KR102426853B1 - 구성가능한 액체 프리커서 기화기 - Google Patents
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Abstract
액체 프리커서를 기화하기 위한 개선된 기화기가 제공된다. 기화기는 상대적으로 큰 벽-면적-대-단면-플로우-면적 비를 갖는 하나 이상의 채널들을 포함할 수도 있고 프리커서의 기화 온도 이상으로 채널들을 가열하도록 구성된 하나 이상의 히터 엘리먼트들을 구비할 수도 있다. 채널들 중 적어도 일부는 기화 온도 이상, 그러나 프리커서의 Leidenfrost 온도 이하로 가열될 수도 있다. 일부 구현예들에서, 캐리어 가스는, 프리커서를 액적들로 기계적으로 전단 (shear) 하기 위해 프리커서 플로우에 대해 일반적으로 가로지르는 방향으로 고속으로 도입될 수도 있다. 필요하다면, 완전한 기화를 달성하기 위해 복수의 기화기들이 일렬로 함께 한 조가 될 수도 있다 (ganged). 기화기들은 세정 및 유지보수를 위해 쉽게 분해가능할 수도 있다.
Description
특정한 반도체 제작 프로세스들은 프리커서들이 반도체 프로세싱 챔버들 내로의 도입 전에 기화될 것을 요구한다. 프리커서들은 종종 액체 형태로 제공되어, 액체 프리커서들을 기화시키기 위해 기화기들이 필요하다. 종래의 기화기들은 종종 원자화 (atomizer) 노즐을 통해 액체 프리커서를 분사하고 이어서 가열된 캐리어 가스 내에서 원자화된 프리커서를 가열함으로써 액체 프리커서들을 기화한다.
본 명세서에 기술된 주제의 하나 이상의 구현예들의 상세들은 첨부된 도면들 및 이하의 기술에 언급된다. 다른 특징들, 양태들, 및 장점들이 기술, 도면들, 및 청구항들로부터 명백해질 것이다. 이하의 도면들에서 상대적인 치수들은 스케일링된 도면들로 구체적으로 지시되지 않는 한, 스케일대로 도시되지 않을 수도 있다는 것을 주의한다.
반도체 프로세싱 프리커서들을 기화하기 위한 기화기가 제공된다. 기화기는 하나 이상의 채널들을 포함할 수도 있고, 프리커서의 기화 온도 이상으로 채널들을 가열하도록 구성된 하나 이상의 가열기 엘리먼트들을 구비할 수도 있다. 채널들 중 적어도 일부는 기화 온도 이상, 그러나 프리커서의 라이덴프로스트 (Leidenfrost) 온도 이하로 가열될 수도 있다. 일부 구현예들에서, 캐리어 가스가 프리커서를 액적들로 기계적으로 전단하기 위해 도입될 수도 있다. 필요하다면, 완전한 기화를 달성하기 위해 복수의 기화기들이 일렬로 함께 한 조가 될 수도 있다 (ganged). 기화기들은 세정 및 유지보수를 위해 쉽게 분해가능할 수도 있다.
특정한 구현예들에서, 기화기가 제공될 수도 있다. 기화기는, 제 1 사이드 및 제 1 사이드의 반대편에 있는 제 2 사이드를 갖는 제 1 기화기 플레이트, 상기 제 1 사이드에 의해 적어도 부분적으로 경계가 지어진 (bounded) 하나 이상의 제 1 채널들, 상기 제 2 사이드에 의해 적어도 부분적으로 경계가 지어진 하나 이상의 제 2 채널들, 제 1 유입부 영역, 제 1 유출부 영역, 및 제 1 채널들과 제 2 채널들을 유체적으로 연통시키는 하나 이상의 제 1 홀들을 포함할 수도 있다. 제 1 기화기 플레이트는 상기 제 1 유입부 영역과 상기 제 1 유출부 영역 사이에 개재될 수도 있고, 상기 제 1 채널 각각은 상기 제 1 유입부 영역과 상기 제 1 홀들 중 하나 사이에 걸칠 수도 있고 (spans), 상기 제 2 채널 각각은 상기 제 1 유출부 영역과 상기 제 1 홀들 중 하나 사이에 걸칠 수도 있고, 상기 홀 각각은 상기 제 1 채널과 상기 제 2 채널을 유체적으로 연통시킬 수도 있고, 상기 제 1 채널 각각은 상기 제 1 유입부 영역과 유체적으로 연통할 수도 있고, 그리고 상기 제 2 채널 각각은 상기 제 1 유출부 영역과 유체적으로 연통할 수도 있다.
기화기의 일부 이러한 구현예들에서, 기화기는, 제 1 가열 어셈블리를 더 포함할 수도 있고, 상기 제 1 가열 어셈블리는, 상기 제 1 기화기 플레이트의 상기 제 1 사이드와 열-전도성 접촉하는 제 1 가열 플래튼 (heating platen) 및 상기 제 1 가열 플래튼을 가열하도록 구성된 제 1 가열 엘리먼트를 포함할 수도 있다. 일부 이러한 구현예들에서, 상기 제 1 가열 엘리먼트는 상기 제 1 가열 플래튼과 열-전도성 접촉하는 가열 플레이트일 수도 있다. 일부 추가의 또는 부가적인 구현예들에서, 상기 제 1 가열 플래튼은 플래튼 유입부 홀을 더 포함할 수도 있고, 그리고 상기 플래튼 유입부 홀은 상기 제 1 유입부 영역과 유체적으로 연통할 수도 있다. 일부 추가의 또는 부가적인 구현예들에서, 기화기는 제 2 가열 어셈블리를 더 포함할 수도 있고, 상기 제 2 가열 어셈블리는, 제 1 기화기 플레이트는 상기 제 1 가열 플래튼과 상기 제 2 가열 플래튼 사이에 개재되도록, 상기 제 1 기화기 플레이트의 상기 제 2 사이드와 열-전도성 접촉할 수도 있는 제 2 가열 플래튼, 및 상기 제 2 가열 플래튼을 가열하도록 구성될 수도 있는 제 2 가열 엘리먼트를 포함할 수도 있다. 일부 이러한 구현예들에서, 상기 제 2 가열 플래튼은 플래튼 유출부 홀을 더 포함할 수도 있고, 플래튼 유출부 홀은 상기 제 1 유출부 영역과 유체적으로 연통할 수도 있다.
일부 추가의 또는 부가적인 구현예들에서, 상기 제 1 기화기 플레이트는 상기 제 1 사이드와 상기 제 2 사이드 사이에 가열 엘리먼트를 포함하는 어셈블리일 수도 있다.
기화기의 일부 추가의 또는 부가적인 구현예들에서, 기화기는, 상기 캐리어 가스 주입기 플로우 채널들 각각이 캐리어 가스 주입기 플로우 채널 제 1 단부 및 캐리어 가스 주입기 플로우 채널 제 2 단부를 포함할 수도 있고, 상기 캐리어 가스 주입기 플로우 채널들 각각이 캐리어 가스를 흘리도록 구성될 수도 있고, 그리고 상기 캐리어 가스 주입기 플로우 채널 제 2 단부들 각각이 상기 제 1 채널들 중 하나, 또는 상기 제 2 채널들 중 하나, 또는 상기 제 1 홀들 중 하나로 종단될 수도 있도록, 하나 이상의 캐리어 가스 주입기 플로우 채널들을 더 포함할 수도 있다. 일부 이러한 구현예들에서, 상기 캐리어 가스 주입기 채널 제 2 단부들 각각은 제 1 홀 내로 종단될 수도 있다. 일부 추가의 또는 부가적인 구현예들에서, 상기 캐리어 가스 주입기가 상기 하나 이상의 캐리어 가스 주입기 플로우 채널들 내로 캐리어 가스를 주입하도록 구성될 수도 있도록, 캐리어 가스 주입기를 더 포함할 수도 있다.
기화기의 일부 추가의 또는 부가적인 구현예들에서, 기화기는, 상기 가스 주입기 플로우 채널 각각이 상기 제 1 사이드에 실질적으로 직교하는 방향으로 상기 제 1 홀들 중 하나로 캐리어 가스를 흘리도록 구성될 수도 있도록, 하나 이상의 가스 주입기 플로우 채널들을 더 포함할 수도 있다. 일부 이러한 구현예들에서, 기화기는, 상기 가스 플레넘은 상기 가스 유입부와 상기 하나 이상의 가스 주입기 플로우 채널들을 유체적으로 연통시킬 수도 있고, 그리고 상기 가스 유입부가 가스 공급부와 연통하도록 구성될 수도 있도록, 가스 플레넘 (gas plenum) 및 가스 유입부를 더 포함할 수도 있다.
기화기의 일부 추가의 또는 부가적인 구현예들에서, 상기 하나 이상의 제 1 채널들은 상기 제 1 유입부 영역으로부터 상기 하나 이상의 제 1 홀들까지 실질적으로 선형인 경로들을 따를 수도 있다.
기화기의 일부 추가의 또는 부가적인 구현예들에서, 상기 하나 이상의 제 2 채널들은 상기 하나 이상의 제 1 홀들로부터 상기 제 1 유출부 영역까지 실질적으로 선형인 경로들을 따를 수도 있다.
기화기의 일부 추가의 또는 부가적인 구현예들에서, 상기 하나 이상의 제 1 채널들은 상기 제 1 유입부 영역으로부터 상기 하나 이상의 제 1 홀들까지 비선형 경로들을 따를 수도 있다.
기화기의 일부 추가의 또는 부가적인 구현예들에서, 상기 하나 이상의 채널들은 상기 하나 이상의 제 1 홀들로부터 상기 제 1 유출부 영역까지 비선형 경로들을 따를 수도 있다.
기화기의 일부 추가의 또는 부가적인 구현예들에서, 상기 하나 이상의 제 1 홀들은 상기 제 1 유입부 영역 둘레에 방사상 패턴으로 배열될 수도 있다. 일부 이러한 구현예들에서, 상기 하나 이상의 제 1 채널들은 상기 제 1 유입부 영역으로부터 상기 하나 이상의 제 1 홀들로 나선형 외측을 향하는 경로들을 따를 수도 있다.
기화기의 일부 추가의 또는 부가적인 구현예들에서, 기화기는, 제 1 채널들 각각의 길이는 동일할 수도 있고, 상기 제 2 채널들 각각의 길이는 동일할 수도 있도록, 적어도 2 개의 제 1 채널들, 적어도 2 개의 제 2 채널들, 및 적어도 2 개의 제 1 홀들을 더 포함할 수도 있다.
기화기의 일부 추가의 또는 부가적인 구현예들에서, 기화기는, 제 3 사이드 및 제 3 사이드의 반대편에 있는 제 4 사이드를 갖는 제 2 기화기 플레이트, 상기 제 3 사이드에 의해 적어도 부분적으로 경계가 지어진 하나 이상의 제 3 채널들, 상기 제 4 사이드에 의해 적어도 부분적으로 경계가 지어진 하나 이상의 제 4 채널들, 상기 제 1 유출부 영역과 유체적으로 연통하는 제 2 유입부 영역, 제 2 유출부 영역, 및 하나 이상의 제 2 홀들을 더 포함할 수도 있다. 상기 제 2 기화기 플레이트는 상기 제 2 유입부 영역과 상기 제 2 유출부 영역 사이에 개재될 수도 있다. 상기 제 3 채널 각각은 상기 제 2 유입부 영역과 상기 제 2 홀들 중 하나 사이에 걸칠 수도 있다. 상기 제 4 채널 각각은 상기 제 2 유출부 영역과 상기 제 2 홀들 중 하나 사이에 걸칠 수도 있다. 제 2 플레이트 홀 각각은 상기 제 3 채널과 상기 제 4 채널을 유체적으로 연통시킬 수도 있다. 상기 제 3 채널 각각은 상기 제 2 유입부 영역과 유체적으로 연통할 수도 있고, 그리고 상기 제 4 채널 각각은 상기 제 2 유출부 영역과 유체적으로 연통할 수도 있다. 일부 이러한 구현예들에서, 기화기는 제 1 유출부 영역과 상기 제 2 유입부 영역를 유체적으로 연통시키는, 커플링부를 더 포함할 수도 있다. 일부 이러한 구현예들에서, 상기 커플링부는, 상기 커플링부를 통해 흐르는 가스, 또는 유체, 또는 이들의 혼합물들에 열을 전달하도록 구성된 커플링 가열기 엘리먼트를 더 포함할 수도 있다.
기화기의 일부 추가의 또는 부가적인 구현예들에서, 기화기는, 12 내지 36 개의 제 1 채널들을 포함할 수도 있다.
특정한 구현예들에서, 기화기가 제공될 수도 있다. 기화기는, 제 1 유입부 영역, 제 1 유출부 영역, 하나 이상의 제 1 기화 채널들, 적어도 하나의 제 1 가열 엘리먼트, 및 제어기를 포함하는, 제 1 기화기 스테이지를 포함할 수도 있다. 상기 제어기는, 상기 적어도 하나의 제 1 가열 엘리먼트로 하여금 상기 하나 이상의 제 1 기화 채널들을 제 1 프리커서의 기화 온도와 상기 제 1 프리커서의 라이덴프로스트 (Leidenfrost) 온도 사이인 제 1 온도로 가열하게 하도록, 구성될 수도 있다. 상기 하나 이상의 제 1 기화 채널들은 제 1 기화기 바디의 내부에 있을 수도 있다. 상기 제 1 유입부 영역, 상기 제 1 유출부 영역, 및 상기 하나 이상의 제 1 기화 채널들은, 상기 제 1 유입부 영역 내로 흐르는 유체들이 상기 제 1 유출부 영역까지 상기 하나 이상의 제 1 기화 채널들을 따라 흐르도록, 구성될 수도 있다.
