하여, 가스 수송 시스템 (6) 은 증발된 반응물에 작용되는 정화기 (purifier) (28) 를 포함한다. 정화기 (28) 는 하나 이상의 다양한 정화 장치, 예컨대, 기계적 필터, 세라믹 분자 시브 (sieves), 및 최소 분자 크기의 분산된 분자, 고체 또는 입자를 반응 가스 흐름으로부터 분리할 수 있는 정전기적 필터를 포함한다. 또한, 용기 (10) 에 추가적인 정화기를 제공하는 것도 알려져 있다. 특히, 미국 공개 특허 출원 US 2005/0000428A1 은 강 컨테이너안에 넣어진 유리 도가니를 포함하는 용기를 개시하고 있는데, 도가니는 반응 소스를 수용하고 있고, 필터를 갖는 뚜껑을 갖는다. 이 뚜껑은 강 컨테이너에 부착되어 있는 용기 뚜껑으로부터 분리된다.
도 1 을 계속 참조하여 보면, 반응 소스 용기 (10) 는 반응 소스 캐비넷 (16) 내에 위치한다. 캐비넷 (16) 의 내부 공간 (30) 은 감소된 압력 (예컨대, 1 mTorr ~ 10 Torr, 때때로 약 500 mTorr) 으로 유지될 수 있어, 케비넷 (16) 내부의 구성요소들의 복사 가열을 촉진하고, 상기 구성요소들을 서로로부터 열적으로 고립시켜, 일정한 온도장 (temperature fields) 을 형성하는 것을 촉진한다. 다른 변경예에서는, 캐비넷은 비워지지 않고 대류-강화 장치 (예컨대, 팬, 크로스 플로우 등) 를 포함한다. 도시된 캐비넷 (16) 은 복사 히터와 같은 하나 이상의 가열 장치 (32) 를 포함한다. 또한, 반사 시트 (reflector sheet) (34) 도 제공될 수 있고, 이는 캐비넷 (16) 내부의 구성요소들을 둘러쌓도록 설정됨으로써, 가열 장치 (32) 에 의해 생성된 복사열을 캐비넷 (16) 내부에 위치하는 구성요소들로 반사시킨다. 반사 시트 (34) 는 캐비넷 (16) 의 내벽 (40), 천장 (7), 및 바닥 (9) 에 제공된다. 도시된 장치에서, 제 1 도관 (20) 의 실질적인 길이는 반응 소스 케비넷 (16) 내부에 포함된다, 따라서, 제 1 도관 (20) 은 원래 어느정도 열을 받아 반응물 증기의 응축을 방지한다.
반응물 소스 캐비넷 (16) 은 캐비넷의 외벽 (38) 과 내벽 (40) 사이에 형성된 냉각 자켓 (36) 을 포함할 수 있다. 냉각 자켓 (36) 은 물 또는 다른 냉각제를 포함할 수 있다. 자켓 (36) 은 캐비넷 (16) 의 외부 표면 (38) 이 주위 온도 또는 그 근처로 유지되도록 한다.
ALD 공정의 교류 펄스 사이에 반응 소스 용기 (10) 로부터의 가스 흐름을 방지하거나 감소시키기 위하여, 제 1 도관 (20) 에 비반응성 가스 배리어를 형성하는 것이 가능하다. 이는, 제 1 도관 (20) 의 부분의 "불활성 가스 밸빙 (valving)" 또는 "확산 배리어" 로서 종종 언급되기도 하고, 제 1 도관 (20) 에서 노멀 반응물 흐름에 반대되는 방향으로 가스를 흐르게 함으로써 가스 상 배리어를 형성시킴으로써, 반응 소스 용기 (10) 로부터 반응 챔버 (12) 로의 반응물의 흐름을 방지한다. 가스 배리어는 연결점 (52) 에서 도관 (20) 에 연결된 제 3 도관 (50) 을 통하여 비반응성의 가스를 제 1 도관 (20) 으로 이송함으로써 형성될 수도 있다. 제 3 도관 (50) 은 제 2 도관 (24) 에 공급하는 불활성 가스 소스 (54) 에 연결될 수 있다. 반응 소스 용기 (10) 으로부터 증기 상 펄스를 이송하는 시간 간격 동안, 비반응성 가스는 바람직하게는 제 3 도관 (50) 을 통하여 제 1 도관 (20) 에 이송된다. 이러한 가스는 제 4 도관 (58) 을 통하여 회수될 수 있고, 이러한 제 4 도관 (58) 은 제 1 연결점 (52) 의 상류에 위치하는 제 2 연결점 (60) 에서 제 1 도관 (20) 에 연결된다 (즉, 반응 소스 용기 (10) 에 더욱 가깝다). 이러한 방법으로, 노멀 반응 가스 흐름에 반대되는 방향의 불활성 가스의 흐름은 (반응 펄스들 사이에서) 제 1 및 제 2 연결점 (52, 60) 사이의 제 1 도관 (20) 에서 만들어질 수 있다. 제 4 도관 (58) 은 비우기 소스 (evacuation source) (예를들어 진공 펌프) 와 소통될 수 있다. 제한부 (61), 및 밸브 (56, 63, 70) 도 역시 제공될 수 있다. 가스 전달 시스쳄 (6) 의 더욱 구체적인 사항은 미국 공개 특허 출원 US 2005/0000428A1 에 도시 및 기재되어 있다.
도 1 에 도시된 시스템 (6) 과 같은 기존의 고체 또는 액체 전구체 소스 전달 시스템은 많은 결점과 제약을 갖는다. 한 결점은 전구체 소스 용기 (용기 (10)) 와 반응 챔버 (반응 챔버 (12)) 사이의 가스 라인과 밸브를 가열하기 위한 많은 수의 추가적인 히터의 제공이 필요하다는 점이다. 특히, 이러한 가스 수송에 관여하는 구성요소들 (예를들어, 밸브 (22a, 22b, 70), 정화기 (28), 도관 (20)) 을 전구체의 응축 온도 이상의 온도로 유지함으로써 전구체 증기들이 상기 구성요소들 위에 증착되는 것을 방지하는 것이 바람직하다. 일반적으로, 이러한 관여하는 구성요소들은 라인 히터, 카트리지 히터, 열 램프 등에 의하여 분리되어 가열된다. 몇가지 시스템 (예를들어, 미국 공개 특허 출원 2005/0000428A1) 은 이러한 관여하는 구성요소들을 소스 용기의 온도 이상으로 치우치게 하기 (bias) 위한 추가적인 히터들을 사용한다. 그러한 온도 치우침은 냉각 동안 이러한 관여하는 구성요소들에서 전구체 응축을 방지하는 것을 돕는다. 소스 용기가 일반적으로 가스 수송에 관여하는 구성요소들보다 더 높은 열질량을 갖기 때문에, 이러한 구성요소들은 소스 용기보다 응축 온도로 더 빨리 냉각되는 위험성을 갖는다. 이는 쿨러에 관여하는 구성요소로 흐를 수 있고, 이에 증착할 수 있는 전구체 증기를 소스 용기가 계속 생산하는 바람직하기 않은 조건을 야기할 수 있다. 온도 치우침은 이러한 문제를 해결할 수 있다. 그러나, 추가적인 히터의 필요는 장치의 총 크기 및 작동 원가를 증가시킨다.
또한, 고체 전구체 입자 (예컨대, 캐리어 가스 유동에 동반되는 분말) 가 반응 챔버에 들어가는 것을 방지하기 위하여, 종래의 고체 소스 전달 시스템은 통상적으로 소스 용기 출구와 기판 반응 챔버 사이에 필터 (도 1 의 정화기 (28) 등) 를 채용하고 있다. 이러한 필터로 인해 장치의 전체 크기가 커지게 되고, 필터에 응축이 생기는 것을 막기 위해 추가적인 히터가 필요하다. 또한, 이러한 필터는 통상적으로 소스 용기 출구의 하류에 있고, 이는 전구체 입자가 가스 도관 내 또는 용기 출구 밸브 자체 내와 같은 용기 출구의 하류에 있는 가스 전달 구성요소에 증착될 위험을 수반한다. 이러한 입자는 밸브와 같은 구성요소에 손상을 주어, 완벽히 밀봉하는 능력을 손상시킬 수 있다.
종래의 고체 또는 액체 소스 전달 시스템의 다른 단점은, 종종 전구체 소스 용기를 재충전 또는 교체하기 어렵다는 점이다. 도 2 는 컨테이너 보디 (33) 와 뚜껑 (35) 을 포함하는 전형적인 전구체 소스 용기 (31) 를 나타내고 있다. 뚜껑 (35) 은 입구 튜브 (43a, 43b) 및 이로부터 상방으로 연장되는 출구 튜브 (45a, 45b) 를 포함한다. 차단 밸브 (37) 는 입구 튜브 (43a, 43b) 의 사이에 위치되고, 차단 밸브 (39) 는 출구 튜브 (45a, 45b) 의 사이에 위치된다. 다른 차단 밸브 (41) 는 입구 튜브 (43a) 와 출구 튜브 (45a) 를 연결하는 가스 라인들 사이에 위치한다. 입구 튜브 (43a, 43b) 및 출구 튜브 (45a, 45b) 는 컨테이너 보디 (33) 를 통한 불활성 캐리어 가스의 유동을 제공한다. 튜브 (43a, 45a) 는 반응물 가스 전달 시스템의 다른 가스 유동 라인에 연결되도록 구성된 부속품 (47) 을 전형적으로 포함한다. 고체 또는 액체 소스 전구체가 고갈되어 교체가 필요한 경우, 전체 소스 용기 (31) 를 소스 화학물질로 가득찬 새 것으로 교체하는 것이 일반적이다. 소스 용기 (31) 를 교체하기 위해서는, 차단 밸브 (37 및 39) 를 닫고, 나머지 기판 처리 장치로부터 부속품 (47) 을 분리하며, 용기 (31) 를 물리적으로 제거하고, 새 용기 (31) 를 적절한 위치에 위치시키며, 새 용기 (31) 의 부속품 (47) 을 나머지 기판 처리 장치에 연결하는 것이 필요하다. 종종, 이러한 프로세스는 다양한 열전대, 라인 히터, 클램프 등을 분해하는 것을 포함할 수도 있다. 이러한 프로세스는 꽤 힘들 수 있다.
종래의 고체 또는 액체 소스 전달 시스템의 다른 문제점은, 가스 전달 시스템이 정체 유동 영역 (데드 레그 (dead legs) 라고도 불리운다) 을 만들 수도 있다는 점이다. 데드 레그는 전구체 소스 용기로부터의 가스 유동 통로가 더 길거나 복잡할 경우에 일어나는 경향이 있다. 종래의 (전술한 바와 같은) 소스 용기 입구 및 출구 차단 밸브는 데드 레그를 형성할 수 있다. 일반적으로, 데드 레그는 전달 시스템의 가스 전달 구성요소상에 원하지 않는 전구체 증착의 위험성을 증가시킨다. 이러한 원하지 않는 전구체 증착은 죽은 체적과 연관된 차가운 부분 (cold spot) 으로 인하여 발생할 수 있고, 전구체는 승화/융해 온도 아래의 온도에서 고체화한다. 이러한 원하지 않는 전구체 증착은 죽은 체적과 연관된 뜨거운 부분 (hot spot) 으로 인하여 발생할 수 있고, 전구체는 높은 온도에서 분해된다. 이러한 이유로, 일반적으로 반응물 가스 유동의 정체를 줄이고 최소화하는 것이 바람직하다. 또한, 뜨거운 부분 또는 차가운 부분이 생길 가능성을 줄이기 위하여, 온도 제어되도록 표면적을 줄이는 것이 바람직하다.
데드 레그의 양과 부피를 최소화하는 다른 이유는 전구체 소스 용기와 기판 반응 챔버 사이에 위치하는 가스 전달 시스템의 전체 부피를 줄이기 위함이다. 가스 전달 시스템의 전체 부피가 증가하게 되면, 종종 ALD 처리와 관련된 최소 펄스 시간와 최소 퍼지 (purge) 시간이 증가한다. 최소 펄스 시간은 주입된 반응물이 처리되는 기판의 표면을 포화시키는 데 필요한 펄스 시간이다. 최소 퍼지 시간은 반응물 펄스들 사이에서 과잉 반응물을 기판 반응 챔버 및 가스 전달 시스템으로부터 퍼지하는 데 필요한 시간이다. 최소 펄스 시간과 최소 퍼지 시간이 감소하면, 기판 처리량 (throughput) (기판이 처리될 수 있는 속도) 이 증가한다. 따라서, 처리량을 높이기 위해서 데드 레그의 양과 부피를 줄이는 것이 바람직하다.