기화기의 일부 이러한 구현예들에서, 상기 제 1 기화기 스테이지는, 상기 제 1 기화 채널 각각이, 상기 제 1 사이드에 의해 적어도 부분적으로 경계가 지어지는 제 1 채널, 상기 제 2 사이드에 의해 적어도 부분적으로 경계가 지어지는 제 2 채널, 및 제 1 채널과 상기 제 2 채널을 유체적으로 연통시키는, 상기 제 1 기화기 플레이트를 관통하는 홀을 포함할 수도 있도록, 제 1 사이드 및 상기 제 1 사이드의 반대편에 있는 제 2 사이드를 갖는 제 1 기화기 플레이트를 더 포함할 수도 있다. 일부 이러한 구현예들에서, 기화기는, 상기 하나 이상의 제 1 기화 채널들이 상기 제 1 기화기 스테이지 내에서 수 퍼센트의 상기 제 1 프리커서를 기화시키도록 구성될 수도 있고; 그리고 상기 하나 이상의 제 1 캐리어 가스 주입기 플로우 채널들이, 액체 상태인 상기 제 1 프리커서의 일부를 기계적으로 전단하기 위해 (shear), 상기 하나 이상의 제 1 캐리어 가스 주입기들에 의해 주입된 캐리어 가스를 상기 제 1 기화 채널들 중 적어도 하나로 흘리도록 구성될 수도 있도록, 하나 이상의 제 1 캐리어 가스 주입기 플로우 채널들 및 하나 이상의 제 1 캐리어 가스 주입기들을 더 포함할 수도 있다.
일부 추가의 또는 부가적인 구현예들에서, 기화기는, 상기 하나 이상의 제 2 기화 채널들이 제 2 기화기 바디 내부에 있을 수도 있고, 상기 제 2 유입부 영역이 상기 제 1 유출부 영역에 유체적으로 연통될 수도 있고, 상기 제 2 유입부 영역, 상기 제 2 유출부 영역, 및 상기 하나 이상의 제 2 기화 채널들이, 상기 제 2 유입부 영역 내로 흐르는 유체들이 상기 하나 이상의 제 2 기화 채널들을 따라 상기 제 2 유출부 영역으로 흐르게 하도록, 구성될 수도 있고, 그리고 상기 제어기는, 상기 제 2 가열 엘리먼트로 하여금 상기 하나 이상의 제 2 기화 채널들을 상기 제 1 온도보다 높은 제 2 온도로 가열하게 하도록 구성될 수도 있도록, 제 2 유입부 영역, 제 2 유출부 영역, 하나 이상의 제 2 기화 채널들, 및 적어도 하나의 제 2 가열 엘리먼트를 포함하는, 제 2 기화기 스테이지를 더 포함할 수도 있다. 일부 이러한 구현예들에서, 기화기는, 상기 적어도 하나의 커플링 채널이 상기 제 1 유출부 영역 및 상기 제 2 유입부 영역과 유체적으로 연통할 수도 있도록, 적어도 하나의 커플링 채널을 갖는 커플링부를 더 포함할 수도 있다.
일부 추가의 또는 부가적인 구현예들에서, 상기 제 1 기화기 스테이지는 세정을 위해 기화기 플레이트의 비파괴적인 제거를 가능하게 하도록 구성될 수도 있다.
본 발명의 이들 및 다른 양태들은 본 명세서의 몇몇 실시예들을 참조하여 기술되고 예시된다.
도 1a는 예시적인 기화기 플레이트의 상단 등축도이다.
도 1b는 예시적인 기화기 플레이트의 하단 등축도이다.
도 2는 그 내부에서 프리커서가 흐르는, 도 1a 및 도 1b의 예시적인 기화기를 위한 기화기 플레이트의 채널 볼륨 및 홀 볼륨의 개략도이다.
도 3a는 기화기 플레이트 및 2 개의 가열 플래튼들을 갖는 예시적인 기화기를 도시한다.
도 3b는 기화기 플레이트와 2 개의 가열 플래튼들을 갖는 예시적인 기화기의 또 다른 도면을 나타낸다.
도 4는 기화기 플레이트와 2 개의 가열 플래튼들을 갖는 예시적인 기화기의 분해 조립도이다.
도 5는 예시적인 기화기의 캐리어 가스 및 프리커서 유동 경로들의 개략도이다.
도 6은 캐리어 가스 유동 경로를 도시하기 위한, 기화기 플레이트 및 가열 플래튼을 갖는 예시적인 기화기의 단면 및 분해 조립도이다.
도 7은 2 개의 기화기 플레이트들 및 4 개의 가열 플래튼들을 갖는 또 다른 예시적인 멀티스테이지 기화기를 도시한다.
도 8a는 나선형 제 1 채널들을 갖는 예시적인 기화기 플레이트의 상면도이다.
도 8b는 카운터보어 (counterbore) 제 1 채널을 갖는 예시적인 기화기 플레이트의 등축도이다.
도 9는 예시적인 제 1 채널을 따라 이동하는 프리커서의 예시적인 온도 플롯이다.
도 10은 예시적인 기화기의 제 1 채널과 제 1 홀을 통해 이동하는 가상의 프리커서의 그래픽도이다.
도 1a 내지 도 8b는 도면 각각에서 스케일로 도시되었지만, 도면들 간의 스케일은 상이할 수도 있다.
도 1b는 예시적인 기화기 플레이트의 하단 등축도이다.
도 2는 그 내부에서 프리커서가 흐르는, 도 1a 및 도 1b의 예시적인 기화기를 위한 기화기 플레이트의 채널 볼륨 및 홀 볼륨의 개략도이다.
도 3a는 기화기 플레이트 및 2 개의 가열 플래튼들을 갖는 예시적인 기화기를 도시한다.
도 3b는 기화기 플레이트와 2 개의 가열 플래튼들을 갖는 예시적인 기화기의 또 다른 도면을 나타낸다.
도 4는 기화기 플레이트와 2 개의 가열 플래튼들을 갖는 예시적인 기화기의 분해 조립도이다.
도 5는 예시적인 기화기의 캐리어 가스 및 프리커서 유동 경로들의 개략도이다.
도 6은 캐리어 가스 유동 경로를 도시하기 위한, 기화기 플레이트 및 가열 플래튼을 갖는 예시적인 기화기의 단면 및 분해 조립도이다.
도 7은 2 개의 기화기 플레이트들 및 4 개의 가열 플래튼들을 갖는 또 다른 예시적인 멀티스테이지 기화기를 도시한다.
도 8a는 나선형 제 1 채널들을 갖는 예시적인 기화기 플레이트의 상면도이다.
도 8b는 카운터보어 (counterbore) 제 1 채널을 갖는 예시적인 기화기 플레이트의 등축도이다.
도 9는 예시적인 제 1 채널을 따라 이동하는 프리커서의 예시적인 온도 플롯이다.
도 10은 예시적인 기화기의 제 1 채널과 제 1 홀을 통해 이동하는 가상의 프리커서의 그래픽도이다.
도 1a 내지 도 8b는 도면 각각에서 스케일로 도시되었지만, 도면들 간의 스케일은 상이할 수도 있다.
본 명세서에 기술된 주제의 하나 이상의 구현예들의 상세들은 첨부된 도면들 및 이하의 기술에 언급된다. 다른 특징들, 양태들, 및 장점들이 기술, 도면들, 및 청구항들로부터 명백해질 것이다. 이하의 도면들에서 상대적인 치수들은 스케일링된 도면들로 구체적으로 지시되지 않는 한, 스케일대로 도시되지 않을 수도 있다는 것을 주의한다.
웨이퍼 균일성은 고품질 반도체 웨이퍼들의 프로세싱에서 중요한 인자이다. 반도체 프로세싱의 특정한 구현예들에서, 액체 프로커서는 반도체 웨이퍼 상에 디포지션되기 전에 증발 또는 기화되어야 할 수도 있다. 프리커서의 완전한 증발은 프로세싱된 반도체 웨이퍼들의 프로세싱 균일성에 큰 영향을 줄 수도 있다. 본 발명자들은 많은 상업적으로 기성품 (off-the-shelf) 인 기화기들이 프리커서의 완전한 기화보다 적은 기화를 보여준다고 결정하였다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 “반도체 웨이퍼”는 예를 들어, 실리콘과 같은 반도체 재료로 이루어진 웨이퍼들 및 예를 들어, 에폭시와 같이 일반적으로 반도체로 식별되지 않지만, 통상적으로 반도체 프로세싱 동안 이들 위에 디포지션된 반도체 재료들을 갖는 재료들로 이루어진 웨이퍼들 양자를 지칭할 수도 있다는 것이 이해된다. 본 개시에 기술된 장치들 및 방법들은 200 ㎜, 300 ㎜, 및 450 ㎜ 직경의 반도체 웨이퍼들을 포함하는, 복수의 사이즈들의 반도체 웨이퍼들의 프로세싱에 사용될 수도 있다.
본 발명자들은, 예를 들어, 액체의 기화 온도보다 높지만, 액체의 라이덴프로스트 온도보다 높지 않은 지점까지 가열된 상대적으로 길고, 얇은 플로우 통로들을 활용하도록 구성되고, 종래의 기화기 시스템들, 예를 들어, 액체를 액적들의 미세한 미스트로 스프레이하고 액적들은 나중에 가열된 가스에 혼입 (entrain) 됨으로써 부분적으로 또는 완전히 증발되는, 원자화기 노즐을 활용하는 기화기들보다 액체를 기화할 때 훨씬 보다 효과적이고 효율적일 수도 있는, 기화기를 인식하였다. 본 개시에 상세히 설명된 기화기는 반도체 프로세싱에 사용하기에 적합한 임의의 프리커서, 뿐만 아니라 반도체 제작과 관련될 필요가 없는 액체들과 함께 사용될 수도 있다.
상기 언급된 바와 같이, 종래의 기화기들은 통상적으로 먼저 기화될 액체를 미세한 액적들의 미스트로 원자화함으로써 기능하고, 액적들은 나중에 가스 분위기에서 가열, 예를 들어, 가열된 캐리어 가스에 혼입된다. 이러한 종래의 기화기들의 동작 이론은, 원자화 (atomization) 가 원자화 전에 프리커서 내에 존재하는 것보다 큰 표면-면적 대 볼륨 비를 갖는 다수의 보다 작은 부분들로 액체를 파티셔닝 (partition) 하고, 이러한 상승된 표면-면적 대 볼륨 비가 가열된 캐리어 가스 내에 남아 있는 액체 상 프리커서의 상대적으로 빠른 증발을 발생시킨다는 것이다.
이러한 종래의 기화기들이 작동하는 방식으로 인해, 캐리어 가스는 상대적으로 빠른 속도, 예를 들어, 300 m/s로 기화기를 통해 흘러야 한다. 증발도는 기화기의 가열된 분위기 내에서 원자화된 프리커서/캐리어 가스의 체류 시간에 기초하기 때문에, 프리커서/캐리어 가스의 플로우 경로 길이가 일반적으로 경험된 기화도의 결정 요인으로 보인다. 이는 원자화된 프리커서/캐리어 가스 혼합물이 고속으로 흐르고 따라서 기화기들을 통해 고속으로 이동하는 반면 체류 시간은 플로우 경로 길이를 연장함으로써 증가되기 때문에, 문제를 드러내고, 기화기 제조자들은 통상적으로 반도체 제작 툴들의 패키징 제약들로 제한되고, 즉, 이러한 제조자들은 통상적으로 기화기의 사이즈를 최소화하려고 한다. 대부분의 종래의 기화기들은 이들의 플로우 경로 길이들, 이에 따라 원자화된 프리커서 체류 시간들이 모든 원자화된 액적들을 이론적으로 기화시키기에 충분한 상당한 길이 (너무 길지 않게) 가 되도록 설계되고, 상기에 논의된 패키징 제약들로 인해, 이들 플로우 경로들은 통상적으로 더이상 만들어지지 않는다.
그러나, 이러한 설계들은 통상적으로 이러한 플로우 경로 길이들이 결정될 때의 평균 액적 사이즈에 의존한다. 실제로 실시할 때, 일부 액적들은 보다 클 수도 있고 일부 액적들은 보다 작을 수도 있기 때문에, 보다 작은 사이즈의 액적들은 여전히 완전히 증발될 것이고, 그러나 보다 큰 사이즈의 액적들은 완전히 증발되기 전에 이러한 기화기들을 나갈 것이다. 완전한 기화 전에 액적들이 기화기를 나가게 하는 것은 종래의 기화기의 일부 상에서 이러한 불완전한 프리커서 기화로 인해, 웨이퍼들이 허용가능하지 않은 양의 디펙트들을 경험하게 할 수도 있다. 조사 후에, 본 발명자들은 종래의 기화기들이 일반적으로 100 ％ 기화를 광고하지만, 평균 액적 사이즈에 대한 상기 논의된 명백한 의존성때문에, 이러한 성능을 빈번하게 제공하지 못한다고 결정하였다. 또한, 본 발명자들은 가스들의 열 전도율이 고체들과 비교하여 매우 형편 없기 때문에 캐리어 가스는 실제로 불량한 열 전도체라는 것을 인식하였다. 본 발명자들은 이전에 많은 남아 있는 액적들을 제거하기 위해 기화기 뒤에 일렬로 다공성 필터를 설치하는 것과 같은 기법들을 사용하였다. 그럼에도 불구하고, 이러한 필터들은 모든 남아 있는, 증발되지 않은, 액적들을 완전히 필터링할 수 없어서, 허용가능하지 않은 양의 디펙트들을 초래한다. 반도체 제조 기법들이 계속하여 진보됨에 따라, 남은, 증발되지 않은 액적들에 의해 남겨지는 디펙트들의 수는 새로운 제조 기법들이 디펙트들에 대해 보다 낮은 내성 (tolerance) 을 갖기 때문에, 훨씬 보다 민감한 문제가 된다.
본 발명자들은 기화기들읜 기본 설계 원리들을 재검토하기로 결심하고, (원자화를 통해 가열된 캐리어 가스 분위기로 프리커서를 도입하기 보다는) 하나 이상의 길고, 얇은 가열된 통로들을 통해 프리커서가 흐르는 기화기가 프리커서로의 보다 효율적인 열 전달을 발생시키고, 따라서 대부분의 종래의 기화기들에서 관찰되는 것보다 큰 증발 효율성을 발생시킨다고 결정하였다. 이 원리에 기반하여, 본 발명자들은 프리커서의 라이덴프로스트 온도보다 낮은 지점 (그러나 기화 온도 이상) 으로 플로우 통로 벽들의 온도를 유지함으로써, 라이덴프로스트 효과가 방지될 수도 있고 보다 효율적인 증발이 획득될 수도 있다는 것을 또한 인식하였다.
라이덴프로스트 효과는 가열된 표면과 접촉하는 액체들에서 관찰된 거동 (behavior) 을 말한다. 온도가 끓는 점 또는 증발 온도 이상으로 상승함에 따라, 액체는 증발하기 시작하고-증발 레이트는 라이덴프로스트 온도에 도달할 때까지 상승하는 온도로 계속해서 상승한다. 이때, 발생되는 가스가 액체와 가열된 표면 사이에 갇혀 (trap), 표면과 액체 사이에 절연층을 형성하도록 얇은 액체층이 증발할 수도 있다. 이는 액체로의 열 전달 레이트가 떨어지게 하고, (가열된 표면의 온도는 계속해서 상승하지만) 증발 레이트를 하강시킨다.
따라서, 본 발명자들은, 예를 들어, 적어도 10:1의 주 단면 폭 또는 깊이에 대한 길이를 갖고, 프리커서의 기화 온도와 프리커서의 라이덴프로스트 온도 사이의 지점으로 가열되는, 길고, 상대적으로 얇은 통로들 또는 채널들을 사용함으로써, 프리커서 (또는 기화될 다른 액체) 는 프리커서의 진짜, 완전한 기화가 종래의 기화기와 동일하거나 보다 작은 전체 패키지 볼륨에서 달성될 수도 있도록, 훨씬 보다 효율적인 방식으로 기화될 수도 있다.
이러한 기화기들의 다양한 특징들은 다양한 예시적인 구현예들에 대하여 이하에 논의된다. 기화기 플레이트 및 가열된 채널들을 갖는 기화기가 기술된다. 기화기의 다양한 구현예들은 복수의 채널들, 프리커서 플로우 경로의 지점에서 도입된 캐리어 가스, 및/또는 복수의 기화기 플레이트들을 가질 수도 있다. 이러한 기화기는 반도체 프로세싱 툴 내에 설치될 수도 있고, 반도체 프로세싱 챔버로의 프리커서의 전달을 보조하기 위해 사용될 수도 있다. 물론, 이러한 기화기들은 또한 유체들의 기화가 목표되는 다른 맥락들에서 사용될 수도 있고, 이러한 기화기들은 반도체 동작들에 사용하도록 제한되지 않는다. 본 개시는 반도체 프로세싱 동작들에서만 사용되는 기술하는 것으로 보여지지 않고, 이들 원리들은 액체 기화가 목표되는 임의의 타입의 장치에서 사용된 기화기들에서 사용될 수도 있다.
도 1a는 예시적인 기화기 플레이트의 상단 등축도이다. 도 1a는 제 1 사이드 (104), (제 1 홀들 (108a 내지 108c) 로 주석이 달린) 복수의 제 1 홀들, (제 1 채널들 (110a 내지 110c) 로 주석이 달린) 복수의 제 1 채널들, 및 제 1 유입부 영역 (114) 을 포함하는 제 1 기화기 플레이트 (102) 를 도시한다. 제 1 기화기 플레이트 (102) 는 또한 도 1a에 도시되지 않지만, 도 1b에 도시된, 제 2 사이드 (106) 및 제 1 유출부 영역 (116) 을 포함한다. 또한 제 1 채널들 (110), 제 1 유입부 영역 (114), 및 제 1 홀들 (108) 을 둘러싸는 2 개의 동심 시일 홈부들이 도시되고; 서비스를 위해 분해될 수도 있는 기화기 구현예들에서, 이러한 시일 홈부들은 기계적 시일부들, 예를 들어, 제 1 채널들 (110), 제 1 유입부 영역 (114), 및 제 1 홀들 (108) 을 주변 분위기로부터 시일하는 금속 C-시일부 또는 W-시일부를 수용할 수도 있다. 도 1에 도시되지 않지만, 다양한 다른 피처부들, 예를 들어, 패스너들을 위한 쓰루홀들 (through-holes) 이 제 1 기화기 플레이트 (102) 를 기화기의 다양한 다른 컴포넌트들에 어셈블하기 위해 사용될 수도 있다. 이러한 쓰루홀들은 이러한 패스너 쓰루홀 각각에 대한 부가적인 시일을 제공할 필요를 방지하기 위해 최외곽 시일 홈부의 외측에 위치될 수도 있다.
제 1 유입부 영역 (114) 은 기화기로 들어가는 프리커서를 수집하고 이어서 프리커서를 다양한 제 1 채널들 (110) 로 분배하도록 설계된 플레넘으로서 작동할 수도 있다. 제 1 기화기 플레이트 (102) 의 제 1 유입부 영역 (114) 은 원형이지만, 제 1 유입부 영역 (114) 의 다른 구현예들은 원형 기하 구조들 이외의 기하 구조들을 가질 수도 있다.
제 1 채널들 (110) 각각은 제 1 유입부 영역 (114) 을 제 1 홀들 (108) 중 하나에 유체적으로 연통시킬 수도 있다. 기화기의 동작 동안, 제 1 채널들 (110) 은 제 1 유입부 영역 (114) 으로부터 다양한 제 1 홀들 (108) 로의 프리커서의 플로우를 가이드할 수도 있다. 동작시, 제 1 채널들 (110) 의 벽들은 이하에 보다 상세히 논의되는 바와 같이, 가열될 수도 있다. 제 1 기화기 플레이트 (102) 의 제 1 채널들 (110) 은 제 1 유입부 영역 (114) 으로부터 제 1 홀들 (108) 로 바로 이동하는 선형 경로들을 따른다. 다른 구현예들에서, 제 1 채널들 (110) 은 다양한 다른 기하 구조들 및 경로들을 갖는 채널들일 수도 있다. 일부 대안적인 채널 기하 구조들은 본 개시에서 나중에 상세히 설명된다.
제 1 홀들 (108a 내지 108c) 을 포함하는 제 1 홀들 (108) 은, 제 1 채널들 (110) 을 제 1 기화기 플레이트 (102) 의 제 2 사이드 (106) 상에 위치된 제 2 채널들 (112) (도 1a에는 도시되지 않지만, 도 1b에 예시됨, 예를 들어, 제 2 채널들 (112a, 112b, 및 112c)) 과 연결한다. 제 2 채널들 (112) 은 또한, 이하에 더 논의되는 바와 같이, 가열될 수도 있다. 제 1 기화기 플레이트 (102) 내에서, 제 1 홀들 (108) 은 제 1 기화기 플레이트 (102) 의 제 1 사이드 (104) 로부터 제 2 사이드까지 선형으로 걸치는 (span) 원형 홀이다. 기화기 플레이트의 다른 구현예들은 다양한 다른 기하 구조들의 제 1 홀들 (108) 을 가질 수도 있다. 이들 다른 기하 구조들은 원형이 아닌 제 1 홀들 (108), 예를 들어, 다각형상인 제 1 홀들 또는 제 1 사이드로부터 제 2 사이드까지 선형으로 걸치지 않는 제 1 홀들을 포함할 수도 있다.
도 1b는 예시적인 기화기 플레이트의 하단 등축도이다. 도 1b는 도 1a의 제 1 기화기 플레이트 (102) 의 하면도를 도시한다. 제 1 기화기 플레이트 (102) 의 이 도면은 제 2 사이드 (106), (제 1 홀들 (108a 내지 108c) 로 주석이 달린) 복수의 제 1 홀들, (제 1 채널들 (110a 내지 110c) 로 주석이 달린) 복수의 제 1 채널들, 및 제 1 유출부 영역 (116) 을 도시한다.
기화기의 동작 동안, 프리커서는 (도 1a에 도시된) 제 1 유입부 영역 (114) 로부터 (또한 도 1a에 도시된) 제 1 채널들 내로 흐를 수도 있다. 프리커서는 제 1 채널들 (110) 을 통해 제 1 홀들 (108) 내로 흐를 수도 있다. 이어서 프리커서는 제 1 홀들 (108) 을 통해 제 1 사이드 (104) 로부터 제 2 사이드 (106) 로 흐를 수도 있다. 제 1 사이드 (104) 로부터 제 2 사이드 (106) 로 흐른 후, 이어서 프리커서는 제 2 채널들 (112) 을 통해 제 1 유출부 영역 (116) 으로 흐를 수도 있다. 제 1 유출부 영역 (116) 은 프리커서가 기화기의 또 다른 부분으로 또는 기화기로부터 다운스트림 위치로 흐를 수도 있도록 제 2 채널들로부터 프리커서 플로우를 수집하도록 설계된 플레넘이다.
도 2는 그 내부에서 프리커서가 흐르는, 도 1a 및 도 1b의 예시적인 기화기를 위한 기화기 플레이트의 채널 볼륨 및 홀 볼륨의 개략도이다. 도 2의 도면은 제 1 유입부 영역 (114), (제 1 채널들 (110a 내지 110c) 로 주석이 달린) 복수의 제 1 채널들 (110), (제 1 홀들 (108a 내지 108c) 로 주석이 달린) 복수의 제 1 홀들 (108), (제 2 채널들 (112a 내지 112c) 로 주석이 달린) 복수의 제 2 채널들 (112), 및 제 1 유출부 영역 (116) 을 포함한다.
명료성을 위해, 제 1 기화기 플레이트 (102) 의 바디/고체 재료는 도 2에 도시되지 않았다. 대신 프리커서가 통과할 수도 있는 플로우 경로들 또는 볼륨들을 규정하는 "네거티브 스페이스 (negative space)"만이 도시된다. 도 1a 및 도 1b에 대해 논의된 바와 같이, 도 2에서 프리커서는 제 1 유입부 영역 (114) 에 의해 다양한 제 1 채널들 (110) 로 분배될 수도 있고, (제 1 홀들 (108a 내지 108c) 과 같은) 다양한 제 1 홀들 (108) 을 통해, 제 1 사이드 (104) 의 다양한 제 1 채널들 (110) 로부터 제 2 사이드 (106) 의 다양한 제 2 채널들 (112) 로 흐를 수도 있고, 다양한 제 2 채널들 (112) 로부터 제 1 유출부 영역 (116) 으로 흐를 수도 있다. 제 1 기화기 플레이트 (102) 가 제 1 채널들 (110), 제 1 홀들 (108), 및 제 2 채널들 (112) 에 대해 대칭적인 기하 구조를 갖기 때문에, 다양한 제 1 채널들 (110), 뿐만 아니라 제 1 홀들 (108) 및 제 2 채널들 (112) 은 본 예에서 프리커서의 유사한 플로우 레이트들 및 플로우 볼륨들을 가질 수도 있다. 그러나, 다른 구현예들은 이러한 방사상으로 대칭인 플로우 경로들을 특징으로 하지 않을 수도 있고, 이러한 구현예들은 상이한 기하 구조들, 경로 구성들, 등을 갖는 하나 이상의 플로우 경로들을 특징으로 할 수도 있고, 이는 채널 각각을 따라 상이한 프리커서의 플로우 레이트들 및/또는 플로우 볼륨들을 제공할 수도 있다. 본 예에서, 방사상 대칭은 분석 및 제조의 단순화를 포함하여, 다양한 이유들로 사용되었다.
도 1a, 도 1b, 도 2에 도시된 제 1 기화기 플레이트 (102) 의 구현예가 제 1 채널들 (110) 및 제 2 채널들 (112) 을 포함하지만, 기화기 플레이트의 다른 구현예들은 제 1 채널들 (110) 및 제 1 홀들 (108) 만을 포함할 수도 있다. 이러한 구현예는 용이하게 기화되는, 즉, 제 2 사이드 (106) 에 도달할 때까지 완전히 기화될 수도 있고, 추가 기화를 위해 제 2 채널들 (112) 을 통한 부가적인 플로우를 요구하지 않는, 프리커서들을 기화하기 위해 사용될 수도 있다. 이러한 구성에서, 다양한 제 1 홀들은 프리커서를 기화기 플레이트로부터 예를 들어, 프로세스 챔버 내로 바로 유출시킬 수도 있거나, 기화된 프리커서가 제 1 홀들 (108) 로부터 제 1 유출부 영역 (116) 으로 바로 흐를 수 있도록 제 1 유출부 영역이 (본 개시에서 나중에 논의되는 카운터보어 기화기의 제 1 채널과 유사한 방식으로) 확장될 수도 있다.