가스 전달 시스템의 전체 부피를 줄이는 것의 다른 이점은, 반응물 가스 펄스의 "펄스 형태" 를 향상시킨다는 점이다. 펄스 형태는 반응물 가스 펄스에 대한, 반응물/캐리어 혼합물에서 반응물의 화학적 농도 곡선의 형태를 의미한다. 도 3 은 이상적인 반응물질 농도 곡선 (80) 및 덜 이상적인 곡선 (82) 의 예를 나타낸다. 양 곡선은 실질적으로 0 의 반응물 농도의 시간 (86) 만큼 분리되어 있는 반응물 가스 펄스 (84) 를 포함한다. 이상적인 곡선 (80) 은 정사각형 파동과 같은 직선형 (rectilinear) 파형과 유사하다. 실질적으로 직선형인 파동이 바람직한데, 이는 기판 처리량을 최적화하기 위하여, 각각의 반응물 가스 펄스가 최소의 시간에 기판 표면 (포화) 상에 가능한 반응 위치 전부에 반응물 종 (species) 을 운반하는 것이 매우 바람직하기 때문이다. 곡선 (80) 과 같이, 직선형 펄스 형태는 처리량을 최적화하는데, 이는 각 펄스 지속기간이 높은 반응물 농도를 갖게 되고, 이것이 기판 표면으로 충분한 반응물 종을 운반하는데 필요한 펄스 지속기간을 감소시키기 때문이다. 또한, 직선형 펄스 형태의 분산이 줄어들면, 다른 전구체의 연속적인 펄스들 사이의 "펄스 중첩 (pulse overlap)" 량이 줄어들게 되고, 이는 원하기 않는 CVD 성장 모드의 포텐셜을 줄이게 된다. 반대로, 비이상적인 곡선 (82) 의 각 펄스 (84) 의 펄스 농도는 최고 수준에 도달하는데 더 오래 걸리게 되고, 이로 인해 기판 표면을 완전히 포화시키는 데 필요한 펄스 지속기간이 늘어나게 된다. 따라서, 곡선 (80) 의 진동수는 곡선 (82) 의 진동수보다 작다. 가스 전달 시스템의 전체 부피가 늘어날수록, 펄스 형태는 악화된다. 따라서, 데드 레그를 최소화함으로써, 펄스 형태를 향상시키는 것 (즉, 직사각형 파동과 더 유사하게 하는 것) 이 바람직하다.
종래의 고체 소스 전달 시스템의 다른 단점은 처리 전 전구체 소스 용기의 배기 (venting) 와 연관된 오염의 위험이다. 전구체 소스 용기에는 통상적으로 용기 내의 가스의 헤드 압력 (head pressure) 이 공급된다. 예컨대, 전구체 분말로 차 있는 소스 용기는 주위 압력보다 약간 더 높은 (예컨대, 5psi) 압력으로 헬륨이나 다른 불활성 가스와 함께 선적된다. 통상적으로, 선적 직전에 용기 완전성을 확실히 하기 위하여 헬륨 누출 탐지기를 사용한 "밖으로 나가는 (out-bound)" 헬륨 누출 시험을 가능하게 하는데 헬륨이 사용된다. 이 헬륨이 종종 남아있거나, N2 나 다른 불활성 가스로 대체되어, 작은 누출이 존재하면 용기로부터 바깥쪽으로 이 가스가 누출되어 용기 내 전구체의 대기 오염을 막을 수 있다. 용기가 기판 처리에 사용되기 전에, 내부 가스의 헤드 압력은 보통 제거된다. 통상적으로, 용기의 내부 가스는 용기의 출구 차단 밸브를 통해, 반응물 가스 전달 시스템을 통해, 그리고 최종적으로 반응기의 배기/스크러버를 통해 배기된다. 어떠한 시스템에서는, 용기의 내부 가스는 기판 반응 챔버를 통해 배기된다. 다른 시스템은 반응 챔버와 평행한 (즉, 반응 챔버의 바로 상류측 지점으로부터 반응 챔버의 바로 하류측 지점까지 연장되는) 가스 라인을 채용하고 있어서, 용기의 내부 가스는 반응 챔버를 통한 유동 없이 배기/스크러버로 향할 수 있다. 어떠한 경우에는, 용기가 헤드 압력에서 풀려날 때 현재 용기 디자인에서는 입자가 생성될 위험이 있다. 이로 인하여, 전구체 분말이 배기 유동 (즉, 용기의 가압된 내부 가스로부터 배기) 에 동반되어, 용기 출구 자체를 포함하여 가스 전달 시스템의 하류 구성요소를 오염시키고 손상시킬 수 있다. 심지어 노멀 처리 동안에도, 전구체 재료 (예컨대, 분말) 가 전구체 소스 용기를 통해 유동하는 캐리어 가스에 동반될 수 있고, 이는 가스 전달 시스템 내의 전구체의 원하지 않는 증착 가능성을 포함한다.
전구체 전달 시스템에 대하여 본 명세서에서 개시된 실시형태는, 용기를 나머지 전달 시스템과 빠르게 연결 및 해제하는, 개선된 전구체 소스 용기 및 장치를 채택함으로써 이러한 문제점을 실질적으로 극복한다. 이러한 실시예를 이하에서 서술한다.
도 4 ~ 도 6 은 3 개의 상이한 가스 패널 구성을 나타내는 도면이다. 가스 패널은 통상적으로 전구체 소스 용기의 하류에 있는 1 이상의 밸브를 포함하고, 용기의 상류에 1 이상의 밸브를 또한 포함할 수 있다. 도 4 는 소스 화학물질이 소스 용기 (10) 에 담겨 있는 종래의 구성을 나타내는 도면이다. 가스 패널 (90) 이 캐리어 가스를 캐리어 가스 소스 (도시되지 않음) 로부터 용기 (10) 를 통하여 그리고 반응 챔버 (도시되지 않음) 안으로 전달하도록 작동가능한 다수의 밸브를 포함한다. 입구 밸브 (91) 가 튜빙 (93) 에 의해 용기 (10) 의 상류에 연결되고, 출구 밸브 (92) 가 튜빙 (94) 에 의해 용기 (10) 의 하류에 연결된다. 이러한 종래의 구성에서, 입구 밸브 (91), 출구 밸브 (92), 및 가스 패널 (90) 의 밸브와 튜빙은 통상적으로 용기 (10) 와 근접 열 접촉하지 않는다.
도 5 는 도 4 의 구성에 비해 다소 개선된 구성을 나타내는 도면이다. 도 5 의 구성에서, 전구체 소스 용기 (100) 는 표면장착 입구 밸브 (108) 및 표면장착 출구 밸브 (110) 를 갖는다. 밸브 (108 및 110) 는 튜빙 (95 및 96) 에 의해 종래의 가스 패널 (90) 로부터 분리된다. 이러한 구성에서, 밸브 (108 및 110) 는 용기 (100) 와 근접 열 접촉하지만, 가스 패널 (90) 의 밸브와 튜빙은 그렇지 않다.
도 6 은 도 5 의 구성에 비해 개선된 구성을 나타내는 도면이다. 도 6 의 구성에서, 소스 용기 (100) 는 표면장착 입구 밸브 (108) 와 표면장착 출구 밸브 (110) 를 갖는 일반적으로 편평한 상부 표면을 갖는다. 또한, 가스 패널 (97) 은 가스 패널의 밸브와 튜빙이 용기 (100) 의 일반적으로 편평한 표면에 일반적으로 평행한 면을 따라 위치되도록 구성된다. 용기 (100) 와 가스 패널 밸브와 튜빙 사이의 열 접촉을 증가시키기 위해, 가스 패널 밸브와 튜빙의 면과 용기 (100) 의 일반적으로 편평한 표면 사이의 거리는 바람직하게는 약 10.0 ㎝ 미만, 더 바람직하게는 약 7.5 ㎝ 미만, 보다 더 바람직하게는 약 5.3 ㎝ 미만이다.
표면장착 밸브 및 사형 경로를 갖는 소스 용기
도 7 은 개선된 고체 또는 액체 전구체 소스 용기 (100) 및 퀵 연결 조립체 (102) 의 일 실시형태를 나타내는 도면이다. 소스 용기 (100) 는 컨테이너 보디 (104) 및 뚜껑 (106) 을 포함한다. 뚜껑 (106) 은 표면장착 차단 밸브 (108 및 110) 를 포함하며, 이는 이하에서 더 상세하게 설명된다.
도 8 ~ 도 10 은 도 7 의 소스 용기 (100) 를 매우 상세하게 나타내는 도면이다. 도 8 은 소스 용기 (100) 의 분해도이며, 도 9 및 도 10 은 소스 용기 (100) 의 후방 단면도이다. 나타낸 용기 (100) 는 컨테이너 보디 (104), 보디 (104) 내의 사형 경로 인서트 (112) 그리고 뚜껑 구성요소 (106) 를 포함한다. 나타낸 조립체는 나사 또는 너트와 볼트 조합과 같은 체결 요소 (124) 에 의해 함께 체결된다. 체결 요소 (124) 는 보디 (104) 의 플랜지 (126) 내의 정렬된 구멍 안으로 연장되게 된다. 당업자는 조립체가 다양한 대안적인 방법에 의해 함께 체결될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
사형 경로 인서트 (112) 는 바람직하게는 굴곡진 또는 사형 경로 (111) 를 규정하고 캐리어 가스가 용기 (100) 를 통과하여 흐를 때 이 경로를 통해 이동해야 한다. 사형 경로 (112) 는 바람직하게는, 분말 또는 액체와 같은 전구체 소스를 담고 있다. 사형 경로 (111) 는 종래의 전구체 소스 용기 내의 캐리어 가스 유동 경로보다 훨씬 더 길다. 밸브 (108 및 110) (이하에서 설명함) 및 밸브 (210) (도 26 ~ 도 28 을 참조하여 이하에서 설명함) 는 덜 가혹한 환경을 겪고, 이로써 이들의 신뢰성을 증가시킨다.
뚜껑 (106) 에 대하여 사형 인서트 (112) 를 치우치게 하기 위해 바람직하게는 스프링이 제공되어, 인서트 (112) 와 뚜껑 (106) 사이의 인터페이스를 통한 반응 가스의 탈출을 방지한다. 다시 말하면, 스프링 (114) 은 가스가 사형 경로의 모든 또는 일부를 우회할 위험을 줄이는 경향이 있다. 적절한 스프링 (114) 은 Lake Zurich, IL 의 Smalley Steel Ring 에 의해 판매되는 Spirawave® wave spring 과 같은, 편평한 와이어 압축 스프링을 포함한다.
도 11a 는 컨테이너 베이스 (402), 시일 (404) 및 뚜껑 (406) 을 포함하는 개선된 고체 또는 액체 전구체 소스 용기 (400) 의 다른 실시형태를 나타내는 도면이다. 뚜껑 (406) 은 다수의 일체형 가스 밸브, 또는 표면장착 밸브를 포함하며, 이들은 이하에 더 상세하게 설명된다. 도 11b ~ 도 11c 는 뚜껑 (406) 의 대표적인 실시형태를 나타내는 도면이다. 도 11d ~ 도 11g 는 소스 용기 (400) 의 베이스 (402) 의 일 실시형태를 나타내는 도면이다. 도 11h ~ 도 11i 는 소스 용기 (400) 의 베이스 (402) 의 다른 실시형태를 나타내는 도면이다.
도 11a 에 나타낸 것과 같이, 베이스 (402) 는 직접 고체 베이스 (402) 안으로 기계가공되는 오목 영역 (408) 을 포함하는 고체 부재의 형태이다. 뚜껑 (406) 이 베이스 (402) 에 제거가능하게 부착될 때, 소스 용기 (400) 내의 내용물을 보장하기 위해 베이스 (402) 에 고정되는 뚜껑 (406) 이 고정되기 전에 시일 (404) 이 뚜껑과 베이스 사이에 위치된다. 일 실시형태에서, 베이스 (402) 와 뚜껑 (406) 은 양쪽 부재가 실질적으로 동일한 열 전도성 그리고 이들 사이에 동일한 열 팽창 계수를 갖도록 동일한 재료로 형성된다. 다른 실시형태에서, 베이스 (402) 는 뚜껑 (406) 을 형성하는데 사용되는 재료와 상이한 재료로 형성된다. 일 실시형태에서, 베이스 (402) 와 뚜껑 (406) 은 스테인리스강으로 형성된다. 다른 실시형태에서, 베이스 (402) 및/또는 뚜껑 (406) 은 고 니켈 합금, 알루미늄 또는 티타늄으로 형성될 수 있다. 본 기술분야의 당업자는, 베이스 (402) 와 뚜껑 (406) 이 소스 용기 (400) 내의 내용물 또는 전구체와 반응하지 않거나, 또는 비활성인 동안, 소스 용기 (400) 내에 놓이는 전구체를 증발시키기 위해 충분한 열적 열 전달을 허용하기에 충분한 임의의 다른 재료로 형성될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
시일 (404) 이, 도 11a 에 나타낸 것과 같이, 소스 용기 (400) 의 베이스 (402) 와 뚜껑 (406) 사이에 놓인다. 일 실시형태에서, 시일 (404) 은 베이스 (402) 에 형성되는 그루브 (410) 내에 놓이는 o-링이다. 다른 실시형태에서, 시일 (404) 은 베이스 (402) 와 뚜껑 (406) 사이에 놓이도록 구성되는 v-시일 또는 금속 가스켓으로 형성될 수 있다. 본 기술분야의 당업자는, 시일 (404) 은 뚜껑 (406) 이 베이스 (402) 에 부착될 때 시일을 제공하고 소스 용기 (400) 내의 내용물이 그 안에 고정되는 것을 보장하기에 충분한 임의의 형상, 크기 또는 구성으로 형성될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 실시형태에서, 시일 (404) 은 엘라스토머로 형성되지만, 당업자는 시일 (404) 이 폴리머 또는 금속과 같은 (이에 국한되지 않음) 시일을 제공하기에 충분한 임의의 다른 재료로 형성될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
도 11a ~ 도 11c 에 나타낸 것과 같이, 소스 용기 (400) 의 뚜껑 (406) 의 일 실시형태가 도시되어 있다. 뚜껑 (406) 은 상부 표면 (412), 하부 표면 (414), 상부 및 하부 표면 (412, 414) 사이에 뻗어있는 측면 (413) 을 갖는 단일 부재로서 형성된다. 일 실시형태에서, 상부 및 하부 표면 (412, 414) 은 실질적으로 편평한 표면이다. 본 기술분야의 당업자는 편평한 상부 및 하부 표면 (412, 414) 이 내부에 형성되는 자국, 그루브, 틈 또는 삽입 부분 (inset portion) 을 더 포함할 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 일 실시형태에서, 상부 및 하부 표면 (412, 414) 은 실질적으로 서로 평행하고, 이에 의해 뚜껑 (406) 에 전체 뚜껑 (406) 에 걸쳐 일정한 두께 (T1) 를 제공한다. 도 11b 에 나타낸 것과 같이, 상부 표면 (412) 은 상부 표면 (412) 의 나머지에 비하여 실질적으로 매끄러운 영역을 제공하도록 기계가공된 높은 공차 영역 (416) 을 포함할 수 있다. 이러한 높은 공차 영역 (416) 은 밸브 조립체 (418) 와 뚜껑 (406) 사이에 많은 직접 열 접촉을 보장하기 위해 밸브 조립체 (418) 가 뚜껑 (406) 의 상부 표면 (412) 과 동일 평면에 장착되는 것을 가능하게 한다. 이러한 구성요소들 사이의 더 많은 표면적 접촉에 의해, 이러한 구성요소들 사이의 열 전달은 최대화될 수 있고, 이에 의해 그들 사이에 증발된 전구체의 응축을 방지하는 밸브 조립체 (418) 에 열을 제공하기 위한 별개의 히터 또는 열 자켓에 대한 필요를 줄인다.