도 1a의 제 1 기화기 플레이트 (102) 는 가열 플래튼들을 또한 포함할 수도 있는 기화기의 일부이다. 도 3a는 기화기 플레이트 및 2 개의 가열 플래튼들을 갖는 예시적인 기화기를 도시한다. 상기에서 논의된 바와 같이, 제 1 기화기 플레이트 (102) 는, 제 1 채널들 (110) 및 제 2 채널들 (112) 이 프리커서의 기화 온도와 프리커서의 라이덴프로스트 온도 사이의 지점으로 가열되도록, 가열될 수도 있다. 도 3a는 기화기 (318) 의 상면도이다. 기화기 (318) 는 제 1 기화기 플레이트 (102), 제 1 가열 플래튼 (321), 제 1 가열 엘리먼트 (324), 제 2 가열 플래튼 (323), 제 2 가열 엘리먼트 (326), 플래튼 유입부 (328), 캐리어 가스 포트 (332), 및 진공 포트 (333) 를 포함할 수도 있다. 기화기 (318) 는 또한 도 3a에 도시되지 않지만, 도 3b에 도시된 플래튼 유출부 (330) 를 포함할 수도 있다.
제 1 기화기 플레이트 (102) 는 도 1a, 도 1b, 및 도 2에 대해 이전에 기술된 기화기 플레이트와 유사하다. 제 1 가열 플래튼 (321) 은 제 1 기화기 플레이트 (102) 의 제 1 사이드에 조립될 수도 있고, 그리고 제 1 가열 엘리먼트 (324) 와 조립될 때, 기화기 (318) 의 동작 동안 제 1 기화기 플레이트 (102) 의 제 1 채널들을 가열하기 위해 사용될 수도 있다. 제 1 가열 플래튼 (321) 은, 클립들, 리벳들 (rivets), 및/또는 스크루들과 같은 패스너들, 또는 접착제들 및/또는 다른 하드웨어 (미도시) 를 사용하여 부착되는 것을 포함하여, 다양한 방식으로 제 1 기화기 플레이트 (102) 에 조립될 수도 있다.
도 3a에 도시된 기화기 (318) 의 구현예에서, 제 1 가열 플래튼 (321) 은 제 1 가열기 어셈블리를 형성하기 위해 제 1 가열 엘리먼트 (324) 와 조합될 수도 있다. 제 1 가열 엘리먼트 (324) 는 전기 가열 플레이트, 핫 플레이트, 가열 코일들, 또는 가열 플래튼 (321) 을 통해 그리고 제 1 기화기 플레이트 (102) 에 걸쳐서 열을 전도성으로 분배하도록 구성된 다른 디바이스와 같은 가열 엘리먼트일 수도 있다. 도 3a에 도시된 구현예에서, 제 1 가열 엘리먼트 (324) 는 제 1 가열 플래튼 (321) 을 전도성으로 가열하여, 제 1 가열 플래튼 (321) 의 온도를 상승시키고, 이는 나중에 제 1 기화기 플레이트 (102) 를 전도성으로 가열한다. 부가적인 또는 대안적인 실시예들에서, 제 1 가열 엘리먼트는 제 1 가열 플래튼 내부에 있을 수도 있고 또는 가열 플래튼의 외부에 부착된 별도의 컴포넌트의 일부이기 보다는 제 1 가열 플래튼에 통합될 수도 있다. 다른 구현예들에서, 제 1 가열 엘리먼트는 제 1 기화기 플레이트 내부에 있을 수도 있다. 이러한 구현예들에서, 기화기는 가열 플래튼들을 포함하지 않을 수도 있고 대신 제 1 기화기 플레이트의 채널들을 전도성으로 가열하는 제 1 가열 엘리먼트를 가질 수도 있다.
도 1a에 도시된 기화기의 구현예에서, 제 1 채널들은 단면이 사각형이고, 기화기가 조립될 때, 제 1 가열 플래튼 (321) 은 제 1 채널들의 사각형 단면의 일 측면을 구성한다. 제 1 채널들의 사각형 단면의 다른 3 개의 측면들은 제 1 기화기 플레이트 (102) 의 피처부들에 의해 구성된다. 기화기의 다른 구현예는 기화기 플레이트 내에 완전히 포함된 제 1 채널들을 가지거나, 제 1 가열 엘리먼트로 구성된 제 1 채널들의 측면을 2 개 이상 가질 수도 있다, 예를 들어, 제 1 채널들 (110) 은 가열 플래튼 (321) 내의 홈부들일 수도 있고 제 1 기화기 플레이트 (102) 는 편평할 수도 있고, 또는 가열 플래튼 (321) 및 제 1 기화기 플레이트 (102) 양자는 내부에 매칭하거나 상보적인 홈부들을 가질 수도 있다. 일부 구현예들에서, 제 1 기화기 플레이트 (102) 및 가열 플래튼 (321) 는 납땜될 수도 있고, 또는 그렇지 않으면 서로 반영구적으로 접합될 수도 있다. 그러나, 도시된 구현예는, 기화기로 하여금 유지 보수 및 세정을 위해 용이하게 분해되게 하는, 용이하게 분해가능하다. 제 1 채널들은 또한 원형 단면, 다각형 단면, 또는 삼각형 단면과 같이 상이한 단면을 가질 수도 있다.
제 2 가열 플래튼 (323) 은 제 1 기화기 플레이트 (102) 의 제 2 사이드에 조립될 수도 있고, 제 1 가열 플래튼 (321) 이 제 1 채널들 (110) 을 가열하기 위해 사용된 것과 대체로 동일한 방식으로 기화기 (318) 의 동작 동안 제 1 기화기 플레이트 (102) 의 제 2 채널들 (112) 을 가열하기 위해 사용될 수도 있다. 제 2 가열 플래튼 (323) 은, 제 1 가열 플래튼 (321) 이 제 1 기화기 플레이트 (102) 에 조립될 수도 있는 것과 동일한 다양한 방식으로, 제 1 기화기 플레이트 (102) 에 조립될 수도 있다. 제 2 가열 엘리먼트 (326) 는 또한 제 1 가열 엘리먼트 (324) 와 유사한 구성 및 기하 구조일 수도 있다.
제 2 가열 엘리먼트 (326) 는, 제 1 가열 엘리먼트 (324) 가 제 1 채널들 (110) 을 가열하는 방식과 유사한 방식, 즉, 제 2 가열 엘리먼트 (326) 가 제 2 가열 플래튼 (323) 을 가열하고, 이어서 제 2 채널들 (112) 로 열을 전도하는, 방식으로 제 1 기화기 플레이트 (102) 의 제 2 사이드 (106) 상에 위치된 제 2 채널들 (112) 을 가열할 수도 있다. 제 2 채널들 (112) 은 또한 제 1 채널들 (110) 이 구성된 방식과 유사한 방식으로 구성된다.
일부 구현예들에서, 기화는 프리커서로 하여금 캐리어 가스 플로우에 의해 기계적으로 전단 (shear) 되게 하는 방식으로 프리커서의 플로우 경로를 가로질러 캐리어 가스를 도입함으로써 또한 보조될 수도 있다. 이는 프리커서를 기화하는 것을 추가로 보조할 수도 있다. 이를 위해, 캐리어 가스 포트 (332) 는 기화기 (318) 의 동작 동안 캐리어 가스를 프리커서 플로우 경로로 도입하기 위해 사용될 수도 있다. 도시된 구현예에서, 캐리어 가스는 캐리어 가스 포트 (332) 내로 흐를 수도 있다. 이어서, 제 1 가열 어셈블리 (320) 내에서, 캐리어 가스는 예를 들어, (이하에서 보다 상세히 논의될) 도 6에 도시된 환형 채널 (650) 과 같은 캐리어 가스 매니폴드를 통해 흐를 수도 있고, 이어서 프리커서를 기계적으로 전단하고, 혼합하도록, 대응하는 가스 노즐들을 통해 제 1 홀들 내로 지향될 수도 있다. 진공 포트 (333) 는 2 개의 동심 시일 홈부들 사이의 진공 영역에 진공을 인가하기 위해 사용될 수도 있다. 이는, a) 프리커서가 시일부들을 지나 누설될 수도 있는 주변 공기에 의해 오염되지 않는다는 것을 보장하고, 그리고 b) 프리커서가 시일부들을 지나 주변 분위기로 누설되지 않는다 (프리커서들이 종종 독성일 수도 있어서, 위험할 수도 있음) 는 것을 보장할 수도 있다. 동심 시일 홈부들 및 진공 영역은 도 5에 보다 상세히 기술된다. 차압 시일링 시스템은 모든 구현예들에서 필수적이지 않을 수도 있고 또는 사용되지 않을 수도 있다; 그렇지 않다면, 진공 포트 (333) 및 관련된 피처부들은 나중에 생략될 수도 있다.
프리커서는 제 1 기화기 플레이트 (102) 의 제 1 유입부 영역 (114) 와 유체적으로 연통할 수도 있는, 플래튼 유입부 (328) 를 통해 제 1 유입부 영역으로 도입될 수도 있다. 도 3a에서, 플래튼 유입부 (328) 는 프리커서 소스에 부착될 수도 있는 튜브 및 피팅 (fitting) 의 형태를 취할 수도 있다. 프리커서는 플래튼 유입부 (328) 로 들어가고 이어서 다양한 제 1 채널들 (110) 로 분배되기 전에 제 1 유입부 영역 (114) 내로 흐를 수도 있다.
도 3b는 제 1 기화기 플레이트 (102) 및 2 개의 가열 플래튼들 (321 및 323) 을 갖는 예시적인 기화기의 또 다른 도면을 도시한다. 도 3b는 도 3a에 도시된 기화기 (318) 의 하면도를 도시한다. 도 3a에 도시된 기화기 (318) 의 컴포넌트에 부가하여, 도 3b는 또한 기화기 (318) 의 플래튼 유출부 (330) 를 도시한다.
플래튼 유출부 (330) 는 제 1 기화기 플레이트 (102) 의 제 1 유출부 영역 (116) 에 연결된 유체 통로일 수도 있다. 도 3b에서, 플래튼 유출부 (330) 는 또한 예를 들어, 반도체 프로세싱 툴의 가스 분배 샤워헤드 또는 가스 주입기에 부착될 수도 있는 피팅을 포함한다. 프리커서는 플래튼 유출부 (330) 를 통해 기화기 (318) 를 나갈 수도 있고 플래튼 유출부 (330) 를 나갈 때 부분적으로 가스이거나 완전히 가스일 수도 있다.
도 4는 기화기 플레이트 및 2 개의 가열 플래튼들을 갖는 예시적인 기화기의 분해 조립도이다. 도 4는 도 3a 및 도 3b로부터의 기화기 (318) 의 분해 조립도를 도시한다. 기화기 (318) 는 제 1 기화기 플레이트 (102), (제 1 가열 플래튼 (321) 및 제 1 가열 엘리먼트 (324) 를 포함하는) 제 1 가열 어셈블리 (320), (제 2 가열 플래튼 (323) 및 제 2 가열 엘리먼트 (326) 를 포함하는) 제 2 가열 어셈블리 (322), 캐리어 가스 포트 (332), 및 진공 포트 (333) 를 포함한다.
제 1 기화기 플레이트 (102), 제 1 가열 플래튼 (321), 제 2 가열 플래튼 (323), 제 1 가열 엘리먼트 (324), 제 2 가열 엘리먼트 (326), 캐리어 가스 포트 (332), 및 진공 포트 (333) 는 이전에 기술된 각각의 컴포넌트들과 유사하다. 도 4의 분해 조립도는 제 1 가열 어셈블리 (320) 및 제 2 가열 어셈블리 (322) 가 이격된 가열 플래튼들 및 가열 엘리먼트들을 갖는다는 것을 도시한다. 가열 플래튼들로부터 이격된 가열 엘리먼트들을 갖는다는 것은 상이한 가열 엘리먼트들로 하여금 기화기 구성의 가열 필요에 기초하여 가열 플래튼들과 조합될 수 있게 하고, 용이한 수리 및 서비스를 가능하게 하고, 그리고 기성품 컴포넌트들이 사용되게 하는 것을 포함하여, 많은 면에서 유리할 수도 있다. 가열 플래튼들은, 패스너들, 접착제들, 웰딩 (welding), 납땜 (brazing) 및 다른 부착 방법들의 사용을 통해 이격된 가열 엘리먼트들과 조립될 수도 있다. 다른 구현예들은 가열 플래튼들의 통합된 부분으로서 가열 엘리먼트들을 가질 수도 있고, 이 경우 가열 어셈블리들은 용이하게 분해될 수 없을 수도 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 기화기 (318) 는 플레이트-유사 컴포넌트들을 포함한다. 가열 엘리먼트들은 제 1 가열 어셈블리 (320) 및 제 2 가열 어셈블리 (322) 와 같은, 가열 어셈블리들을 형성하기 위해 가열 플래튼들에 장착될 수도 있다. 제 1 기화기 플레이트 (102), 제 1 가열 어셈블리 (320), 및 제 2 가열 어셈블리 (322) 는, 제 1 기화기 플레이트 (102) 의 제 1 사이드와 인터페이싱하는 제 1 가열 플래튼 (321) 및 제 1 기화기 플레이트 (102) 의 제 2 사이드와 인터페이싱하는 제 2 가열 플래튼 (323) 을 사용하여, 제 1 기화기 플레이트 (102) 가 제 1 가열 플래튼 (321) 과 제 2 가열 플래튼 (323) 사이에 있도록, 조립될 수도 있다. 제 1 기화기 플레이트 (102) 는, 패스너들, 접착제들, 및/또는 다른 부착 방법들 (다시, 패스너 홀들과 같은 피처부들은 이들 예에 도시되지 않지만, 이러한 피처부들은 기화기를 안전한 방식으로 함께 홀딩하도록 필요에 따라 배치될 수도 있다) 의 사용을 통해 제 1 가열 어셈블리 (320) 및 제 2 가열 어셈블리 (322) 와 조립될 수도 있다.
기화기 (318) 는 컴포넌트 부분들로 분해될 수도 있다. 예를 들어, 제 1 기화기 플레이트 (102) 는 기화기 (318) 로부터 비파괴적으로 제거될 수도 있다. 따라서, 제 1 기화기 플레이트 (102) 의 제 1 채널들 및 제 2 채널들은 제 1 기화기 플레이트 (102) 가 분해될 때 노출될 수도 있고, 따라서 세정을 위해 용이하게 액세스가능하다. 프리커서들이 시간에 따라 반도체 프로세싱 컴포넌트들에 디포짓들 (deposits) 을 남기는 경향이 있어서, 제 1 기화기 플레이트 (102) 를 비파괴적으로 제거하는 능력은, 원자화 노즐을 통해 프리커서를 라우팅하는 종래의 기화기들에서 가능한 것보다 이들 디포짓들을 제거하도록 제 1 기화기 플레이트 (102) 의 세정을 보다 용이하게 할 수도 있다 (원자화 노즐은 통상적으로 프리커서 플로우 경로의 길이를 따라 프리커서 플로우 경로에 액세스할 수 없기 때문에 세정하는 것이 용이하지 않을 수도 있다).
도 5는 예시적인 기화기의 캐리어 가스 및 프리커서 플로우 경로들의 개략도이다. 도 5는 기화기 (318) 의 단순화된 단면도이다. 도 5는 제 1 기화기 플레이트 (102), 제 1 가열 플래튼 (321) 및 제 1 가열 엘리먼트 (324) 를 갖는 제 1 가열 어셈블리 (320), 제 2 가열 플래튼 (323) 및 제 2 가열 엘리먼트 (326) 를 갖는 제 2 가열 어셈블리 (322), 플래튼 유입부 (328), 및 플래튼 유출부 (330) 를 도시한다. 작은, 검정색 화살표들은 프리커서의 플로우를 나타낸다. 하얀색 화살표들은 캐리어 가스의 플로우를 나타낸다. 큰, 회색 화살표들은 프리커서와 캐리어 가스의 혼합물의 플로우를 나타낸다.
제 1 기화기 플레이트 (102) 는 제 1 채널들 (110a 및 110b), 제 1 홀들 (108a 및 108b), 제 2 채널들 (112a 및 112b), 제 1 유입부 영역 (114), 및 제 1 유출부 영역 (116) 을 포함한다. 도 5에 도시된 제 1 기화기 플레이트 (102) 의 구성은 이전에 논의된 기화기 플레이트들의 구성과 유사하다.
프리커서는 먼저, 이전에 기술된 플래튼 유입부들과 구성이 유사한 플래튼 유입부 (328) 를 통해 그리고 제 1 유입부 영역 (114) 내로 흐를 수도 있다. 이어서 프리커서는 제 1 채널들 (110a 및 110b) (다른 제 1 채널들은 도시되지 않음) 로 분배될 수도 있다. 제 1 채널들 (110a 및 110b) 은 제 1 가열 플래튼 (321) 에 의해 가열될 수도 있다. 제 1 가열 플래튼 (321) 은 이전에 기술된 바와 유사한 방식으로 제 1 가열 엘리먼트 (324) 에 의해 가열될 수도 있다. 제 1 기화기 플레이트 (102) 는 제 1 가열 플래튼 (321) 에 의해 프리커서의 기화 온도 이상의 온도까지 전도성으로 가열될 수도 있다. 이어서 제 1 채널들의 가열된 벽들은 프리커서를 가열하고 프리커서의 적어도 일부를 기화시킬 수도 있다. 특정한 구현예들에서, 제 1 채널들은 프리커서의 끓는 점 이상이지만, 프리커서의 라이덴프로스트 온도 이하의 온도로 가열될 수도 있다.
특정한 구현예들에서, 프리커서는 제 1 채널들에서 완전히 기화되지 않을 수도 있다. 대신, 프리커서의 일부는 액체로서 제 1 홀들 (108a 및 108b) 내로 흐를 수도 있다. 액체 상태의 프리커서는 액체 액적들의 형태일 수도 있거나 액체 내에 혼입된 가스성 프리커서 버블들을 갖는 액체의 연속적인 스트림일 수도 있다. 프리커서가 제 1 홀들 (108a 및 108b) 을 통해 흐를 때, 캐리어 가스는 액체 프리커서들을 보다 작은 액적들로 전단하기 위해 도입될 수도 있다.
캐리어 가스는 캐리어 가스 노즐들 (535a 및 535b) 을 통해 도입될 수도 있다. 캐리어 가스 노즐들 (535a 및 535b) 은, 노즐들의 기하 구조를 통해, 프리커서를 액적들 (또는 프리커서가 이미 액적 형태라면 보다 작은 액적들) 로 전단하도록 제 1 홀들 (108a 및 108b) 내로 캐리어 가스의 플로우를 지향시킬 수도 있다. 노즐들의 기하 구조는 구체적인 구현예의 요건들에 따라 가변될 수도 있다. 캐리어 가스가 제 1 홀들 내로 주입되는 방법 및 이에 따른 노즐 기하 구조에 영향을 줄 수도 있는 인자들은 기화기 플레이트의 구성, 프리커서의 액적들의 예상 사이즈, 프리커서의 플로우 레이트, 캐리어 가스의 플로우 레이트, 제 1 채널의 길이 및 제 2 채널의 길이, 사용된 프리커서, 캐리어 가스의 속성, 가열 어셈블리들로부터의 가열 양, 등을 포함한다. 캐리어 가스 노즐들 (535a 및 535b) 은, 명목상 프리커서 플로우 경로에 대해 90 도 또는 실질적으로 90도와 같이 보다 작은 사이즈의 액적들로 프리커서의 액적들을 전단하기에 충분한 각도로 프리커서의 플로우 경로로 캐리어 가스를 주입할 수도 있다. 캐리어 가스는, 캐리어 가스 액적들이 캐리어 가스에 의해 보다 작은 액적들로 전단될 수 있는 한, 명목상 프리커서 플로우 경로에 대해 45 도 내지 90 도의 각도와 같이 다른 각도들로 주입될 수도 있다. 프리커서로의 캐리어 가스의 도입은 또한 프리커서만의 부분 압력과 비교하여, 보다 낮은 캐리어 가스와 프리커서 혼합물의 부분 압력으로 이끌 수도 있고, 이는 프리커서의 기화를 더 돕는다.
캐리어 가스는 기화기를 통해 주입기 플로우 채널들 (534a 및 534b) 을 경유하여 캐리어 가스 노즐들 (535a 및 535b) 로 흐른다. 주입기 플로우 채널들 (534a 및 534b) 은 도 5에 도시되지 않은 캐리어 가스 주입기 및/또는 캐리어 가스 소스에 부착될 수도 있다.
도 5의 구현예는 제 1 채널들 (110a 및 110b) 이 제 1 홀들 (108a 및 108b) 과 각각 만나는, "엘보우 (elbow)"에서 캐리어 가스를 프리커서에 도입한다. 다른 구현예들에서, 캐리어 가스는 홀들의 다른 영역들 또는 아마도, 제 1 채널들 및 제 2 채널들과 같이 홀들로부터 이격되어 도입될 수도 있다. 캐리어 가스 제트가 제 1 채널들 (110a 및 110b) 과 제 1 홀들 (108a 및 108b) 의 교차지점에 형성된 것과 같은 날카롭거나 상대적으로 날카로운 에지를 지나 흐를 수도 있도록 캐리어 가스의 도입은 보다 큰 크기로 액적들을 전단하는 것을 보조할 수도 있다. 예를 들어, 에지는 액적들이 충격을 받을 수도 있고 이에 따라 추가 원자화를 유발할 수도 있는 것에 대하여, 전단 표면으로서 기능할 수도 있다. 일반적으로, 캐리어 가스는, 캐리어 가스의 도입 직전에 프리커서의 플로우의 방향에 명목상으로 수직이거나 비스듬한 방향을 따라 캐리어 가스 노즐들을 나갈 수도 있다.
상기에 기술된 방식으로 캐리어 가스를 도입함으로써, 캐리어 가스는 실제로 프리커서를 원자화하도록 사용될 수도 있다. 그러나, 원자화 노즐을 통하여 프리커서를 지향시키는 종래의 기화기들과 달리, 이들 구현예들에서 프리커서는 캐리어 가스 노즐들을 통과할 필요가 없다. 이는 프리커서들이 원자화 노즐들을 통해 지향될 때 만나게 되는 빈번한 문제인, 캐리어 가스 노즐들이 막힐 (clogging) 가능성을 감소시킨다.
캐리어 가스가 프리커서에 도입되고 프리커서 액적들을 보다 작은 사이즈들로 전단한 후, 이어서 프리커서와 캐리어 가스의 혼합물은 제 1 홀들 (108a 및 108b) 및 제 2 채널들 (112a 및 112b) 로 흐를 수도 있다. 이어서 프리커서와 캐리어 가스 혼합물은 제 2 채널들 (112a 및 112b) 을 따라 제 1 유출부 영역 (116) 으로 흐를 수도 있다. 제 2 채널들 (112a 및 112b) 은 제 1 채널들 (110a 및 110b) 이 제 1 가열 플래튼 (321) 에 의해 가열되는 것과 동일한 방식으로 제 2 가열 플래튼 (323) 에 의해 가열될 수도 있다.
캐리어 가스와 프리커서 혼합물은 제 1 유출부 영역 (116) 으로부터 플래튼 유출부 (330) 로 흐름으로써 기화기를 나갈 수도 있다. 플래튼 유출부 (330) 는 이전에 기술된 플래튼 유출부들과 구성이 유사할 수도 있다.
도 5는 또한 기화기의 좌측에 진공 구역 (546) 및 시일 홈부들 (548a 내지 548d) 을 도시한다. 기화기의 우측에도 진공 구역 및 시일 홈부들이 포함되지만, 우측의 진공 구역 및 시일 홈부들은 도 5에서 별도로 주석을 달지 않았다. 시일 홈부들 (548a 내지 548d) 은 O-링들, C-시일부들 또는 W-시일부들과 같은 시일부 또는 시일부들을 포함할 수도 있다. 진공 구역 (546) 은 (도 5에는 미도시) 진공 포트에 유체적으로 연통될 수도 있다. 동작 동안, 진공 포트는 진공 구역 (546) 내에 진공을 생성하기 위해 진공 구역 (546) 을 배기할 수도 있다. 기화기의 동작 동안, 진공 구역 (546) 내의 진공은 시일부를 형성하는 것을 돕도록 시일 홈부들의 벽에 대해 눌리는 시일 홈부들 (548a 내지 548d) 내에서 시일부들을 인출할 (draw) 수도 있다. 시일부는 프리커서의 주변 분위기로의 누설 또는 프리커서를 오염시키는 주변 분위기로부터의 공기를 방지할 수도 있다. 임의의 주변 공기 또는 프리커서가 시일부들을 지나 누설되면, 진공은 이들이 모든 시일부들을 지나 누설되기 전에 이러한 오염물질들을 인출할 수도 있다.
도 6은 캐리어 가스 플로우 경로를 도시하기 위해 기화기 플레이트 및 가열 플래튼을 갖는 예시적인 기화기의 단면 및 분해 조립도이다. 도 6은 캐리어 가스가 기화기 내부에서 이동할 수도 있는, 예시적인 경로를 도시한다. 도 6의 화살표들은 캐리어 가스의 플로우 경로의 일부를 나타낸다.
도 6에서, 캐리어 가스는 캐리어 가스 포트 (332) 를 통해 들어간다. 캐리어 가스 포트 (332) 는 캐리어 가스의 소스에 부착될 수도 있다. 캐리어 가스는 캐리어 가스의 플로우 레이트가 높도록 고압으로 주입될 수도 있다. 캐리어 가스의 보다 높은 플로우 레이트는 프리커서 액적들의 전단을 보조할 수도 있다. 통상적으로, 캐리어 가스는 캐리어 가스 노즐들로부터 제 1 홀들 내로의 캐리어 가스 플로우가 차단된 (choked) 플로우 조건들 하에 있도록 충분히 높은 압력으로 공급될 수도 있다.
캐리어 가스는, 캐리어 가스 주입기 플로우 채널들 (634a 내지 634c) 로 주석이 달린, 다양한 캐리어 가스 주입기 플로우 채널들을 통해 캐리어 가스를 분배하기 위해 플레넘 또는 매니폴드로서 기능하는 환형 채널 (650) 내로 흐를 수도 있다. 도 6에 도시된 구현예에서, 선형 채널과 환형 채널 (650) 간의 전이부는 작은 사각형 개구부이다. 다른 구현예들은 선형 채널과 환형 채널 사이에 플로우의 관점에서 보다 덜 방해가 되는 전이부들을 가질 수도 있거나, 선형 채널 및/또는 환형 채널을 완전히 제거할 수도 있거나, 캐리어 가스의 플로우가 캐리어 주입기 가스 플로우 채널들의 기하 구조에 의해 차단되지 않는 구성들을 가질 수도 있다.
캐리어 가스 (하얀색 화살표들) 는 환형 채널 (650) 에 의해 다양한 캐리어 가스 주입기 플로우 채널들 (634a 내지 634c) 로 분배되고 이어서 캐리어 가스 노즐들 (635a 내지 635c) 을 통해 다양한 제 1 홀들 (108a 내지 108c) 내로 도입될 수도 있다. 다양한 캐리어 가스 노즐들 (635a 내지 635c) 은 도 6에 도시된 구현예에서 다양한 제 1 홀들의 중심 축을 따라 캐리어 가스를 명목상으로 지향시키도록 각각 배치된다. 캐리어 가스는 다양한 가스 노즐들을 통해 그리고, 캐리어 가스가 (제 1 채널들을 따르는 프리커서의 방사상 플로우를 검정색 화살표로 나타낸) 프리커서의 액적들을 보다 작은 액적들로 전단하는, 다양한 제 1 홀들 내로 흐를 수도 있다. 이어서 혼합된 캐리어 가스/프리커서는 제 1 홀들 (108) 을 통해 흐를 수도 있다 (회색 화살표들).