도 11b 에 도시된 바와 같이, 뚜껑 (406) 은 입구 포트 (420), 출구 포트 (422) 및 버프 포트 (burp port) (424) 를 포함한다. 입구 포트 (420) 는 캐리어 가스 또는 불활성 가스가 그 포트를 통해 소스 용기 (400) 내로 도입될 수 있도록 구성된다. 출구 포트 (422) 는 가스가 그 포트를 통해 소스 용기 (400) 를 빠져나갈 수 있도록 구성된다. 버프 포트 (424) 는 종래의 입구/출구 포트와 같은 임의의 포트를 포함할 수 있는데, 임의의 포트는 소스 용기 (400) 의 초기 충전 및 설치 후, 또는 소스 용기 (400) 의 이후의 재충전 및 설치 후에 소스 용기 (400) 내의 헤드 압력을 경감하도록 구성될 수 있다. 버프 포트 (424) 를 통한 헤드 압력의 경감은 소스 용기 (400) 가 반도체 기판 처리용 반응 챔버 (162) (도 25) 에 증발된 전구체 재료를 제공하기 전에 일어난다. 일 실시형태에 있어서, 인터페이스 구성요소 (426) 는 각각의 포트 (420, 422, 424) 에서 뚜껑 (406) 의 상부 표면 (412) 에 작동식으로 부착된다. 각 인터페이스 구성요소 (426) 는 밸브 조립체 (418) 에 연결되도록 구성된다. 당업자는, 각각의 밸브 조립체 (418) 및 인터페이스 구성요소 (426) 는 뚜껑 (406) 의 상부 표면 (412) 에 임의의 방식으로 작동식으로 연결될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
도 11a 및 도 11c 에 도시된 바와 같이, 밸브 조립체 (418) 중 하나는 뚜껑 (406) 의 상부 표면 (412) 에 작동식으로 연결되는 배기 밸브, 또는 버프 밸브 (428) 를 포함한다. 버프 밸브 (428) 는 공압 밸브, 또는 소스 용기 (400) 내외로의 가스 유동을 조절하는 임의의 밸브일 수도 있다. 일 실시형태에 있어서, 버프 밸브 (428) 는 반도체 처리 시스템에서의 소스 용기 (400) 의 사용 전에 소스 용기 (400) 내부의 헤드 압력을 경감시키도록 가스를 배출하기 위해 개방될 때를 제외하고는 닫힌 상태로 유지된다. 제조 동안 그리고 소스 용기 (400) 에 전구체를 초기 충전하는 동안, 또는 소스 용기 (400) 에 전구체가 재충전 된 후, 불활성 가스가 소스 용기 (400) 내로 도입되어 소스 용기 (400) 내에 헤드 압력을 생성한다. 이러한 헤드 압력은 위에서 설명한 바와 같이, 일단 소스 용기 (400) 가 충전 (또는 재충전) 되면 누출 점검을 수행하기 위해 사용된다. 소스 용기 (400) 가 설치되면, 헤드 압력을 생성하는 소스 용기 (400) 내의 가스는 제거되고, 처리 동안 증발된 전구체를 운반하는데 사용되는 불활성 가스로 대체될 필요가 있다. 종래에는, 공지된 소스 용기로부터, 기판의 처리 동안 증발된 전구체 재료가 빠져나가는 출구 포트와 동일한 출구 포트를 통해 초기 헤드 압력을 생성하는 가스를 배출함으로써, 헤드 압력이 경감되었다. 하지만, 출구 포트에 인접한 필터는 초기 "버프" 공정 또는 배출 동안 가스를 동반하는 전구체 입자에 의해 종종 막히게 될 수 있다. 비록 전구체 입자 중 일부가 출구 필터에 의해 정지되지만, 일부 입자는 필터를 우회할 수 있고, 또는 필터에 걸린 입자들이 제거되어 반응 챔버로 이어지는 튜빙 내로 들어가게 된다. 이와 같이 방황하는 (errant) 전구체 입자는 반응 챔버 내의 불균일 증착 또는 소스 용기와 반응 챔버 사이의 가스 라인의 막힘을 유발할 수 있다. 방황하는 입자는 처리되는 반도체 기판 상에 입자 동반을 일으켜, 기판이 제조할 수 있는 장치, 칩 도는 회로의 수를 감소시키게 된다. 본 발명의 버프 포트 (424) 및 대응하는 버프 밸브 (428) 에 의하면, 버프 포트 (424) 를 빠져나가는 가스 및 입자가 배기 라인 (466) (도 25) 에 직접 연결되는 버프 가스 라인 (432) 을 통해 전환되기 전에 버프 필터 (430) 에 의해 우선 걸러지는 "버프" 공정 동안 헤드 압력이 경감될 수 있고, 이로써 원치 않는 입자가 반응 챔버 (162) 내의 처리를 방해하지 않도록 반응 챔버 (162) 를 우회하게 한다.
도 11c 에 도시된 바와 같이, 여과 장치 (434) 는 뚜껑 (406) 의 바닥 표면 (414) 에 작동식으로 연결된다. 도 18 및 이하에서 더욱 자세히 설명하는 바와 같이, 여과 장치 (434) 는 뚜껑 (406) 을 통하여 소스 용기 (400) 내로 도입되는 캐리어 가스, 및 버프 포트 (424) 및 출구 포트 (422) 를 통하여 소스 용기 (400) 를 빠져나오는 가스를 여과하도록 구성된다. 도시된 실시형태에 있어서, 여과 장치 (434) 는 입구 포트 (420), 출구 포트 (422) 및 버프 포트 (424) 에 인접한 뚜껑 (406) 의 하측에 부착된다. 여과 장치 (434) 는 뚜껑 (406) 에 직접 부착되어, 뚜껑 (406) 으로부터 충분한 양의 열전달을 가능하게 하여, 각 여과 장치 (434) 내에 전구체 재료가 응축되는 것을 방지한다. 로우 프로파일 (low-profile) 여과 장치는 필터 팩 매체 (filer pack media) (도 17) 에 걸쳐 양호한 열적 균일성을 제공하기 때문에, 각 여과 장치 (434) 는 로우 프로파일을 갖는 것이 바람직하다.
베이스 (402) 의 실시형태가 도 11e 내지 도 11g 에 도시되어 있다. 베이스 (402) 는 보디 (436), 및 보디 (436) 에 일체로 연결되어 연장되는 플랜지 (438) 를 포함한다. 일 실시형태에 있어서, 보디 (436) 및 플랜지 (438) 는 단일 피스의 재료로부터 형성된다. 위에서 설명한 바와 같이, 보디 (436) 내에는 그루브 (410) 가 형성되며, 그루브 (410) 는 시일 (404) 을 수용하도록 구성된다. 플랜지 (438) 는 보디 (436) 의 상부 부분으로부터 반경방향 외측으로 연장되도록 구성된다. 베이스 (402) 는 상부의 접촉 표면 (440), 바닥 표면 (442), 측면 (444), 및 오목 영역 (408) 을 형성하는 내면 (446) 에 의해 규정된다. 접촉 표면 (440) 은 베이스 (402) 의 전체 상부 표면을 형성하는 실질적으로 평면인 표면이다. 접촉 표면 (440) 은 뚜껑 (406) 의 하부 표면 (414) 과 직접 접촉하도록 구성된다.
일 실시형태에 있어서, 베이스 (402) 는 도 11d 내지 도 11g 에 도시된 바와 같이, 고체 재료 또는 금속이며, 베이스 (402) 내에 오목 영역 (408) 이 기계가공 또는 제거된다. 다른 실시형태에서, 베이스 (402) 는 주조 또는 단조 공정 동안 베이스 (402) 내에 오목 영역 (408) 이 형성되는 단일 주조로서 형성된다. 오목 영역 (408) 은 그 내부에 고체 또는 액체 전구체를 수용하도록 형성된다. 도 11d 내지 도 11i 에 도시된 실시형태에 있어서, 오목 영역 (408) 은 베이스 (402) 의 접촉 표면 (440) 으로부터 기다란 굴곡진 경로로서 형성된다. 내면 (446) 은 접촉 표면 (440) 으로부터 보디 (436) 의 두께 내로 연장된다. 보디 (436) 내에 형성된 오목 영역 (408) 의 깊이는 변할 수 있다. 가스가 오목 영역 (408) 내에 배치된 전구체 재료와 체류하는 시간을 증가시키기 위해, 오목 영역 (408) 이 입구 포트 (420) 와 출구 포트 (422) 사이에 연장된 유동 경로를 제공하도록, 오목 영역 (408) 의 형상, 깊이 및 폭이 변할 수 있음을 당업자는 이해하여야 한다.
도 11e 내지 도 11g 에 도시된 바와 같이, 일 실시형태에 있어서, 오목 영역 (408) 은 입구 오목 패드 (448), 출구 오목 패드 (450), 버프 오목 패드 (452) 및 상기 오목 패드 (448, 450, 452) 와 유체적으로 연결되는 채널 (454) 을 포함한다. 오목 패드 (448, 450, 452) 는 일반적으로 베이스 (402) 의 접촉 표면 (440) 으로부터 하방으로 연장되는 삼각형 형상의 오목한 영역이다. 오목 패드 (448, 450, 452) 의 형상은, 각 여과 장치 (434) 의 일부가 대응 오목 패드 (448, 450, 452) 내에 수용되도록, 뚜껑 (406) 의 하부 표면 (414) 으로부터 연장하는 대응 여과 장치 (434) 의 부분과 실질적으로 동일한 형상 및 크기이다. 오목 패드 (448, 450, 452) 는 접촉 표면 (440) 으로부터 미리 정해진 깊이만큼 하방으로 연장된다. 일 실시형태에 있어서, 모든 오목 패드 (448, 450, 452) 의 깊이는 동일하다. 다른 실시형태에 있어서, 오목 패드 (448, 450, 452) 중 적어도 하나의 깊이는 나머지 오목 패드의 깊이와 다르다. 베이스 (402) 가 전구체로 충전될 때, 각 오목 패드 (448, 450, 452) 내의 체적은 전구체로 충전되지 않는다. 캐리어 가스가 뚜껑 (406) 의 입구 포트 (420) 에 인접한 여과 장치 (434) 를 통해 베이스 (402) 내로 도입될 때, 캐리어 가스는 오목 영역 (408) 의 나머지를 이동하기 전에 입구 오목 패드 (448) 와 접촉하고 오목 패드 내에 분포된다. 오목 패드 (448, 450, 452) 중 어느 것 내부에도 전구체가 위치하지 않는 것이 바람직하므로, 입구 오목 패드 (448) 내로의 캐리어 가스의 도입은 캐리어 가스가 전구체와 직접 접촉하여 전구체를 교반시키거나 전구체 입자가 캐리어 가스와 서로 혼합되는 것을 방지한다. 오목 영역 (408) 의 오목 패드 (448, 450, 452) 각각은 보디 (436) 내에 형성된 패널 (454) 에 의해 유체적으로 연결되어 있다.
도 11f 내지 도 11g 에 도시된 바와 같이, 오목 영역 (408) 의 채널 (454) 은 접촉 표면 (440) 으로부터 연장되고, 채널 (454) 은 연속적인 경로이며, 이를 따라 가스가 입구 오목 패드 (448) 와 출구 오목 패드 (450) 사이를 이동할 수 있다. 다른 실시형태에서, 오목 영역 (408) 은 오목 패드를 포함하지 않아서, 채널 (454) 이 입구 포트 (420) 에 인접한 여과 장치 (434) 와 출구 및 버프 포트 (422, 424) 에 인접한 여과 장치 (434) 사이의 전체 거리만큼 연장된다. 채널 (454) 은 그 채널 (454) 이 오목 패드 (448, 450, 452) 의 깊이보다 더 큰 깊이를 갖도록 보디 (436) 안으로 형성된다. 일 실시형태에서, 채널 (454) 의 깊이는 입구 오목 패드 (448) 와 출구 오목 패드 (450) 사이의 채널 (454) 의 전체 길이를 따라 일정하다. 다른 실시형태에서, 채널 (454) 의 깊이는 입구 오목 패드 (448) 와 출구 오목 패드 (450) 사이의 채널 (454) 의 길이를 따라 변한다.
소스 용기 (400) 가 액체 또는 고체 전구체 재료로 채워질 때 (도시되지 않음), 상기 전구체 재료는 보디 (436) 에 형성된 오목 영역 (408) 의 채널 (454) 내에만 배치되는 것이 바람직하다. 전구체 재료가 오목 패드 (448, 450, 452) 내에 배치되는 것을 방지하기 위해, 상기 채널 (454) 은 오목 패드 (448, 450, 452) 의 저면 아래인 깊이까지 채워져야 한다. 또한, 전구체 재료 입자가 채널 (454) 내에 남겨지도록 출구 오목 패드 (450) 의 저면은 전구체 재료의 상부 표면 위에 위치된다.
도 11e 에 보여지는 베이스 (402) 의 실시형태에서, 채널 (454) 은 입구 오목 패드 (448) 와 출구 오목 패드 (450) 사이에서 연장되고, 사형 형상을 갖는다. 채널 (454) 은 캐리어 가스가 이동할 수 있는, 입구 및 출구 포트 (420, 422) 사이의 굴곡진 경로를 형성한다. 다시 말해, 입구 및 출구 오목 패드 (448, 450) 사이의 채널 (454) 은 입구 및 출구 포트 (420, 422) 사이에서 비선형이다. 도 11e 내지 도 11g 에 도시된 실시형태에서, 채널 (454) 은 다수의 선형 부분 (456) 을 포함한다. 또한, 적어도 2개의 인접한 선형 부분 (456) 은 서로에 대해 실질적으로 평행하다. 상기 채널 (454) 은 폭을 갖는다. 일 실시형태에서, 채널 (454) 은 그 전체 길이를 따라 일정한 폭을 갖는다. 다른 실시형태에서, 채널 (454) 의 폭은 그 길이를 따라 변한다. 채널 (454) 의 사형 형상은 소스 용기 (400) 안으로 도입된 캐리어 가스가 오목 영역 (408) 내에 배치된 전구체 재료와 접촉되는 시간과 거리의 양을 최대화한다.ㄴ
소스 용기 (400) 의 베이스 (402) 의 다른 실시형태에서, 도 11h 에 도시된 바와 같이, 채널 (454) 은 입구 오목 패드 (448) 와 출구 오목 패드 (450) 사이에서 연장되며 유체 소통한다. 채널 (454) 은 다수의 호형 부분 (458) 을 포함한다. 일 실시형태에서, 채널 (454) 은 서로에 대해 실질적으로 동심인 적어도 2개의 호형 부분 (458) 을 포함한다. 다른 실시형태에서, 채널 (454) 은 다수의 호형 부분 (458) 을 갖지만, 선형 부분 (456) 을 갖지 않는다. 베이스 (402) 의 다른 실시형태 (도시되지 않음) 에서, 채널 (454) 은 입구 오목 패드 (448) 와 출구 오목 패드 (450) 사이 또는 입구 및 출구 포트 (420, 422) 사이에서 연장되는 완전히 무작위의 굴곡진 경로이다.
도 11h 는 베이스 (402) 내에 배치된 가열 조립체 (460) 를 더 포함하는 베이스 (402) 의 일 실시형태를 도시하고 있다. 일 실시형태에서, 가열 조립체 (460) 는 측면 및 저면 (444, 442) 과 내면 (446) 사이의 베이스 (402) 의 벽에 통합되어 있다. 가열 조립체 (460) 는 베이스 내부에 배치된 전구체 재료 (464) 를 증발시키도록 베이스 (402) 에 직접적인 열을 제공하도록 구성되어 있다. 일 실시형태에서, 가열 조립체 (460) 는 베이스 내에 일체로 형성된 와이어 히터, 또는 내부에 통합되면서 베이스 (402) 에 직접적인 열을 제공하기에 충분한 다른 어떤 형태의 가열 기구일 수 있다. 다른 실시형태에서, 가열 조립체 (460) 는 베이스 (402) 내에 탑재된 저항 요소일 수도 있다. 또 다른 실시형태에서, 가열 조립체 (460) 는 베이스 (402) 내에 매립된 박막 포일 가열 요소일 수 있다. 가열 조립체 (460) 는 베이스 (402) 의 보디 (436) 를 직접 가열하여 전구체 재료 (464) 를 증발시키기에 충분한 열을 제공하는 임의의 가열 수단을 포함할 수 있다는 것을 당업자는 이해하여야 한다.
소스 용기 (400) 의 베이스 (402) 의 다른 실시형태에서, 도 11j 에 도시된 바와 같이, 오목 영역 (408) 은 전구체 재료를 수용하기 위해 베이스 (402) 내에 일반적으로 중공의 용적을 제공하도록 베이스 (402) 안으로 형성된다. 도 11j 에 도시된 실시형태가 앞선 실시형태와 유사한 채널 또는 굴곡진 경로를 포함하지 않음에도 불구하고, 오목 영역 (408) 은 입구 및 출구 포트 (420, 422) 사이에서 베이스 (402) 내에 연장된 비선형 통로를 제공한다.
소스 용기 (400) 가 조립될 때, 뚜껑 (406) 은 뚜껑과 베이스 사이에 배치된 시일 (404) 로 베이스 (402) 에 제거가능하게 부착된다. 뚜껑 (406) 이 베이스 (402) 에 부착될 때, 베이스 (402) 내의 오목 영역 (408) 을 형성하는 내면 (446) 과 뚜껑 (406) 의 하부 표면 (414) 사이에 내부 용적 (468) 이 규정된다. 도 11b 에 보여지듯이, 뚜껑 (406) 은 전체 두께 (T1) 를 통하여 형성된 복수의 구멍 (462) 을 포함한다. 뚜껑 (406) 을 통하여 형성된 구멍 (462) 은 뚜껑 (406) 의 외부 가장자리에 인접하게 위치된다. 도 11d 에 보여지듯이, 베이스 (402) 는 또한 플랜지 (438) 의 전체 두께를 통하여 형성된 복수의 구멍 (462) 을 포함한다. 뚜껑 (406) 에 부착된 각각의 여과 장치 (434) 가 베이스 (402) 의 대응하는 오목 패드 (448, 450, 452) 내에 수용되도록, 뚜껑 (406) 은 베이스 (402) 와 정렬되어 있다. 시일 (404) 은 베이스 (402) 에 형성된 그루브 (410) 내에 배치된다. 뚜껑 (406) 과 베이스 (402) 가 정렬될 때, 뚜껑 (406) 에 형성된 구멍 (462) 은 마찬가지로 베이스 (402) 에 형성된 구멍 (462) 과 정렬된다. 뚜껑 (406) 이 베이스 (402) 에 제거가능하게 밀봉되도록, 연결 부재 (도시되지 않음) 가 베이스 (402) 및 뚜껑 (406) 의 대응되는 구멍 (462) 의 각 쌍을 통하여 삽입된다. 스크류, 볼트 또는 클램프를 포함하여 (이들로 국한되지 않음), 베이스 (402) 에 뚜껑 (406) 을 제거가능하게 부착하는데 임의의 유형의 연결 부재가 사용될 수 있다는 것을 당업자는 이해하여야 한다. 완전히 조립되면, 뚜껑 (406) 의 하부 표면 (414) 은 베이스 (402) 의 접촉 표면 (440) 과 인접하여 접촉된다. 뚜껑 (406) 과 베이스 (402) 의 접촉 표면 (440) 사이의 접촉은 뚜껑 (406) 과, 오목 영역 (408) 에 바로 인접한 보디 (436) 의 부분 사이의 직접 열 전달을 제공하여, 베이스 (402) 를 통해 내부 용적 (468) 내에 배치된 전구체 재료로 열을 전달하도록 한다. 뚜껑 (406) 의 하부 표면 (414) 과 베이스 (402) 의 접촉 표면 (440) 은 모두 실질적으로 편평하여, 이들 표면 (414, 440) 이 서로 접촉할 때, 뚜껑 (406) 과 베이스 (402) 사이의 인접 관계가, 캐리어 가스와 증발된 전구체 재료가 뚜껑 (406) 과 베이스 (402) 사이를 통과함으로써 채널 (454) 의 부분을 우회하지 않도록 채널 (454) 의 인접 부분들 사이의 시일을 제공한다 (도 11e 및 도 11i) 는 점을 당업자는 이해하여야 한다.
반응 챔버 (162) 에서 반도체 기판을 처리하는 작업에 있어서 (도 25), 캐리어 가스는 뚜껑 (406) 내의 입구 포트 (420) 를 통하여 소스 용기 (400) 안으로 도입된다. 전구체 재료 (464) 는 소스 용기 (400) 내에 배치되며, 소스 용기 (400) 는 가열되고, 이에 의해 전구체 재료를 증발시킨다. 그리고 나서, 캐리어 가스는 입구 포트 (420) 에 인접하여 위치된 여과 장치 (434) 를 통과되고 나서, 오목 영역 (408) 과 뚜껑 (406) 의 하부 표면 (414) 를 형성하는 내면 (446) 에 의해 규정된 베이스 (402) 의 내부 용적 (468) 안으로 들어간다. 내부 용적 (468) 으로 들어갈 때, 캐리어 가스는 입구 오목 패드 (448) 로 들어가고 나서 채널 (454) 을 통해 분산된다. 캐리어 가스가 내부 용적 (468) 을 통해 이동할 때, 캐리어 가스는 증발된 전구체 재료 (464) 와 혼합되어 (도 11h), 증발된 전구체 재료로 포화된 가스 혼합물을 형성한다. 캐리어 가스가 내부 용적 (468) 내에 남겨지는 체류 시간이 길수록, 캐리어 가스는 증발된 전구체 재료로 더욱 포화되게 된다. 증발된 전구체 재료에 의한 캐리어 가스의 포화 레벨에 제한이 존재하며, 입구 및 출구 포트 (420, 422) 사이의 내부 용적 (468) 내의 통로의 길이가 캐리어 가스의 포화량을 최대화하도록 최적화된다는 것을 당업자는 이해하여야 한다. 이러한 가스 혼합물은 결국 뚜껑 (406) 에 작동식으로 연결되고 출구 포트 (422) 에 인접하여 위치된 여과 장치 (434) 를 통과함으로써 내부 용적 (468) 을 빠져나간다. 여과 장치 (434) 를 통과한 후, 가스 혼합물은 출구 포트 (422) 를 통해 소스 용기 (400) 를 빠져나가며, 반응 챔버 (162) 와 유체 소통하는 출구 가스 라인 (470) (도 25) 으로 배출된다.
버프 공정에서, 소스 용기 (400) 의 초기 충전 또는 재충전 후에 추가되는 헤드 압력을 내부에 형성하는, 소스 용기 (400) 의 내부 체적 (468) 의 가스(들)가 제거된다. 버프 공정에서, 도 25 의 개략도에 도시된 바와 같이, 버프 밸브 (428) 가 개방되어, 소스 용기 (400) 내의 가스가 버프 포트 (424) 를 통하여 내부 체적 (468) 을 빠져나간다. 헤드 압력 가스는 버프 포트 (424) 에 인접한 뚜껑 (406) 에 작동식으로 연결된 버프 필터 (430) 를 통과한다. 헤드 압력 가스는, 버프 필터 (430) 를 통과한 후에, 버프 포트 (424) 를 통하여 소스 용기 (400) 를 빠져나가고, 반응 챔버 (162) 를 우회하고 또한 반응 챔버 (162) 로부터의 배출물이 유동하는 배기 라인 (466) 에 유체적으로 그리고 작동식으로 연결되는 버퍼 가스 라인 (432) 안으로 가게 된다. 일단 초기 헤드 압력을 형성한 가스가 소스 용기 (400) 내의 압력을 동일하게 하도록 소스 용기 (400) 를 빠져나가면, 입구 포트 (420) 에 인접하게 위치된 뚜껑 (406) 에 부착되는 여과 장치 (434) 를 통하여 캐리어 가스가 공급되고, 그리고 나서 이 캐리어 가스는 베이스 (402) 의 내부 체적 (468) 안으로 가게 되어, 캐리어 가스로 오목 영역 (408) 을 소정의 작동 압력까지 충전된다.