기화기의 다른 구현예들은 상이한 구성들을 갖는 캐리어 가스 분배 시스템들을 가질 수도 있다. 예를 들어, 캐리어 가스 노즐들은 대안적인 기하 구조들을 가질 수도 있고 이러한 분배 시스템들은 부가적인 플레넘들 또는 상이한 형상들의 플레넘들과 같은 다른 피처부들을 포함할 수도 있다.
기화기 (118) 의 상대적인 스케일의 일부 의미를 제공하기 위해, 기화기 (118) 의 다양한 피처부들이 다양한 치수 값들을 포함하여, 이하에 보다 상세히 기술된다. 이러한 치수 값들은 제한하는 것으로 이해되지 않고, 다양한 다른 치수 값들이 기화될 특정한 프리커서, 가열기들의 가열 용량, 채널들의 수, 등에 따라 사용될 수도 있다. 이하에 제공된 상세는 단순히 일 예를 나타내는 것으로 제공되었다.
예를 들어, 24 개의 제 1 채널들 (110) 및 24 개의 제 2 채널들 (112) 각각은 ~0.26 ㎟의 (장축에 직교하는) 단면적 및 ~10㎝의 길이를 가질 수도 있다. 제 1 홀들 각각으로 캐리어 가스를 주입하는, 24 개의 캐리어 가스 노즐들은 ~0.1 ㎟의 (캐리어 가스 플로우에 수직인) 최소 단면적을 각각 가질 수도 있다. 사용된 채널들의 수는 특정한 구현예에 따라 가변될 수 있다-24 개의 채널들이 본 예에서 사용되지만, 조건들이 보장되는 한 다른 수의 채널들이 또한 사용될 수도 있다.
동작 동안, (본 특정한 경우에서, 물을 사용하는 것과 비슷한) 액체 프리커서 는 ~0.035L/분 (전체적으로) 의 레이트로 제 1 채널들 (110) 로 흐를 수도 있고 캐리어 가스는 3L/분 (전체적으로) 의 훨씬 보다 빠른 레이트로 (가스 주입기 노즐들을 통해) 제 1 홀들 (108) 로 흐를 수도 있다. 일반적으로, 보다 높은 열 용량을 갖는 프리커서들은 보다 긴 길이들 및/또는 보다 큰 채널 표면적들을 갖는 채널들을 요구할 것이다. 프리커서의 플로우 레이트 및/또는 캐리어 가스는 또한 채널(들) 내에서의 체류 시간을 증가 또는 감소시키기 위해 가변될 수도 있다. 특정한 구현예들에서, 단면적, 채널들의 길이, 및 플로우 레이트는 보다 양호한 혼합 및 보다 양호한 열 확산을 유도하기 위해 프리커서의 플로우에 난기류를 유도하도록 설계될 수도 있다.
일부 구현예들에서, 기화기 플레이트는 제 1 사이드와 제 2 사이드 사이에 열 분리 (thermal isolation) 피처부 또는 내열성 피처부를 포함할 수도 있고, 따라서 기화기 플레이트의 제 1 사이드로부터 제 2 사이드로 (및 그 반대로) 의 열 플로우를 방해하는 열 플로우 제한 지점을 기화기 플레이트 내에 도입한다. 이는 기화기 플레이트의 제 1 채널들 및 제 2 채널들로 하여금 채널들의 두 세트들이 서로 유체 연통하고 기화기 플레이트 내에서 상대적으로 작은 거리로 이격된다는 사실에도 불구하고, 실질적으로 상이한 온도들로 유지되게 할 수도 있다. 예를 들어, 이러한 분리 피처부들은 제 1 채널들로 하여금 80 ℃로 유지되게 하고 제 2 채널들로 하여금 120 ℃로 유지되게 하고, 즉, 기화기 플레이트의 두께 사이에 ~40 ℃의 온도 차가 있다. 이러한 열 분리/내열성 피처부들은, 예를 들어, 기화기 플레이트의 제 1 사이드/제 2 사이드에 평행하고 및 서로 평행한 홀 축들을 갖는 기화기 플레이트의 폭을 통과하여 드릴링된 (drilled) (이 홀들은, 예를 들어, 건 드릴을 사용하여 드릴링될 수도 있다) 일련의 홀들을 포함할 수도 있다. 이러한 홀들은, 홀들이 기화기 플레이트 내의 플로우 경로들의 어떠한 부분과도 교차하지 않도록 (프리커서 및 캐리어 가스들의 누설을 방지하도록) 드릴링될 수도 있다. 원한다면, 기화기 플레이트로부터 다른 재료를 제거하기 위해, 부가적인 교차 홀들이 다른 방향들, 예를 들어, 초기 교차 홀들에 직교하여 부가될 수도 있다. 기화기 플레이트로부터 재료를 제거함으로써, 교차 홀들은 기화기 플레이트의 재료보다 훨씬 보다 높은 내열성을 갖는 에어 포켓들 (또는 다른 불연속부들) 을 도입하고, 이에 따라 기화기 플레이트를 통한 열 플로우가 감소된다. 물론, 예를 들어, 기화기 플레이트가 내부에 보이드 공간들을 갖도록 기화기 플레이트를 주조하고 (casting), 기화기 플레이트가 접합, 예를 들어, 기화기 플레이트 조각들 사이에 보이드 공간들을 형성하도록 함께 납땜되는, 2 조각들로 기화기 플레이트를 제작하는, 내열성 피처부들을 도입하기 위한 다른 방법들이 사용될 수도 있다. 이러한 온도 차는 또한, 이하에 보다 상세히 논의되는 바와 같이, 기화기 어셈블리 내에서 이격된 기화기 스테이지들 사이에서 실습될 수도 있다.
도 7은 2 개의 기화기 플레이트들 및 4 개의 가열 플래튼들을 갖는 또 다른 예시적인 기화기를 도시한다. 도 7의 기화기 (718) 는 제 1 기화기 어셈블리 (718a) 및 제 2 기화기 어셈블리 (718b) 를 포함한다. 제 1 기화기 어셈블리 (718a) 는 제 1 기화기 플레이트 (102a), 제 1 가열 플래튼 (321a), 제 1 가열 엘리먼트 (324a), 제 2 가열 플래튼 (323a), 제 2 가열 엘리먼트 (326a), 캐리어 가스 포트 (332a), 진공 포트 (333a), 및 플래튼 유입부 (328a) 를 포함할 수도 있다. 제 2 기화기 어셈블리 (718b) 는 제 2 기화기 플레이트 (102b), 제 3 가열 플래튼 (321b), 제 3 가열 엘리먼트 (324b), 제 4 가열 플래튼 (323b), 제 4 가열 엘리먼트 (326b), 캐리어 가스 포트 (332b), 및 진공 포트 (333b) 를 포함할 수도 있다. 제 1 기화기 어셈블리 (718a) 및 제 2 기화기 어셈블리 (718b) 는 커플링부 (736) 를 통해 유체적으로 연통할 수도 있다. 제 2 기화기 플레이트 (102b) 는 도 7에는 도시되지 않지만, 본 개시에 따른 기화기에 대해 이전에 기술된 각각 다양한 제 1 채널들, 다양한 제 1 홀들, 및 다양한 제 2 채널들과 유사한, 다양한 제 3 채널들, 다양한 제 2 홀들, 및 다양한 제 4 채널들을 포함할 수도 있다.
기화기 (718) 는 도 3a 및 도 3b에 도시된 2 개의 기화기들 (318) 의 조합이다. 도 7의 2 개의 기화기 어셈블리들 (718a 및 718b) 은 2 개의 기화기 스테이지들로서 간주될 수도 있고 커플링부 (736) 에 의해 연결된다. 기화기 (718) 의 특정한 구현예들에서, 본 명세서에서 또한 제 1 기화기 스테이지 (718a) 라고 하는, 제 1 기화기 어셈블리 (718a) 의 특정한 컴포넌트들은 끓는 점 이상이지만 프리커서의 라이덴프로스트 온도 이하의 온도로 가열될 수도 있다. 이러한 구현예들에서, 본 명세서에서 또한 제 2 기화기 스테이지 (718b) 라고 하는, 제 2 기화기 어셈블리 (718b) 의 특정한 컴포넌트들은 제 1 기화기 어셈블리가 가열되는 온도보다 높은 30 내지 300 ℃의 온도와 같은, 제 1 기화기 어셈블리가 가열되는 온도보다 훨씬 보다 높은 온도로 가열될 수도 있다. 특정한 구현예들에서, 제 1 기화기 어셈블리의 채널들은 80 ℃로 가열될 수도 있고, 한편 제 2 기화기 어셈블리의 채널들은 120 ℃로 가열될 수도 있다. 특정한 구현예들에서, 제 2 기화기 어셈블리 (718b) 는 제 1 기화기 어셈블리 (718a) 가 가열되는 온도보다 훨씬 보다 높은 80 ℃의 온도로 가열될 수도 있다 (이는 제 1 기화기 스테이지는 여전히 라이덴프로스트 온도 이하의 온도로 가열될 수도 있지만, 제 2 기화기 스테이지는 라이덴프로스트 온도 이상으로 가열되게 할 수도 있다). 특정한 이러한 구현예들에서, 캐리어 가스는 프리커서와 캐리어 가스의 혼합물이 기화기 어셈블리 (718b) 로 들어가기 전에 보다 작은 사이즈로 프리커서의 액적들을 전단하기 위해 캐리어 가스 포트들 (332a) 을 통해 도입될 수도 있다.
커플링부 (736) 는 프리커서 또는 프리커서와 캐리어 가스의 혼합물의 플로우가 커플링부 바디 내부의 채널 또는 다양한 채널들을 통해 제 1 기화기 플레이트 (102a) 의 제 1 유출부 영역으로부터 제 2 기화기 플레이트 (102b) 의 제 2 유입부 영역으로 흐르게 하는 플로우 경로를 제공할 수도 있다. 특정한 구현예들에서, 커플링부 (736) 가 또한 가열될 수도 있다. 커플링부 (736) 는, 예를 들어, 플래튼 유출부 (330a) (도시되지 않지만, 제 1 기화기 스테이지 (718a) 에 대하여 도 3b의 플래튼 유출부 (330) 에 대응함) 와 플래튼 유입부 (328b) (도시되지 않지만, 제 1 기화기 스테이지 (718a) 에 대하여 도 3a의 플래튼 유입부 (328) 에 대응함) 를 유체적으로 연통하는 짧은 길이의 튜빙 (tubing) 과 같이 단순할 수도 있다. 이러한 짧은 길이의 튜빙은 캐리어 가스/프리커서 혼합물의 냉각 (및 이에 따라 응결) 을 방지하기 위해 절연될 수도 있고 또는 예를 들어, (증발을 더 보조하기 위해) 저항성 가열 블랭킷 또는 다른 가열기를 사용하여 가열될 수도 있다. 도 7에 도시된 기화기 (718) 의 구현예에서, 커플링부 (736) 는, 커플링부 (736) 둘레에 위치된 가열기 슬리브를 통해 가열되지만, 다른 구현예들은 가열되지 않은 커플링부들을 포함할 수도 있고 또는 다른 수단을 통해 커플링부를 가열할 수도 있다.
기화기의 다양한 구현예들은 다양한 스테이지들에서 캐리어 가스를 프리커서에 도입할 수도 있다. 예를 들어, 기화기 (718) 의 일부 구현예들에서, 캐리어 가스는 기화기 스테이지 (718b) 에는 도입되지만 기화기 스테이지 (718a) 에는 도입되지 않을 수도 있다. 이러한 구성에서, 프리커서는, 제 2 기화기 스테이지 (718b) 내에서의 캐리어 가스의 도입을 통한 기계적으로 전단되기 전에, 전체 제 1 기화기 스테이지 (718a) 에 걸친 프리커서의 기화 온도 이상 그리고 라이덴프로스트 온도 이하의 온도의 열의 인가로 인해 증발되게 될 수도 있다. 다른 구성들에서, 캐리어 가스는 제 1 기화기 스테이지 (718a) 내로 도입될 수도 있고, 추가의 캐리어 가스는 제 2 기화기 스테이지 (718b) 로 도입되지 않을 수도 있다. 또 다른 구현예들에서, 캐리어 가스는 기화기 스테이지들 (718a 및 718b) 양자에 도입될 수도 있다. 필요하다면, 부가적인 기화기 스테이지들이 도시된 듀얼 스테이지 구현예에 연속하여 부가될 수도 있고, 스테이지 각각은 캐리어 가스의 맞춤된 (tailored) 도입을 허용하도록 구성될 수도 있고, 예를 들어, 일부 스테이지들은 캐리어 가스를 도입할 수도 있지만, 다른 스테이지들은 도입하지 않을 수도 있다. 기화기 (718) 는 임의의 전술한 위치들에 캐리어 가스를 전달하도록 구성될 수도 있고, 특정한 구성들에서 전술한 위치들 어디에도 전달하지 않거나, 일부에 전달하거나 모두에 전달할 수도 있다. 스테이지 각각은 또한 상이한 온도들로 가열될 수도 있고, 기화 요건들 및 프리커서에 따라 필요할 수도 있다.
도 8a는 나선형 제 1 채널들을 갖는 예시적인 기화기 플레이트의 상면도이다. 기화기 플레이트 (802a) 는 제 1 사이드 (804a), (제 1 홀 (808a) 로 주석이 달린) 복수의 제 1 홀들, (제 1 채널 (810a) 로 주석이 달린) 복수의 제 1 채널들, 및 제 1 유입부 영역 (814a) 을 포함한다. 기화기 플레이트 (802a) 의 제 2 사이드는 도 8a에 도시되지 않았다. 제 2 사이드는 복수의 제 2 채널들 및 다른 피처부들을 포함할 수도 있다. 복수의 제 2 채널들은 나선형 패턴으로 배열될 수도 있고, 또는 다른 기하 구조들로 배열될 수도 있다.