도 12 ~ 도 16 에 도시된 다른 대안적인 실시형태에 있어서, 사형 인서트 (112) 는 사형 가스 유동 통로를 총체적으로 한정하는 다수의 적층 트레이를 포함한다. 예컨대, 도 12 에서는, 용기 보디 (104) (도 7 ~ 도 10) 에 제거가능하게 삽입되도록 형성되고 또한 용기 (100) 의 굴곡진 경로의 적어도 일부를 포함하는 나선형 가스 유동 경로를 총체적으로 한정하는 다수의 적층 트레이 (230, 240) 를 도시한다. 도 12 ~ 도 16 에서, 트레이 (230, 240) 의 높이는 설명을 용이하게 하도록 크게 확장되었다. 상기 트레이는 수직방향으로 더 얇게 형성될 수 있어서, 용기 (100) 는 그 전체 높이보다 상당히 더 큰 직경을 가짐을 이해해야 한다.
도시된 실시형태에 있어서, 4 개의 트레이, 즉 3 개의 상부 트레이 (230) 및 하나의 하부 트레이 (240) 가 적층된다. 트레이의 개수는 승화율, 캐리어 유동 등의 파라미터에 기초하여 변할 수 있다.
도 13 및 도 14 를 참조하면, 상부 트레이 (230) 각각은, 관류하는 가스 유동을 방지하고 또한 트레이 (230) 의 전체 높이에 걸쳐 연장하는 고형물 분리기 (231) 와, 관류하는 가스 유동을 허용하는 부분 분리기 (232) 를 포함한다. 바람직하게는, 부분 분리기는 관류하는 자유 가스 유동을 허용하면서 대형 전구체 입자를 유지하도록 형성된 스크린 (233) 을 포함한다. 도시된 실시형태에 있어서, 스크린 (233) 은 부분 분리기 (232) 의 상부를 가로질러 연장되는 반면, 고형물 패널은 부분 분리기 (232) 의 높이에 걸쳐 완성된다. 상부 트레이 (230) 의 높이에 걸쳐 환형 림 (234) 이 또한 연장된다. 고형물 분리기 (231) 및 부분 분리기 (232) 는, 고형물 소스 재료 (비도시) 를 유지하는 메인 격실 (235) 및 트레이 (230) 의 하부 표면에서 개방되는 외부 채널 격실 (236) 을 함께 한정한다. 도시된 상부 트레이 (230) 는, 캐리어 가스를 바닥 트레이 (240) 에 전달하는 가스 유입 파이프를 수용하도록 중심 채널 (238) 을 포함하는 중심 코어 (237) 를 구비한다. 도시된 상부 트레이 (230) 는 상부 표면상의 다수의 페그 (239) 및 아래에 있는 다른 트레이의 페그를 수용하기 위한 하부 표면상의 대응하는 다수의 구멍 (비도시) 을 또한 구비한다. 후술하는 작동 관점에서 보다 잘 이해되는 바와 같이, 중심 코어 (237) 의 하부 표면상의 구멍은 상부 표면상의 페그 (239) 에 대하여 바람직하게는 회전방향으로 오프셋되어, 통풍 유동 통로를 한정하도록 다수의 트레이를 상하로 적절히 정렬하는데 기여한다. 특정 바람직한 실시형태에 있어서, 유동이 노출되는 메인 격실의 코너는 뾰족하게 각진 코너로부터 유동 정체를 최소화하도록 둥글게 된다.
도 15 및 도 16 을 참조하면, 최하부 트레이 (240) 는, 가스 유동이 관류하는 것을 방지하고 또한 트레이 (240) 의 전체 높이에 걸쳐 연장하는 고형물 분리기 (241) 와, 관류하는 가스 유동을 허용하는 부분 분리기 (242) 를 포함한다. 바람직하게는, 부분 분리기 (242) 는, 도 12 의 설명에서 보다 잘 이해되는 바와 같이, 겹쳐진 상부 트레이 (230) 의 중간에서 중심 채널 (238) 로의 개구부를 간단히 제공한다. 하부 트레이 (240) 의 높이에 걸쳐 환형 림 (244) 이 또한 연장한다. 림 (244), 고형물 분리기 (241) 및 부분 분리기 (242) 는 고형물 소스 재료 (비도시) 를 유지하는 메인 격실 (245) 및 외부 채널 격실 (246) 을 함께 한정한다. 바람직한 실시형태에 있어서, 고형물 소스 재료는 채널 격실 (246) 까지 메인 격실 (245) 을 충전한다. 대안적인 실시형태에 있어서, 고형물 소스 재료는 메인 격실 높이의 1/3 ~ 2/3 를 충전한다. 도시된 하부 트레이 (240) 는, 또한 채널 격실 (246) 이 돌출하는 중심 코어 (247), 상부 표면상의 다수의 페그 (249), 및 용기 보디 (104) (도 7 ~ 도 10) 의 플로어로부터 상방으로 돌출하는 페그를 수용하기 위한 하부 표면상의 대응하는 다수의 구멍 (비도시) 을 가진다.
트레이 (230, 240) 의 적층체는 도 12 의 분해도에 도시된 바와 같이 조립된다. 상부 트레이 (230) 및 하부 트레이 (240) 각각을 위한 메인 격실 (235, 245) 에는, 바람직하게는 분말 형태의 전구체 소스 화학물질이 로딩된다. 하부 트레이 (240) 및 다수의 상부 트레이 (230) 는 상하로 적층되고 또한 외부 용기 보디 (104) 에 로딩된다. 트레이 (230, 240) 는, 가스가 각각의 트레이안으로 유동하도록, 바람직하게는 메인 격실 주위에서 200°~ 355°의 랩 (lap) 을 적어도 유동한 후 겹쳐진 상부 트레이 (230) 의 채널 격실 (236) 안으로 유동하도록, 페그 (239, 249) 및 대응하는 구멍에 의해 정렬된다. 그 후, 용기 뚜껑 (106) (도 7 및 도 8) 은 용기 보디 (104) 위에 폐쇄되고 밀봉되며, 뚜껑으로부터 연장하는 중심 파이프 (215) 는 상부 트레이 (230) 의 중심 채널 (238) 을 통하여 아래로 연장하여 하부 트레이 (240) 의 채널 격실 (246) 안으로 개방된다. 도 12 에서는 중심 파이프 (215) 를 도시하였지만 뚜껑 (106) 은 도시하지 않았다. 중심 파이프 (215) 는 용기 (100) 의 입구안으로 운반되는 캐리어 가스를 전달하도록 형성된다. 특정 바람직한 실시형태에 있어서, 스프링 또는 다른 치우침 장치 (비도시) 가 모든 트레이를 함께 치우치게 하도록 종종 240 아래에 종종 배치되어, 중심 코어로부터 다른 레벨로의 누출을 방지한다.
작동시, 불활성 가스는, 트레이 (230, 240) 의 적층체에 전달되는 것이 바람직하고 또한 기다란 통풍 유동 경로를 따라 수평방향으로, 바람직하게는 그 트레이를 수직방향으로 빠져나가기 전에 각 트레이 (230, 240) 내의 메인 격실의 약 200°~ 350°의 아크 (arc) 를 통과하게 된다. 도시된 실시형태에 있어서, 불활성 캐리어 가스는, 하부 트레이 (240) 의 채널 격실 (246) 안으로 개방하도록, 상부 트레이 (230) 의 정렬된 중심 채널 (238) 을 통하여 하방으로 연장하는 중심 입구 (215) 를 통하여 제공된다. 이러한 불활성 가스는, 겹쳐진 상부 트레이 (230) 의 하부 표면의 개구부와 만날 때까지, 메인 격실 (245) 의 전구체 소스 화학물질을 통하여 분다. 이러한 개구부는 캐리어 가스 및 이를 운반하는 증발된 전구체가 겹쳐진 상부 트레이 (230) 의 채널 격실 (236) 안으로 통과하도록 하여, 이로부터 가스가 스크린 (233) (도 13) 을 통과하여 메인 격실 (235) 안으로 가게 된다. 이 가스는, 메인 격실 (235) 내에서, 고형물 전구체를 통하여, 바람직하게는 겹쳐진 상부 트레이 (230) 등의 하부 표면의 개구부와 만나기 전에 약 200°~ 350°의 아크를 통하여 분다. 최상부 트레이 (230) 에서, 이 가스는, 바람직하게는 용기 뚜껑 (106) 에 있는 표면장착 출구 밸브 (110) (후술됨) 를 통하여 용기 (100) 를 빠져나가게 된다. 물론, 소망한다면 유동 경로가 반대로 될 수 있음을 이해할 것이다. 즉, 불활성 캐리어 가스는 상부 트레이에서 시작하여 트레이의 적층체를 통하여 하방으로 유동할 수 있다.
도 8 ~ 도 10 을 다시 참조하면, 도시된 실시형태에서, 용기 뚜껑 (106) 은 입구 밸브 (108) 및 출구 밸브 (110) 를 포함한다. 입구 밸브 (108) 는 도관 (121) 을 통하여 캐리어 가스를 수용하는 유입 단부를 가진다. 이러한 도관 (121) 은 가스 인터페이스 조립체 (180) (후술됨) 의 가스 라인 (133) 의 부속품 (131) (도 7) 으로의 연결에 적합한 부속품 (122) 을 가진다. 입구 밸브 (108) 는 또한 인서트 (112) 의 사형 경로 (111) 의 제 1 부분 (117) (단부 등) 과 유체 소통하는 것이 바람직한 유출 단부를 가진다. 출구 밸브 (110) 는 사형 경로 (111) 의 제 2 부분 (119) (단부 등) 과 유체 소통하는 것이 바람직한 유입 단부와, 오리피스 (128) 등의 뚜껑 (106) 의 적합한 가스 출구와 유체 소통하는 유출 단부를 가진다. 사용시, 캐리어 가스는 도관 (121) 안으로 유동하고 또한 오리피스 (128) 를 나오기 전에 입구 밸브 (108), 사형 경로 (111), 및 출구 밸브 (110) 를 통하여 유동한다.
그리하여, 상기 실시형태에 의해 달성될 수 있는 결과로는, 뚜껑 (106) 의 표면에 차단 밸브를 장착하는 것과, 전구체 소스에 노출되면서 굴곡진 또는 사형 경로를 따라 캐리어 가스를 유동시키는 것을 포함한다. 당업자는 상기 용기 (100) 를 다르게 형성할 수 있음을 이해할 것이다.
전술한 바와 같이, 종래의 고체 또는 액체 전구체 소스 용기는 용기 보디 또는 뚜껑으로부터 연장되는 불연속 튜브를 포함하고, 밸브가 이러한 튜브와 직렬로 부착되어 있다. 예컨대, 도 2 의 종래의 용기 (31) 는 뚜껑 (35) 으로부터 상방으로 연장되는 불연속 튜브 (43b, 45b) 를 포함하고, 밸브 (37 및 39) 가 이러한 튜브에 부착되어 있다. 용기 (37) 의 밸브 (37 및 39) 는 뚜껑 (35) 에 직접 부착되거나 또는 접촉되지 않는다. 그 결과, 용기 (31) 로부터의 반응물 가스가 출구 튜브 (45b) 로부터 출구 밸브 (39) 내로 유동하고, 이는 정체 또는 사 (dead) 가스 체적을 갖는 유동 경로를 수반할 수 있다. 그리고, 종래의 용기 (31) 의 차단 밸브 (37, 39 및 41) 는 용기 뚜껑 (35) 및 보디 (33) 로부터 상당히 열적으로 차단되어 있다. 튜빙 및 밸브는 사체적 또는 "데드 레그" 의 존재 유무에 상관없이, 3 차원 기하학적 구조로 효과적으로 가열하는 것이 매우 어렵다. 밸브는 뚜껑 (35) 및 보디 (33) 보다 작은 열질량을 가지므로, 빠르게 가열되고 냉각되는 경향이 있다. 왜냐하면, 종래의 시스템에서, 추가적인 히터 (라인 히터, 카트리지 히터, 유도 (directed) 열 램프 등) 가 시스템 냉각 동안에 특히 밸브 및 관련된 튜빙에 열을 제공하는데 사용되어서, 이러한 구성요소가 용기 (31) 보다 빠르게 냉각되는 것 (반응물 증기가 이러한 구성요소 내로 유동하여 증착하는 원치않는 상태를 야기할 수 있음) 을 방지해주기 때문이다. 종래의 밸브 및 튜빙의 다른 문제점은, 밸브 (31) 보다 빠르게 가열할 수 있다는 것이다. 몇몇 전구체에 있어서, 이는, 밸브 및 튜빙이 전구체의 분해 온도보다 따뜻해지는 상태를 만들어서 전구체가 분해되어 증착되도록 할 수 있다.
대조적으로, 소스 용기 (100) 의 차단 밸브 (108 및 110, 도 7 ~ 도 10) 는 바람직하게는 용기 (100) 의 뚜껑 (106) 의 표면에 직접 장착된다. 이러한 표면 장착 기법은 통합형 가스 시스템으로도 불릴 수 있다. 종래의 전구체 소스용기 (예컨대, 도 2) 에 비해, 표면장착 밸브 (108 및 110) 는 밸브와 용기 (100) 사이의 튜빙을 제거함으로써 가스 전달 시스템에서 데드 레그 (정체 반응물 가스 유동) 의 체적을 감소시킬 수 있고, 이는 반응물 가스의 이동 경로를 간단하게 하고 단축시킨다. 밸브 및 튜빙은 압축형 기하학적 구조 및 온도 구배를 감소시키는 향상된 열 접촉으로 인해서 가열을 훨씬 더 잘 처리할 수 있다. 설명되는 표면장착 밸브 (108 및 110) 는, 각각, 바람직하게는 밸브 시트 및 상기 밸브 시트를 통과하는 가스 유동을 선택적으로 제어하기 위한 조정가능한 유동 제한기 (예컨대, 다이아프램) 를 포함하는 밸브 포팅 블록 (valve porting block) (118 및 120) 을 갖는다. 이러한 밸브 (108 및 110) 는 밸브 시트를 통과하는 모든 가스 유동을 제한함으로써 용기 (100) 를 고립시킨다. 포팅 블록 (118, 120) 은 용기 뚜껑 (106) 과 일체로 형성되거나 또는 용기 뚜껑 (106) 에 별도로 형성되어 장착될 수 있다. 어느 한 경우에, 포팅 블록 (118, 120) 은 바람직하게는 용기 뚜껑 (106) 과 비교적 높은 정도의 열 접촉을 갖는다. 이는 밸브 (108 및 110) 의 온도가 용기 (100) 의 온도 변화 동안에 뚜껑 (106) 및 컨테이너 보디 (104) 의 온도 근처로 유지되도록 한다. 이러한 표면장착 밸브 구조는 증발된 전구체 가스의 응축을 방지하는데 요구되는 히터의 총 개수를 감소시킬 수 있다. 용기 (100) 가 전구체 소스 화학물질의 증발 온도를 초과할 때, 증발된 전구체는 밸브 (108 및 110) 로 자유롭게 유동할 수 있다. 밸브 (108, 110) 가 온도 램핑 (ramping) 동안에 용기 (100) 의 온도를 근사하게 뒤쫓기 때문에, 밸브는 마찬가지로 증발 온도를 초과하게 되어서, 밸브에서 전구체의 응축을 방지하기 위한 추가적인 히터에 대한 요구를 감소시키게 된다. 단축된 가스 유동 경로 역시 제어된 가열에 더 적합하다. 표면장착 밸브 (108 및 110) 는 또한 훨씬 작은 패키징 공간 요건을 갖는다.
다른 실시형태에서, 포팅 블록 (118, 120, 도 8 참조) 의 밸빙은 소스 용기 (400) 의 뚜껑 (406) 에 일체형으로 형성될 수 있고, 이로써, 도 11j 에 도시되는 바와 같이, 입구 밸브 (108), 버프 밸브 (428) 및 출구 밸브 (110) 가 뚜껑 (406) 의 상부 표면 (412) 과 동일 평면에 장착되도록 버프 밸브 (428) 뿐만 아니라 입구 및 출구 밸브 (108, 110) 가 뚜껑 (406) 에 직접 부착되도록 할 수 있다. 밸브를 뚜껑 (406) 의 상부 표면 (412) 과 동일 평면에 바로 장착하는 것은, 그 사이의 거리를 감소시키는 것뿐만 아니라 열 전달을 증가시키고, 불황성 가스 및 증발된 전구체 혼합물은 베이스 (402) 의 내부 체적 (468) 으로부터 반응 챔버 (162, 도 25 참조) 로 이동하게 한다.
각각의 밸브 (108 및 110) 는 바람직하게는 밸브에 의해 제한되거나 개방될 수 있는 가스 유동 통로를 포함하는 밸브 포팅 블록을 포함한다. 예컨대, 도 9 및 도 10 을 참조하면, 밸브 (108) 의 포팅 블록 (118) 은 바람직하게는 도관 (121) 으로부터 포팅 블록 (118) 의 일측 (123) 을 통과하여 영역 (113) 으로 연장하는 내부 가스 유동 통로를 포함한다. 영역 (113) 은 바람직하게는 밸브 시트 및 이동가능한 제한기 또는 다이아프램 등의 가스의 유동을 제한하기 위한 내부 장치 (도시되지 않음) 를 포함한다. 일 실시형태에서, 이동가능한 내부 제한기 또는 다이아프램은 수동으로 또는 자동으로 노브 (예컨대, 밸브 (108) 의 더 큰 원통형 상부 (181)) 를 회전시킴으로써 이동될 수 있다. 다른 내부 가스 유동 통로는 바람직하게는 영역 (113) 으로부터 블록 (118) 의 대향 측부 (125) 를 통과해 뚜껑 (106) 을 통해 용기 (100) 안으로 연장되는 입구 통로까지 연장된다. 예컨대, 입구 통로는 사형 인서트 (112) 에 의해 규정되는 굴곡진 경로 (111) 안으로 연장될 수 있다. 밸브 (110) 및 배기 밸브 (210) (도 26 ~ 도 28 을 참조하여 이하에서 설명됨) 는 밸브 (108) 와 유사하게 구성될 수 있다. 일 실시형태에서, 밸브 (108 및 110) 는 공압 밸브이다. 밸브 포팅 블록 (118 및 120) 을 용기 뚜껑 (106) 과 일체로 형성하는 것이 특히 바람직하다. 이는 블록과 용기 뚜겅 사이에 별도의 밀봉이 필요하지 않게 해준다.
다른 실시형태에서, 밸브 (108, 110 및 210, 도 26 ~ 도 28) 는 포팅 블록 (118, 120) 과 같은 포팅 블록 없이 형성되고, 바람직하게는 용기 뚜껑 (106) 과 같은 용기 (100) 의 일부와 일체로 형성된다.
필터
바람직하게는, 전구체 소스 용기는 용기를 통해 가스 유동을 여과하기 위한 여과 장치를 포함하여서 입자상 물질 (예컨대, 소스 화학물질 분말) 이 용기를 나가는 것을 방지해준다. 여과 장치는 용기의 뚜껑에, 바람직하게는 표면장착 밸브 (108, 110 및/또는 210) (도 26 ~ 도 28) 아래에 제공될 수 있다. 바람직하게는, 여과 장치는 용기의 각각의 입구 및 출구를 위한 별도의 필터를 포함한다.
도 17 은 반응물 소스 용기의 보디 또는 뚜껑 (예컨대, 도 8 의 뚜껑 (106)) 에 설치될 수 있는 여과 장치 (130) 의 일 실시형태의 단면도이다. 설명되는 장치 (130) 는 플랜지 (132), 필터 매체 (134), 및 체결 (fastener) 요소 (136) 로 형성된 필터이다. 이 실시형태에서, 필터 (130) 는 용기 (예컨대, 도 8 의 뚜껑 (106)) 의 뚜껑의 리세스 (138) 안으로 딱 맞도록 하는 크기 및 형상을 갖는다. 플랜지 (132) 의 주변은 원형, 직사각형, 또는 다른 형상일 수 있고, 상기 형상은 바람직하게는 리세스 (138) 의 주변과 꼭 일치한다. 필터 재료 (134) 는 플랜지 (132) 의 환형 내벽 (140) 에 의해 규정되는 개구를 통과하는 특정 크기보다 더 큰 가스-동반 입자의 통로를 제한하도록 구성된다. 재료 (134) 는 바람직하게는 벽 (140) 에 의해 규정되는 전체 개구를 차단한다. 재료 (134) 는 다양한 상이한 재료 중 임의의 재료를 포함할 수 있고, 일 실시형태에서는 고 유동 소결 니켈 섬유 매체이다. 다른 실시형태에서는, 필터 매체는 다른 금속 (예컨대, 스테인레스강), 세라믹 (예컨대, 알루미나), 석영, 또는 통상적으로 가스 또는 액체 필터에 채용되는 다른 재료로 제조된다. 재료 (134) 는 바람직하게는 환형 벽 (140) 에 용접되거나 부착된다. 일 실시형태서는, 필터 (130) 는 TEM Products (Santa Clara, CA) 에서 판매되는 것과 같은 표면장착 샌드위치 필터를 포함한다.
도시된 실시형태에 있어서, 체결 요소 (136) 는 뚜껑 (106) 의 벽 (146) 에 대해 플랜지 (132) 를 치우치게 하는 스프링 스냅 링을 포함한다. 링 (136) 은 리세스 (138) 의 주변의 환형 리세스 (142) 내에 꽉 끼워지는 것이 바람직하다. 스냅 링 (136) 은, 예컨대 Lake Zurich, IL 의 Smalley Steel Ring Company 에 의해 판매되는 Spirawave® 웨이브 스프링 (wave spring) 과 같은 플랫 와이어 압축 스프링 (flat wire compression spring) 을 포함할 수 있다. 추가적이고 상이한 유형의 체결 요소가 뚜껑 (106) 에 필터 (130) 를 체결하기 위해 제공될 수 있다. 바람직하게는, 체결 요소 (136) 는 플랜지 (132) 와 뚜껑 (106) 사이의 인터페이스를 통한 캐리어 가스 및 반응물 증기의 유동을 방지하고, 따라서 모든 가스는 필터 재료 (134) 를 통해 유동해야 한다. 서브리세스 (sub-recess) (147) 가 필터 (130) 의 외측에 충만부 (plenum) (148) 를 규정하기 위해 제공될 수 있고, 이는 여과된 가스 유동의 품질을 향상시킬 수 있다. 도시된 필터 (130) 는, 간단하게는 환형 리세스 (142) 로부터 스냅 링 (136) 을 제거하고, 홈 (138) 으로부터 필터 (130) 를 제거하고, 새로운 필터 (130) 를 삽입하며, 그리고 환형 리세스 (142) 에 스냅 링 (136) 을 재삽입함으로써, 용이하게 교체가능하다.
필터 리세스 (138) 는 전구체 소스 용기의 차단 밸브 중 하나에 가깝게 위치되는 것이 바람직하다. 도 17 의 실시형태에 있어서, 리세스 (138) 는 소스 용기 (100) 의 출구 차단 밸브 (110) (도 1) 의 밸브 포팅 블록 (120) 바로 아래에 있다. 당업자라면, 개별적인 필터 (130) 가 입구 밸브 (108) 및 배기 밸브 (210) (도 26 ~ 도 28) 를 포함하는 용기의 각각의 차단 밸브와 연관되어 제공될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 통로 (145) 가 충만부 (148) 로부터 밸브 포팅 블록 (120) 의 통로 (144) 까지 연장된다. 도시된 실시형태에 있어서, 포팅 블럭 (120) 은 용기 뚜껑 (106) 과 별도로 형성되고, 시일이 그 사이에 제공되는 것이 바람직하다. 다른 실시형태에서, 블록 (120) 은 뚜껑 (106) 과 일체로 형성되고, 통로 (144 및 145) 는 동일한 드릴링 작업으로 형성된다.
도 18 은 일 실시형태에 따른 필터 재료 (134) 의 표면 부분의 확대 단면도이다. 이 실시형태에서, 필터 재료 (134) 는 대입자 여과층 (150) 및 소입자 여과층 (152) 을 포함한다. 대입자 여과층 (150) 은 바람직하게는 비교적 더 큰 입자를 여과하고, 소입자 여과층 (152) 은 바람직하게는 비교적 더 작은 입자를 여과한다. 대입자 여과층 (150) 은 다수의 공극 (void) (151) 을 포함한다. 일 실시형태에서, 대입자 여과층 (150) 은 약 20 ~ 60 % 공극이 있고, 더 바람직하게는 30 ~ 50 % 공극이 있다. 일 실시형태에서, 대입자 여과층 (150) 은 약 42 % 공극이 있다. 대입자 여과층 (150) 은 예컨대 스테인리스강 재료를 포함할 수 있다. 대입자 여과층 (150) 은 바람직하게는 필터 재료 (134) 의 대부분을 포함한다. 공극 (151) 으로 인해, 필터 재료 (134) 는 비교적 낮은 압력 강하를 야기한다. 대입자 여과층 (150) 의 향상된 구조적 강성을 위해 1 이상의 지지 튜브 (154) 가 제공될 수 있다. 소입자 여과층 (152) 은 0.05 ~ 0.2 미크론, 더 바람직하게는 약 0.10 미크론의 기공 크기를 가질 수 있다. 소입자 여과층 (152) 은 약 5 ~ 20 미크론, 더 바람직하게는 약 10 미크론의 두께를 가질 수 있다. 소입자 여과층 (152) 은 예컨대 지르코니아의 코팅을 포함할 수 있다. 대입자 여과층 (150) 의 각각의 측부는 소입자 여과층 (152) 으로 코팅될 수 있다. 적절한 필터 재료는 Pall Corporation 에 의해 판매되는 AccuSep 필터와 유사한 것이다.