기화기 플레이트 (802a) 의 제 1 채널들은 나선형 패턴으로 배열된다. 나선형 패턴은 많은 가능한 대안적인 제 1 채널 구성들 중 하나이다. 나선형 패턴 제 1 채널들은, 제 1 채널들에 대해, 기화기 플레이트 (102) 에 대하여 상기에 논의된 방사상 채널들 상에서의 체류 시간을 상당히 증가시킬 수도 있는 보다 효과적인 길이를 가능하게 할 수도 있다. 그러나, 나선형 패턴으로 인해, 소정의 면적 (나선형이라면, 예를 들어, 충분한 수의 회전들) 내에서 지지될 수도 있는 채널들의 수에 대응하는 감소가 있을 수도 있다. 방사상 제 1 채널들의 길이와 비교하여 보다 효과적인 길이의 제 1 채널들은 프리커서로 하여금 제 1 홀들에 도달하기 전의 보다 긴 시간 기간 동안 가열되게 할 수도 있고, 프리커서로의 전도성 열 전달을 위해 보다 많은 시간을 허용한다.
스케일의 일부 추가적인 감각을 제공하기 위해, 나선형 채널 기화기 플레이트의 일 구현예와 연관된 일부 구체적인 치수들이 이하에 제공되고, 물론, 이들 치수들은 단순히 예시를 목적으로 하고, 다른 구현예들은 사용된 구체적인 프리커서 및 다른 고려사항들에 따라, 다른 치수 값들을 가질 수도 있다.
예를 들어, 4 개의 제 1 채널들 (810) 은 ~1.75 ㎟일 수도 있고 (직선의 방사상 채널들에 대해 상기에 논의된 10 ㎝ 대신) 75 ㎝의 채널 길이를 가질 수도 있다. 앞선 예에 대하여 상기에 논의된 바와 유사한 플로우 및 온도 조건들 하에서, 이러한 배열은 물과 같은 유체의 완전하거나 거의 완전한 증발을 생성할 수도 있다. 물론, 일부 조정이 다른 프리커서들 또는 목표된 증발 조건들에 대해 요구될 수도 있다.
도 8b는 카운터보어 제 1 채널을 갖는 예시적인 기화기 플레이트의 등축도이다. 기화기 플레이트 (802b) 는 제 1 사이드 (804b), 복수의 제 1 홀들 (808b), 카운터보어 제 1 채널 (810b), 및 제 1 유입부 영역 (814b) 을 포함한다. 기화기 플레이트 (802b) 의 제 2 사이드는 도 8a에 도시되지 않았다. 제 2 사이드는 제 1 채널 (810b) 과 유사한 제 2 채널 또는 본 명세서에서 앞서 기술된 바와 같은 복수의 제 2 채널들, 뿐만 아니라 다른 피처부들을 포함할 수도 있다.
카운터보어 제 1 채널 (810b) 은 매우 넓고 편평하지만, 얇은 제 1 채널이다. 사실, 이 단일 채널은 상기에 논의된 앞선 예들에 대하여 논의된 다수의 제 1 채널들을 대체한다. 도시된 바와 같이, 제 1 채널 (810b) 은 대략 제 1 홀들 (808b) 의 최외곽 둘레부들 사이의 최대 거리만큼 큰 외측 즉경을 갖는 큰 카운터보어를 가질 수도 있다 (따라서, 제 1 홀들 (808b) 은 일반적으로 카운터보어된 영역의 둘레부를 따라 위치될 수도 있다). 이러한 구현예들에서, 제 1 유입부 영역 (814b) 및 제 1 채널 (810b) 은 서로 완전히 제거되지 않을 수도 있고, 예를 들어, 제 1 유입부 영역 (814b) 은 단순히 프리커서가 제 1 채널 (810b) 내로 흐르는 곳에 위치된 제 1 채널 (810b) 의 하위부분일 수도 있다. 이어서 프리커서는 제 1 홀들 (808b) 을 향하는 모든 방향들에서 방사상 외측으로 흐를 것이다. 이러한 방사상 플로우는, 예를 들어, 카운터보어된 영역 내에서 대략 직경의 중간에 위치된 8 개의 상승된 돌기들 (bosses) 과 같은 상승된 돌기 피처부들에 의해 중단될 수도 있다. 이러한 상승된 돌기들은 사용된 가열 플래튼들과 기화기 플레이트 (802b) 사이에 열을 전달하기 위한 열 전도 도관들로서 기능할 수도 있고; 이는 기화기 플레이트 (802b) 내의 온도가 보다 방사상으로 균일하게 하는 것을 도울 수도 있다. 카운터보어 제 1 채널 (810b) 의 넓고 편평하지만, 얇은 기하 구조는 복수의, 길고, 얇은 채널들과 비교하여, 훨씬 보다 적은 플로우 압력 손실을 가능하게 할 수도 있다. 카운터보어 기하 구조는 기화기 플레이트로 하여금 또한 다수의 작고, 얇은 채널들을 갖는 기화기 플레이트들보다 용이하게 제조될 수 있게 할 수도 있다.
도 8a 및 도 8b는 2 개의 대안적인 제 1 채널 기하 구조들의 예들이다. 대안적인 기하 구조들은 또한 제 2 채널, 제 3 채널, 제 4 채널, 등과 같은 다른 채널들에 의해 사용될 수도 있다. 채널들의 기하 구조는 프리커서, 플로우 레이트, 및 요구되는 열의 양에 따라 가변될 수도 있다. 채널들을 위한 다른 기하 구조들이 또한 기화기의 다른 구현예들과 함께 사용될 수도 있다.
도 9는 예시적인 기화기의 동작 동안 예시적인 제 1 채널을 따라 이동하는 프리커서의 예시적인 온도 플롯이다. 도 9의 x-축은 제 1 채널을 따르는 거리에 대응하는 한편, y-축은 프리커서의 온도에 대응한다. 도 9에 기술된 구현예의 제 1 채널은 가열될 수도 있고 가열된 제 1 채널은 프리커서가 제 1 채널을 따라 이동함에 따라 프리커서의 온도를 상승시킨다. 제 1 채널은 프리커서의 끓는점 이상이지만, 프리커서의 라이덴프로스트 온도 이하인 온도로 가열될 수도 있다. 그래프의 가장 왼쪽 지점은 프리커서가 들어가는 곳이다. 프리커서는 프리커서의 끓는점 이하의 온도로 제 1 채널에 처음으로 들어갈 수도 있다. 프리커서가 제 1 채널의 길이를 따라 이동함에 따라, 프리커서는 프리커서의 끓는점 이상이지만, 프리커서의 라이덴프로스트 온도 이하인 평형 온도에 도달할 수도 있다. 도 9의 예시적인 제 1 채널을 통해 흐르는 프리커서의 적어도 일부는, 제 1 채널이 프리커서의 끓는점 이상의 온도로 가열되기 때문에 기화될 수도 있다.
끓는점과 라이덴프로스트 온도 사이의 온도 범위는 도 9에서 크로스-해칭된 (cross-hatched) 구역이다. 제 1 채널이 라이덴프로스트 온도 이상으로 가열되면, 프리커서는 라이덴프로스트 효과를 겪을 수도 있다. 앞서 논의된 바와 같이, 가열된 바디와 접촉하는 액체가, 나중에 액체와 가열된 바디 사이에 갇히는 증기의 절연층을 생성할 때, 라이덴프로스트 효과가 발생하고, 따라서 액체로의 열 전달량을 감소시키고 라이덴프로스트 온도 이하와 비교하여 증발 레이트를 저감한다. 라이덴프로스트 효과는 액체를 끓이는데 필요한 시간을 연장시키고 프리커서의 완전한 기화에 장애가 될 수도 있다. 끓는점 이상이지만, 프리커서의 라이덴프로스트 온도 이하의 온도로 가열된 제 1 채널을 갖는 것은 다양한 종래의 상업적인 기성품 기화기들과 비교하여, 주어진 기화기 스테이지 내에서 기화되는 프리커서의 양을 증가시키게 할 수도 있다.
도 10은 예시적인 기화기의 제 1 채널 및 제 1 홀을 통해 이동하는 프리커서 액적들의 예시적인 그래픽 표현이다. 도 10은 제 1 홀 (1008), 제 1 채널 (1010), 구역 (1038) 내에 프리커서 액적들의 그룹, 및 구역 (1040) 내에 전단 후 프리커서 액적들의 그룹을 도시한다.
도 10에서, 구역 (1038) 내의 프리커서 액적들의 그룹은 제 1 채널 (1010) 의 우측으로부터 좌측을 향해 이동한다. 제 1 채널 (1010) 은 도10에 도시된 구현예에서 가열될 수도 있고 프리커서 액적들의 일부는 제 1 홀 (1008) 에 도달하기 전에 기화될 수도 있다. 도 10은 프리커서의 일부가 기화되었더라도 기화된 프리커서를 강조하지 않는다.
캐리어 가스는 프리커서 액적들을 보다 작은 사이즈로 전단하기 위해 구역 (1038) 과 구역 (1040) 사이의 프리커서에 도입될 수도 있다. 캐리어 가스가 도입되고 프리커서 액적들을 전단한 후, 구역 (1038) 과 구역 (1040) 간의 프리커서 액적 사이즈들을 비교하여 도시된 바와 같이, 프리커서 액적들은 사이즈가 보다 작을 수도 있다. 보다 작은 프리커서 액적들은 프리커서의 보다 용이한 기화를 가능하게 할 수도 있다. 특정한 구현예들에서, 프리커서 액적들이 캐리어 가스에 의해 보다 작은 사이즈로 전단된 후, 프리커서는 부가적인 가열된 채널들을 통해 흐를 수도 있다. 이러한 가열된 채널들은, 보다 작은 액적들이 보다 낮은 표면 장력을 갖고 따라서 라이덴프로스트 효과에 대해 보다 저항성이기 때문에, 제 1 채널의 온도와 비교하여 훨씬 보다 높은 온도로 가열될 수도 있다. 프리커서의 보다 작은 액적 사이즈들은 보다 큰 볼륨의 프리커서의 기화를 가능하게 할 수도 있다. 또한, 다른 구현예들에서, 캐리어 가스는 캐리어 가스가 주입된 후 프리커서의 플로우 레이트를 상승시킬 수도 있다.
본 명세서에 기술된 장비는 장비의 다양한 다른 부분들, 예를 들어, 반도체 프로세싱 툴에서 반도체 프로세싱 챔버와 연결될 수도 있다. 통상적으로, 본 명세서에 기술된 바와 같은 기화기는 제어기와 연결될 수도 있고, 제어기는 기화기의 일부일 수도 있거나 예를 들어, 상기에 논의된 가열 엘리먼트들 및/또는 프리커서 플로우, 캐리어 가스 플로우, 퍼지 플로우, 및/또는 진공 인가를 제어하기 위한 플로우 제어기들 또는 밸브들과 같은, 기화기의 다양한 엘리먼트들과 통신가능하게 접촉하는 이격된 컴포넌트일 수도 있다. 이러한 제어기는 하나 이상의 프로세서들 및, 가열 엘리먼트들 및 주어진 반도체 프로세스를 위해 프리커서의 목표된 정도의 기화를 제공하기 위한 (플로우 제어기들 및/또는 밸브들과 같은) 잠재적으로 다른 기화기 관련 장비를 포함하여, 기화기를 제어하기 위한 인스트럭션들을 저장하는 메모리를 포함할 수도 있다. 인스트럭션들은, 예를 들어, 제 1 채널들 및/또는 제 2 채널들의 목표된 벽 온도 (온도들은 기화기 플레이트 또는 가열 플래튼들 내에 삽입될 수도 있는 써모커플들 또는, 채널들의 추정된 벽 온도에 대한 피드백을 획득하기 위해 사용될 수도 있는 다른 온도 센서들의 사용을 통해 모니터링될 수도 있다) 를 유지하기 위해 가열 엘리먼트들을 제어하기 위한 인스트럭션들, 프리커서 및/또는 캐리어 가스를 흘리기 위한 속도를 제어하기 위한 인스트럭션들, 및 예를 들어, 임의의 커플링 가열기 엘리먼트들 및 임의의 제 3 또는 제 4 가열 엘리먼트들과 같은 임의의 부가적인 가열 엘리먼트들을 제어하기 위한 인스트럭션들을 포함할 수도 있다. 상기에 논의된 바와 같이, 제어기는 통상적으로 하나 이상의 메모리 디바이스들 및 장치가 본 개시에 따른 방법을 수행하도록 인스트럭션들을 실행하기 위해 구성된 하나 이상의 프로세서들을 포함할 수도 있다. 본 개시에 따른 프로세스 동작들을 제어하기 위한 인스트럭션들을 포함하는 머신 판독가능한 매체가 시스템 제어기에 커플링될 수도 있다.
본 명세서에서 상기에 기술된 장치/프로세스는 예를 들어 반도체 디바이스들, 디스플레이들, LED들, 광전 패널들 등의 제조 또는 가공을 위한 리소그래피 패터닝 툴들 또는 프로세스들과 함께 사용될 수도 있다. 통상적으로, 이러한 툴들/프로세스들은 반드시 그러한 것은 아니지만 공통 제조 시설 내에서 함께 사용 또는 수행될 것이다. 막 리소그래피 패터닝은 통상적으로 각각 다수의 가능한 툴을 사용하여 실현되는 다음의 단계들 중 몇몇 또는 모두를 포함하고, 이 단계들은 (1) 스핀 온 또는 스프레이 온 툴을 사용하여 워크피스, 즉, 기판 상에 포토레지스트를 도포하는 단계, (2) 고온 플레이트 또는 노 또는 UV 경화 툴을 사용하여 포토레지스트를 경화하는 단계, (3) 웨이퍼 스텝퍼와 같은 툴을 사용하여 포토레지스트를 가시광선 또는 자외선 또는 x 선 광에 노출시키는 단계, (4) 습식 벤치 (wet bench) 와 같은 툴을 사용하여 레지스트를 선택적으로 제거하여 이를 패터닝하도록 포토레지스트를 현상하는 단계, (5) 건식 또는 플라즈마 보조 에칭 툴을 사용하여 레지스트 패턴을 그 아래의 막 또는 워크피스에 전사하는 단계 및 (6) RF 또는 마이크로웨이브 플라즈마 레지스트 스트립퍼 (stripper) 와 같은 툴을 사용하여 레지스트를 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
임의의 특정한 기술된 구현예들의 피처부들이 서로 호환되지 않게 명시적으로 식별되거나 주변 문맥이 이들이 상호 배타적이고 상보적이고/이거나 지원성 감각로 용이하게 조합가능하지 않다는 것을 암시하지 않는 한, 본 개시의 전체는 이들 상보적인 구현예들의 구체적인 피처부들이 하나 이상의 종합적이지만, 약간 상이한 기술적 솔루션들을 제공하기 위해 선택적으로 결합될 수 있다고 구상하고 고려한다는 것이 또한 이해될 것이다. 따라서, 상기 기술은 단지 예로서 주어졌고 상세들에 대한 수정들이 본 개시의 범위 내에서 이루어질 수도 있다는 것이 더 이해될 것이다.
Claims (34)
- 제 1 기화기 스테이지를 포함하는 기화기에 있어서,
상기 제 1 기화기 스테이지는:
제 1 유입부 영역;
제 1 유출부 영역;
제 1 기준 평면을 관통하는 복수의 제 1 홀들;
하나 이상의 제 1 채널들로서, 제 1 채널 각각은 상기 제 1 유입부 영역을 상기 제 1 홀들 중 하나 이상과 유체적으로 연결시키는, 상기 하나 이상의 제 1 채널들; 및
하나 이상의 제 2 채널들로서, 제 2 채널 각각은 상기 제 1 유출부 영역을 상기 제 1 홀들 중 하나 이상과 유체적으로 연결시키는, 상기 하나 이상의 제 2 채널들을 포함하고,
상기 하나 이상의 제 1 채널들은 상기 하나 이상의 제 2 채널들로부터 상기 제 1 기준 평면의 반대편 측면 상에 놓여 있고,
상기 제 1 유입부 영역은 상기 제 1 유출부 영역으로부터 상기 제 1 기준 평면의 반대편 측면 상에 놓여 있고,
상기 제 1 유입부 영역 및 상기 제 1 유출부 영역은 상기 제 1 기준 평면에 수직인 방향을 따라 보았을 때 서로 오버래핑하고, 그리고
제 1 홀 각각은 상기 제 1 기준 평면에 평행한 방향에서 상기 제 1 유입부 영역 및 상기 제 1 유출부 영역으로부터 오프셋된, 기화기. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 기화기 스테이지는 제 1 가열 어셈블리를 더 포함하고,
상기 제 1 가열 어셈블리는:
상기 하나 이상의 제 1 채널들에 열을 제공하도록 구성된 제 1 가열 플래튼, 및
상기 제 1 가열 플래튼을 가열하도록 구성된 제 1 가열 엘리먼트를 포함하는, 기화기. - 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 가열 엘리먼트는 상기 제 1 가열 플래튼과 열-전도성 접촉하는 가열 플레이트인, 기화기. - 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 가열 플래튼은 플래튼 유입부 홀을 더 포함하고, 그리고
상기 플래튼 유입부 홀은 상기 제 1 유입부 영역과 유체적으로 연결된, 기화기. - 제 2 항에 있어서,
제 2 가열 어셈블리를 더 포함하고,
상기 제 2 가열 어셈블리는:
상기 하나 이상의 제 2 채널들에 열을 제공하도록 구성된 제 2 가열 플래튼, 및
상기 제 2 가열 플래튼을 가열하도록 구성된 제 2 가열 엘리먼트를 포함하고,
상기 하나 이상의 제 1 채널들, 상기 하나 이상의 제 2 채널들, 및 상기 제 1 홀들은 상기 제 1 가열 플래튼과 상기 제 2 가열 플래튼 사이에 개재되는 (interposed), 기화기. - 제 5 항에 있어서,
상기 제 2 가열 플래튼은 플래튼 유출부 홀을 더 포함하고, 그리고
상기 플래튼 유출부 홀은 상기 제 1 유출부 영역과 유체적으로 연결된, 기화기. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 기화기 스테이지는 제 1 측면과 제 2 측면 사이의 가열 엘리먼트를 포함하는 제 1 기화기 플레이트를 포함하고,
상기 하나 이상의 제 1 채널들은 상기 제 1 측면에 있고, 그리고
상기 하나 이상의 제 2 채널들은 상기 제 2 측면에 있는, 기화기. - 제 1 항에 있어서,
하나 이상의 캐리어 가스 주입기 플로우 채널들을 더 포함하고,
상기 캐리어 가스 주입기 플로우 채널들 각각은 캐리어 가스 주입기 플로우 채널 제 1 단부 및 캐리어 가스 주입기 플로우 채널 제 2 단부를 포함하고,
상기 캐리어 가스 주입기 플로우 채널들 각각은 캐리어 가스를 흘리도록 구성되고; 그리고
상기 캐리어 가스 주입기 플로우 채널 제 2 단부들 각각은 상기 제 1 채널들 중 하나, 상기 제 2 채널들 중 하나, 또는 상기 제 1 홀들 중 하나로 종단되는, 기화기. - 제 8 항에 있어서,
상기 캐리어 가스 주입기 플로우 채널 제 2 단부들 각각은 제 1 홀로 종단되는, 기화기. - 제 8 항에 있어서,
캐리어 가스 주입기를 더 포함하고,
상기 캐리어 가스 주입기는 상기 하나 이상의 상기 캐리어 가스 주입기 플로우 채널들로 캐리어 가스를 주입하도록 구성된, 기화기. - 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
하나 이상의 가스 주입기 플로우 채널들을 더 포함하고,
가스 주입기 플로우 채널 각각은 상기 제 1 기준 평면에 실질적으로 직교하는 방향으로 상기 제 1 홀들 중 하나로 가스를 플로우하도록 구성된, 기화기. - 제 11 항에 있어서,
가스 플레넘 (gas plenum); 및
가스 유입부를 더 포함하고,
상기 가스 플레넘은 상기 가스 유입부와 상기 하나 이상의 가스 주입기 플로우 채널들을 유체적으로 연결시키고, 그리고
상기 가스 유입부는 가스 공급부와 연결되도록 구성되는, 기화기. - 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하나 이상의 제 1 채널들의 제 1 채널 각각은 대응하는 선형 경로 (linear path) 를 따르는, 기화기. - 제 13 항에 있어서,
환형 배열 (circular array) 로 배열된 복수의 제 1 채널들이 존재하는, 기화기. - 제 13 항에 있어서,
상기 하나 이상의 제 2 채널들의 제 2 채널 각각은 대응하는 선형 경로를 따르는, 기화기. - 제 15 항에 있어서,
환형 배열 (circular array) 로 배열된 복수의 제 1 채널들이 존재하는, 기화기. - 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하나 이상의 제 1 채널들의 제 1 채널 각각은 대응하는 비-선형 경로 (non-linear path) 를 따르는, 기화기. - 제 17 항에 있어서,
상기 하나 이상의 제 2 채널들의 제 2 채널 각각은 대응하는 비-선형 경로를 따르는, 기화기. - 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
복수의 제 1 채널들이 존재하고, 제 1 채널 각각은 대응하는 나선 경로 (spiral path) 를 따르는, 기화기. - 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 2 개의 제 1 채널들 및 적어도 2 개의 제 2 채널들을 더 포함하고,
상기 제 1 채널들은 길이가 동일하고, 그리고
상기 제 2 채널들은 길이가 동일한, 기화기. - 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하나 이상의 제 1 채널들은 카운터보어 (counterbore) 제 1 채널만을 포함하고, 상기 카운터보어 제 1 채널은 상기 제 1 유입부 영역과 유체적으로 연결되고 상기 제 1 유입부 영역을 둘러싸는 제 1 환형 공간이고, 그리고
상기 제 1 홀들은 상기 제 1 환형 공간과 유체적으로 연결되고 상기 제 1 환형 공간의 외측 에지에 근접하는, 기화기. - 제 21 항에 있어서,
상기 제 1 환형 공간은 환형 패턴으로 배열된 상기 제 1 환형 공간 내에 복수의 제 1 상승된 돌기들 (raised bosses) 을 갖는, 기화기. - 제 21 항에 있어서,
상기 하나 이상의 제 2 채널들은 카운터보어 제 2 채널만을 포함하고, 상기 카운터보어 제 2 채널은 상기 제 1 유출부 영역과 유체적으로 연결되고 상기 제 1 유출부 영역을 둘러싸는 제 2 환형 공간이고, 그리고
상기 제 1 홀들은 상기 제 2 환형 공간과 유체적으로 연결되고 상기 제 2 환형 공간의 외측 에지에 근접하는, 기화기. - 제 23 항에 있어서,
상기 제 2 환형 공간은 환형 패턴으로 배열된 상기 제 2 환형 공간 내에 복수의 제 2 상승된 돌기들을 갖는, 기화기. - 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 2 기화기 스테이지를 더 포함하고,
상기 제 2 기화기 스테이지는:
제 2 유입부 영역;
제 2 유출부 영역;
제 2 기준 평면을 관통하는 복수의 제 2 홀들;
하나 이상의 제 3 채널들로서, 제 3 채널 각각은 상기 제 2 유입부 영역을 상기 제 2 홀들 중 하나 이상과 유체적으로 연결시키는, 상기 하나 이상의 제 3 채널들; 및
하나 이상의 제 4 채널들로서, 제 4 채널 각각은 상기 제 2 유출부 영역을 상기 제 2 홀들 중 하나 이상과 유체적으로 연결시키는, 상기 하나 이상의 제 4 채널들을 포함하고,
상기 하나 이상의 제 3 채널들은 상기 하나 이상의 제 4 채널들로부터 상기 제 2 기준 평면의 반대편 측면 상에 놓여 있고,
상기 제 2 유입부 영역은 상기 제 2 유출부 영역으로부터 상기 제 2 기준 평면의 반대편 측면 상에 놓여 있고,
상기 제 2 유입부 영역 및 상기 제 2 유출부 영역은 상기 제 2 기준 평면에 수직인 방향을 따라 보았을 때 서로 오버래핑하고, 그리고
제 2 홀 각각은 상기 제 2 기준 평면에 평행한 방향에서 상기 제 2 유입부 영역 및 상기 제 2 유출부 영역으로부터 오프셋된, 기화기. - 제 25 항에 있어서,
커플링부를 더 포함하고,
상기 커플링부는 상기 제 1 유출부 영역과 상기 제 2 유입부 영역을 유체적으로 연결시키는, 기화기. - 제 26 항에 있어서,
상기 커플링부는 상기 커플링부를 통해 흐르는 가스, 유체, 또는 이들의 혼합물들에 열을 전달하도록 구성된 커플링 가열기 엘리먼트를 더 포함하는, 기화기. - 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기화기는 12 내지 36 개의 제 1 채널들을 포함하는, 기화기n - 제 1 기화기 스테이지를 포함하는 기화기에 있어서,
상기 제 1 기화기 스테이지는:
제 1 유입부 영역;
제 1 유출부 영역;
하나 이상의 제 1 기화 채널들;
적어도 하나의 제 1 가열 엘리먼트; 및
제어기로서, 상기 제어기는 상기 적어도 하나의 제 1 가열 엘리먼트로 하여금 상기 하나 이상의 제 1 기화 채널들을 제 1 프리커서의 기화 온도와 상기 제 1 프리커서의 라이덴프로스트 (Leidenfrost) 온도 사이의 제 1 온도로 가열하게 하도록 구성되고,
상기 하나 이상의 제 1 기화 채널들은 제 1 기화기 바디의 내부에 있고, 그리고
상기 제 1 유입부 영역, 상기 제 1 유출부 영역, 및 상기 하나 이상의 제 1 기화 채널들은, 상기 제 1 유입부 영역 내로 흐르는 유체들이 상기 제 1 유출부 영역으로 상기 하나 이상의 제 1 기화 채널들을 따라 흐르게 하도록, 구성되는, 기화기. - 제 29 항에 있어서,
상기 제 1 기화기 스테이지는 제 1 측면 및 상기 제 1 측면과 반대편에 있는 제 2 측면을 갖는 제 1 기화 플레이트를 더 포함하고,
상기 제 1 기화 채널 각각은,
상기 제 1 측면에 의해 적어도 부분적으로 경계가 지어진 (bounded) 제 1 채널,
상기 제 2 측면에 의해 적어도 부분적으로 경계가 지어진 제 2 채널, 및
상기 제 1 채널과 상기 제 2 채널을 유체적으로 연결시키는 상기 제 1 기화 플레이트 관통하는 홀을 포함하는, 기화기. - 제 30 항에 있어서,
상기 제 1 기화기 스테이지는 세정을 위해 상기 제 1 기화 플레이트의 비파괴적 제거 (non-destructive removal) 를 허용하도록 구성되는, 기화기. - 제 30 항 또는 제 31 항에 있어서,
하나 이상의 제 1 캐리어 가스 주입기 플로우 채널들 및 하나 이상의 제 1 캐리어 가스 주입기들을 더 포함하고,
상기 