가스 인터페이스 조립체
도 19 는 전구체 소스 용기 (100) 및 증기상 반응 챔버 (162) 를 통해 캐리어 및 반응물 가스를 유동시키는데 사용될 수 있는 가스 전달 시스템 (160) 의 개략도이다. 전달 시스템 (160) 은, 본원에 기재된 바와 같이, 용기 (100), 캐리어 가스 소스 (164), 하류 정화기 또는 필터 (166), 및 수개의 추가적인 밸브를 포함한다. 차단 밸브 (108, 110) 는 바람직하게는 상기와 같이 용기 (100) 에 표면-장착된다. 캐리어 가스 소스 (164) 는 불활성 캐리어 가스를 연결 지점 (168) 에 전달하도록 작동가능하다. 밸브 (170) 가 연결 지점 (168) 과 용기 입구 밸브 (108) 사이에 개재된다. 밸브 (172) 가 연결 지점 (168) 과 연결 지점 (174) 사이에 개재된다. 밸브 (176) 가 연결 지점 (174) 과 용기 출구 밸브 (110) 사이에 개재된다. 정화기 (166) 및 추가적인 밸브 (178) 는 연결 지점 (174) 과 반응 챔버 (162) 사이에 개재된다. 도시된 바와 같이, 용기 (100) 는 적절한 제어 및 알람 (alarm) 인터페이스, 디스플레이, 패널 등을 구비할 수 있다.
용기 (100) 를 통해 반응 챔버 (162) 로 캐리어 가스를 유동시키는 것이 바람직할 때, 밸브 (170, 108, 110, 176 및 178) 는 개방되고 밸브 (172) 는 폐쇄된다. 반대로, 캐리어 가스가 반응 챔버 (162) 로 가는 도중에 용기 (100) 를 우회하는 것이 바람직할 때, 밸브 (172 및 178) 는 개방되고, 바람직하게는 밸브 (170, 108, 110 및 176) 모두는 폐쇄된다. 밸브 (178) 는, 예컨대 보수 및 수리를 위해, 가스 전달 시스템 (160) 으로부터 반응 챔버 (162) 를 격리시키기 위해 사용될 수 있다.
다시 도 7 을 참조하면, 전구체 가스 전달 시스템 (도 19 에 도시된 바와 같음) 이, 용기 (100) 및 연관된 증기상 반응 챔버를 통한 캐리어 가스 및 반응물 증기의 유동의 제어를 용이하게 하는 가스 인터페이스 조립체 (180) 에서 구현될 수 있다. 도시된 가스 인터페이스 조립체 (180) 는 다수의 밸브 (182) (실질적으로 도 19 의 밸브 (170, 172, 176 및 178) 와 동일한 기능을 실행할 수 있음), 하류 정화기 또는 필터 (184), 및 히터 플레이트 (186) 를 포함한다. 밸브 (182) 는 밸브 포팅 블록 (118 및 120) 과 원리 및 작동에 있어서 유사한 밸브 포팅 블록 (188) 을 포함할 수 있다.
도 7 및 도 19 를 참조하면, 가스 라인 (133) 이 캐리어 가스 소스 (164) 로부터 캐리어 가스를 수용하는 밸브 (182) 중 하나로부터 연장된다. 예컨대, 가스 라인 (133) 이 연장되는 밸브 (182) 는 실질적으로 도 19 의 밸브 (170) 의 기능을 실행할 수 있다. 도 7 은 캐리어 가스 소스로부터 이러한 밸브로 연장되는 가스 라인을 도시하지는 않지만, 이것이 제공된다는 것을 이해할 것이다. 가스 라인 (133) 은, 용기 및 가스 인터페이스 조립체 (180) 가 연결될 때 용기 (100) 의 캐리어 가스 입구 부속품 (122) 에 연결되는 부속품 (131) 을 포함한다. 가스 인터페이스 조립체 (180) 의 출구 (135) 가 가스를 반응 챔버 (162) 에 전달한다. 소스 용기의 캐리어 가스 입구는 출구 오리피스 (128) 와 유사하도록 구성될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
도 7 을 계속 참조하면, 히터 플레이트 (186) 는 밸브 (182) 및 용기 (100) 를 바람직하게는 전구체의 증발 온도보다 높은 온도로 가열시킨다. 바람직한 실시형태의 다양한 밸브, 밸브 포팅 블록, 및 가스 도관 사이의 높은 수준의 열적 접촉과 이들 구성요소에 대한 히터 플레이트 (186) 의 근접성은, 용기 (100) 의 하류의 가스-운반 구성요소에서의 전구체의 응축을 방지하기 위해 요구되는 총 열을 감소시킨다. 히터 플레이트 (186) 는 카트리지 히터 또는 라인 히터와 같은 다양한 상이한 유형의 히터에 의해 가열될 수 있다. 히터 플레이트는 알루미늄, 스테인리스강, 티타늄, 또는 다양한 니켈 합금과 같은 다양한 재료로 형성될 수 있다. 또한, 서모포일-유형 (thermofoil-type) 히터가 히터 플레이트 (186) 및 밸브 포팅 블록 (188) 을 가열하기 위해 사용될 수 있다. 서모포일-유형 히터를 사용하면 가변적인 와트 밀도 (watt density) 또는 하나 초과의 온도 제어 영역이 허용될 수 있다. 히터 플레이트 (186) 에 가변적인 와트 밀도 또는 다수의 온도 제어 영역을 결합하면 가스의 유동 경로를 따라 온도 구배를 유발하는 것이 가능해질 수 있다. 이는, 반응물 증기가 하류로 이동할 때 반응물 증기의 점진적인 가열을 제공할 수 있고, 따라서 응축이 회피된다. 적절한 서모포일 히터가 Minneapolis, MN 의 Minco 에 의해 판매된다. 또한, 추가적인 히터 (라인 히터, 카트리지 히터, 복사열 램프, 및 서모포일-유형 히터를 포함) 가 용기 뚜껑 (106) 및 컨테이너 보디 (104) 를 가열하기 위해 제공될 수 있다.
어떤 실시형태에서, 용기 (100) 를 가열하기 위해 전용 히터가 제공될 수 있다. 도 18 에 도시된 일 특정 실시형태에서 (이하에서 더 상세하게 설명됨), 전용 가열 장치 (220) 가 용기의 컨테이너 보디 (104) 의 하부 표면 아래에 제공된다.
전술한 바와 같이, 전구체 증기가 "증기 회수법" 및 외부 가스 유동법에 의해 용기 (100) 로부터 회수될 수 있다. 증기 회수법 (vapor draw method) 에 있어서, 증기를 회수하기 위해서, 용기 (100) 는 진공이 된다. 예컨대, 밸브 (110, 176, 178) 가 개방되고, 밸브 (108, 170, 172) 가 폐쇄된 채로, 반응 챔버 (162) 의 하류에 진공이 적용될 수 있다. 진공은 예컨대, 진공 펌프를 사용함으로써 적용될 수 있다. 외부 가스 유동법에 있어서, 밸브 (110, 172, 176, 178) 가 개방되고, 밸브 (108, 170) 가 폐쇄된 채로, 소스 (164) 로부터 반응 챔버 (162) 로 캐리어 가스를 유동시킴으로써 전구체 증기가 용기 (100) 로부터 회수될 수 있다. 소정 조건 하에서, 용기 (100) 와 캐리어 가스의 유동 통로 사이의 압력 차를 만들 수 있고, 이는 전구체 증기가 반응 챔버를 향해 유동할 수 있게 한다.
퀵 연결 ( Quick - Connection ) 조립체
계속해서 도 7 을 참조하면, 퀵 연결 조립체 (102) 가, 바람직하게는 전구체 소스 용기 (100) 와 가스 인터페이스 조립체 (180) 의 더 신속하고 쉬운 탑재, 정렬 및 연결을 용이하게 한다. 퀵 연결 조립체 (102) 는 인간 환경 공학적으로 친숙하고, 용기 (100) 의 교체, 재충전 및 내구성을 용이하게 한다. 매우 다양한 유형의 퀵 연결 조립체가 제공될 수 있고, 이러한 목적을 기억하고, 당업자라면 도시된 조립체 (102) 가 단지 일 실시형태라는 것을 이해할 것이다. 퀵 연결 조립체 (102) 는, 소스 용기 (100) 와 지지 제어 하드웨어가 포장되는 진공 인클로저에 내장된다.
도 7, 도 20 및 도 21 을 참조하면, 퀵 연결 조립체 (102) 는 베이스 (190), 이 베이스 (190) 의 가장자리로부터 상방으로 연장되는 받침대 (pedestal) (192), 트랙 구성요소 (194) 및 리프트 조립체 (196) 를 포함한다. 베이스 (190) 는 바람직하게는, 반응물 소스 캐비넷 (16) 의 플로어 (9) 상에서와 같이, 가스 전달 시스템 (6) (도 1) 의 하부 내면에 고정될 수 있다. 바람직하게는, 받침대 (192) 는 베이스 (190) 위의 위치에서 가스 인터페이스 조립체 (180) 에 연결되어 지지한다. 트랙 구성요소 (194) 는 플랫폼 (198) 과 이 플랫폼 (198) 의 양측에 있는 2 개의 롤러 트랙 (200) 을 포함한다. 정렬된 롤러 (204) 를 갖는 한 쌍의 롤러 조립체 (202) 가, 바람직하게는 용기 (100) 의 양측에 고정된다. 본 실시형태에서, 롤러 (204) 는, 트랙 구성요소 (194) 의 트랙 (200) 내에서 구를 정도로 크기를 갖게 구성되어, 용기 (100) 가 플랫폼 (198) 상에 쉽고 빠르게 위치될 수 있다.
롤러 조립체 (202) 가 트랙 (200) 에 결합된 채로 용기 (100) 가 플랫폼 (198) 에 로딩될 때, 출구 밸브 (110) 의 출구는, 바람직하게는 가스 인터페이스 조립체 (180) 의 밸브 (182) 중 하나의 밸브의 입구와 수직방향으로 정렬된다. 리프트 조립체 (196) 는, 플랫폼 (198) 을 하강 위치 (도 7 참조) 와 상승 위치 (도 20 및 도 21 참조) 사이에서 수직방향으로 움직이도록 구성된다. 용기 (100) 가 플랫폼 (198) 상에 로딩되고, 플랫폼이 그의 상승 위치로 이동될 때, 출구 밸브 (110) 의 출구는, 바람직하게는 밸브 (182) 중 하나의 입구와 직접 또는 간접적으로 소통한다. 출구 밸브 (110) 의 출구와 밸브 (182) 의 입구 사이의 인터페이스를 적절하게 밀봉하기 위해서는 최소의 수동 조절이 요구될 수도 있다. 개시된 실시형태에서, 출구 밸브 (110) 의 출구는 밸브 포팅 블록 (120) 에 있는 오리피스 (128) 이다. 이러한 방식에서, 퀵 연결 조립체 (102) 가 전구체 소스 용기 (100) 와 가스 인터페이스 조립체 (180) 의 퀵 연결을 가능하게 한다.
도 20 에 도시된 바와 같이, 개시된 리프트 조립체 (196) 는, 플랫폼 (198) 을 수직하게 움직이게 시저 레그 (scissor legs) (197) 를 수동으로 구동시킬 수 있는 리프트 핸들 (195) 을 포함한다. 예컨대, 핸들 (195) 및 레그 (197) 는 몇몇의 기존 오토 잭 (auto jacks) 과 유사한 방식으로 작동할 수 있다. 일 실시형태에서, 리프트 조립체 (196) 는, 핸들 (195) 이 대략 180°회전될 때, 플랫폼 (198) 을 그의 상승 위치로 들어올린다. 그러나, 다른 유형의 리프트 장치가 대안적으로 제공될 수도 있음이 상정될 것이다.
퀵 연결 조립체 (102) 는 고갈된 용기 (100) 를 새로운 용기로 교환하는 것을 용이하게 한다. 게다가, 조립체 (102) 는 용기 제거 및 설치가 단순하기 때문에, 용기 (100) 상에서 일상적인 보수를 실행하는 것이 더 용이하다. 바람직하게는, 용기 (100) 의 중량은, 기술자 1 인에 의해 용이하게 처리될 수 있는 정도이다.
도 22 내지 도 24 는 퀵 연결 조립체 (102) 의 대안적인 실시형태를 도시한다. 개시된 조립체 (102) 는, 플랫폼 (198) 과 받침대 (192) 를 포함한다. 플랫폼 (198) 은 용기 (100) 의 양측에 부착된 텅 (tongues) (206) 을 수용하도록 이루어진 트랙 (200) 을 포함한다. 플랫폼 (198) 을 들어올리기 위해 1 이상의 리프트 장치 (208) 가 제공된다. 기재된 실시형태에서, 리프트 장치 (208) 는 플랫폼 (198) 아래에 볼트를 포함한다. 볼트가 회전하여, 용기 (100) 에 관련된 연결 위치로 플랫폼 (198) 을 상승시킬 수 있다. 플랫폼 (198) 의 수직 정렬을 유지하기 위해서 안내 장치 (도시 생략) 가 제공될 수 있다.
배기 밸브 ( Vent Valve )
전술한 바와 같이, 전구체 소스 용기에는, 통상적으로 용기에 불활성 가스 (예컨대, 헬륨) 의 헤드 압력이 제공된다. 이러한 헤드 압력의 통상적인 공정 압력 아래로의 배기, 또는 "버핑 (burping)" 중, 고체 전구체 입자는 에어로졸화되고 불활성 가스 유출물에서 동반된다. 이는, 이러한 가스가, 통상 용기의 출구 차단 밸브를 통해 배기되기 때문에 가스 전달 시스템, 반응 가스 전달 시스템, 및 최종적으로 반응기의 배기/스크러버 (exhaust/scrubber) 를 오염시킬 수 있다. 이후, 기판 처리중, 전구체 전달 경로 및 배기 경로에 공통인 가스 패널의 오염된 부분들은 기판의 ALD 중 처리 결함을 유발할 수 있다.
도 26 은 배기 밸브 (210) 를 포함하는 전구체 소스 용기 (100) 의 예를 도시한다. 이 실시형태에서, 배기 밸브 (210) 는 입구 차단 밸브 (108) 와 출구 차단 밸브 (110) 중간에 위치된다. 그러나, 당업자는 다른 배치가 가능하다는 것을 상정할 수 있다. 바람직하게는, 배기 밸브 (210) 는, 밸브 포팅 블록 (118, 120) 과 실질적으로 유사할 수 있는 밸브 포팅 블록 (212) 을 포함한다. 도 27 은 전술한 바와 같이 도 22 내지 도 24 의 가스 인터페이스 조립체에 연결되는 도 26 의 용기 (100) 를 도시한다.
도 28 은 도 26 의 용기 (100) 의 실시형태의 단면도이다. 상기한 바와 같이, 용기 (100) 는 컨테이너 보디 (104), 사형 인서트 (112), 스프링 (114) 및 용기 뚜껑 (106) 을 포함한다. 용기 뚜껑 (106) 은 바람직하게 표면 장착 차단 밸브 (210) 뿐만 아니라 표면 장착 차단 밸브 (108, 110) 를 포함한다. 바람직하게는, 밸브 (108, 210, 110) 는 각각 밸브 포팅 블록 (118, 212, 120) 을 포함한다. 또한, 도 28 은 밸브 포팅 블록의 내부 가스 통로 (214) 를 도시한다. 전술한 바와 같이, 밸브 포팅 블록 (120) 은 전구체 증기와 캐리어 가스를 가스 인터페이스 조립체 (180) 에 공급하는 가스 출구 (128) 를 포함한다.
바람직하게는, 밸브 (108, 210, 110) 각각에 필터가 연결된다. 기재된 실시형태에 있어서, 용기 뚜껑 (106) 은 각각의 밸브에 연결된 필터 (130) (예컨대, 도 17 에 도시되고 전술함) 를 포함한다. 다양한 여러가지 유형의 필터가 사용될 수 있음이 상정될 것이다. 필터는 용기 (100) 로부터 전구체 입자가 빠져나오는 것을 방지한다.
본 발명의 바람직한 실시형태가 기술되었지만, 본 발명은 제한되지 않으며, 변형예가 본 발명을 벗어나지 않고 만들어질 수도 있다는 것을 이해하여야 한다. 본 발명의 범위는 첨부의 청구범위에 의해 규정되며, 글자 뜻대로 또는 균등물 중 하나에 의한 청구범위의 의미 내에 있는 모든 장치, 프로세스 및 방법이 내포되도록 의도된다.

Claims (25)

  1. 입구 포트, 출구 포트 및 버프 포트 (burp port) 를 갖는 뚜껑;
    작동식으로 제 1 인터페이스 구성요소와 연결되고, 또한 상기 입구 포트와 유체 소통하는 표면 장착 입구 밸브;
    작동식으로 제 2 인터페이스 구성요소와 연결되고, 또한 상기 출구 포트와 유체 소통하는 표면 장착 출구 밸브;
    작동식으로 제 3 인터페이스 구성요소와 연결되고, 또한 상기 버프 포트와 유체 소통하는 표면 장착 버프 밸브; 및
    상기 뚜껑에 제거가능하게 부착되는 베이스를 포함하며,
    상기 베이스는 내부에 형성된 오목 영역을 갖고, 상기 오목 영역은 상기 베이스 내부에 필수적으로 형성된 입구 오목 패드, 출구 오목 패드, 버프 오목 패드 및 채널을 포함하고,
    상기 베이스는 내면, 측면, 저면 및 가열 조립체를 더 포함하고,
    상기 가열 조립체는 상기 베이스 내에 위치되고, 측면, 저면 및 내면 사이의 베이스의 벽에 통합되어 있는, 전구체 소스 용기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 채널의 깊이가 변하는 전구체 소스 용기.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 채널은 복수의 선형 부분을 포함하는 전구체 소스 용기.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 선형 부분 중 적어도 2 개의 부분은 인접하고 평행한 전구체 소스 용기.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 채널은 복수의 호형 부분 (arced sections) 을 포함하는 전구체 소스 용기.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 호형 부분 중 적어도 2 개의 부분은 인접하고 동심인 전구체 소스 용기.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 뚜껑과 상기 베이스 사이의 시일을 더 포함하는 전구체 소스 용기.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 채널의 깊이는 상기 입구 오목 패드, 상기 출구 오목 패드 및 상기 버프 오목 패드 중 어느 것의 깊이보다 더 큰, 전구체 소스 용기.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 입구, 출구 및 버프 밸브의 각각은 상기 뚜껑의 상부 표면과 동일 평면으로 설치되는 전구체 소스 용기.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 채널은 상기 베이스 내부에 기계가공되는, 전구체 소스 용기.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 채널은 굴곡진 (tortuous) 경로인 전구체 소스 용기.
  12. 내부에 필수적으로 형성된 오목 영역을 갖는 베이스,
    상기 오목 영역은 전구체 재료를 수용하도록 되어 있고, 입구 오목 패드, 출구 오목 패드, 버프 오목 패드 및 채널을 포함하고,
    상기 입구 오목 패드, 상기 출구 오목 패드 및 상기 버프 오목 패드는 상기 베이스의 접촉 표면으로부터 하방으로 연장되고,
    상기 베이스에 제거가능하게 부착되는 뚜껑,
    상기 뚜껑은 입구 포트, 출구 포트 및 버프 포트를 갖고,
    상기 뚜껑과 상기 베이스 사이의 시일, 및
    상기 뚜껑에 작동식으로 부착되는 버프 밸브를 포함하며, 상기 버프 밸브는 상기 버프 포트에 작동식으로 연결되고,
    상기 베이스는 내면, 측면, 저면 및 가열 조립체를 더 포함하고,
    상기 가열 조립체는 상기 베이스 내에 위치되고, 측면, 저면 및 내면 사이의 베이스의 벽에 통합되어 있는, 전구체 소스 용기.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 버프 포트에 인접한 상기 뚜껑의 상부 표면과 동일 평면으로 설치된 버프 필터를 더 포함하는 전구체 소스 용기.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 버프 포트는 반응 챔버를 우회하는 버프 가스 라인에 직접 유체적으로 연결되는 전구체 소스 용기.
  15. 저면, 접촉 표면, 상기 접촉 표면과 저면 사이에 연장된 측면, 및 상기 접촉 표면으로부터 연장되어 베이스 내에 오목 영역을 규정하는 내면을 갖는 베이스;
    상기 베이스에 제거가능하게 부착되는 뚜껑을 포함하는 전구체 소스 용기에 있어서,
    상기 오목 영역은 베이스 내부에 일체로 형성되는 버프 오목 패드 및 채널을 포함하고,
    상기 뚜껑은 입구 포트, 출구 포트 및 버프 포트를 포함하고,
    상기 베이스는, 상기 베이스 내부에 위치되고, 상기 베이스 내부의 상기 측면, 상기 저면 및 상기 내면 사이의 상기 베이스의 벽에 통합되어 필수적으로 형성되는 가열 조립체를 갖는 전구체 소스 용기.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 뚜껑은 상부 표면, 하부 표면, 및 상기 상부 표면과 하부 표면 사이에 연장된 측면을 포함하고, 상기 뚜껑의 상기 하부 표면은, 상기 뚜껑이 상기 베이스에 부착되는 때, 상기 베이스의 상기 접촉 표면과 접하는 관계에 있는 전구체 소스 용기.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 베이스의 상기 내면과 상기 뚜껑의 하부 표면 사이에 규정되는 내부 체적을 더 포함하는 전구체 소스 용기.
  18. 제 15 항에 있어서, 상기 오목 영역은 상기 입구 포트와 상기 출구 포트 사이에 유체 경로를 제공하는 전구체 소스 용기.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 오목 영역은 상기 베이스 내부에 기계가공되는, 전구체 소스 용기.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 채널은 복수의 선형 부분을 포함하는 전구체 소스 용기.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 선형 부분 중 적어도 2 개의 부분은 인접하고 평행한 전구체 소스 용기.
  22. 제 19 항에 있어서, 상기 채널은 복수의 호형 부분을 포함하는 전구체 소스 용기.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 호형 부분 중 적어도 2 개의 부분은 인접하고 동심인 전구체 소스 용기.
  24. 제 15 항에 있어서, 상기 가열 조립체는 저항 가열 요소를 포함하는, 전구체 소스 용기.
  25. 제 1 포트, 제 2 포트 및 제 3 포트를 갖는 뚜껑; 및
    상기 뚜껑에 제거가능하게 부착되는 베이스를 포함하며,
    상기 베이스는 내부에 형성된 오목 영역을 갖고,
    상기 베이스는, 상기 베이스 내부에 필수적으로 형성되는 입구 오목 패드, 출구 오목 패드, 버프 오목 패드 및 채널을 포함하고,
    상기 베이스는 내면, 측면, 저면 및 가열 조립체를 더 포함하고,
    상기 가열 조립체는 상기 베이스 내부에 위치되고, 상기 측면, 상기 저면 및 상기 내면 사이의 상기 베이스의 벽에 통합되어 있는, 전구체 소스 용기.
KR1020110036449A 2010-04-19 2011-04-19 전구체 전달 시스템 KR101943099B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/763,037 2010-04-19
US12/763,037 US8986456B2 (en) 2006-10-10 2010-04-19 Precursor delivery system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110117021A KR20110117021A (ko) 2011-10-26
KR101943099B1 true KR101943099B1 (ko) 2019-01-28

Family

ID=44885899

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110036449A KR101943099B1 (ko) 2010-04-19 2011-04-19 전구체 전달 시스템

Country Status (3)

Country Link
KR (1) KR101943099B1 (ko)
CN (1) CN102234790B (ko)
TW (1) TWI557261B (ko)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10876205B2 (en) 2016-09-30 2020-12-29 Asm Ip Holding B.V. Reactant vaporizer and related systems and methods
US11926894B2 (en) * 2016-09-30 2024-03-12 Asm Ip Holding B.V. Reactant vaporizer and related systems and methods
JP7376278B2 (ja) 2018-08-16 2023-11-08 エーエスエム・アイピー・ホールディング・ベー・フェー 固体原料昇華器
FI129627B (en) * 2019-06-28 2022-05-31 Beneq Oy Nuclear layer cultivation equipment
FI129579B (en) * 2019-06-28 2022-05-13 Beneq Oy Precursor source arrangement and atomic layer growth equipment
US11624113B2 (en) 2019-09-13 2023-04-11 Asm Ip Holding B.V. Heating zone separation for reactant evaporation system
CN112144114A (zh) * 2020-09-08 2020-12-29 巩义市泛锐熠辉复合材料有限公司 一种前体源气体输送装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5199603A (en) 1991-11-26 1993-04-06 Prescott Norman F Delivery system for organometallic compounds
US20030232138A1 (en) 2002-06-17 2003-12-18 Marko Tuominen System for controlling the sublimation of reactants
US20050008799A1 (en) 2003-07-08 2005-01-13 Shizuo Tomiyasu Solid organometallic compound-filled container and filling method thereof
US20050072357A1 (en) * 2002-07-30 2005-04-07 Shero Eric J. Sublimation bed employing carrier gas guidance structures

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050000428A1 (en) * 2003-05-16 2005-01-06 Shero Eric J. Method and apparatus for vaporizing and delivering reactant
US7156380B2 (en) * 2003-09-29 2007-01-02 Asm International, N.V. Safe liquid source containers
WO2008045972A2 (en) * 2006-10-10 2008-04-17 Asm America, Inc. Precursor delivery system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5199603A (en) 1991-11-26 1993-04-06 Prescott Norman F Delivery system for organometallic compounds
US20030232138A1 (en) 2002-06-17 2003-12-18 Marko Tuominen System for controlling the sublimation of reactants
US20050072357A1 (en) * 2002-07-30 2005-04-07 Shero Eric J. Sublimation bed employing carrier gas guidance structures
US20050008799A1 (en) 2003-07-08 2005-01-13 Shizuo Tomiyasu Solid organometallic compound-filled container and filling method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
CN102234790B (zh) 2015-12-16
TW201209216A (en) 2012-03-01
TWI557261B (zh) 2016-11-11
KR20110117021A (ko) 2011-10-26
CN102234790A (zh) 2011-11-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8986456B2 (en) Precursor delivery system
US9593416B2 (en) Precursor delivery system
KR101943099B1 (ko) 전구체 전달 시스템
US11377732B2 (en) Reactant vaporizer and related systems and methods
TWI437119B (zh) 固態前驅物昇華裝置
US20050000428A1 (en) Method and apparatus for vaporizing and delivering reactant
EP3081668B1 (en) Vessel and method for delivery of precursor materials
US7584942B2 (en) Ampoules for producing a reaction gas and systems for depositing materials onto microfeature workpieces in reaction chambers
KR20210032279A (ko) 반응물 증발 시스템용 가열 구역 분리
KR20210031391A (ko) 화학 물질 승화기용 충전 용기 및 커넥터

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant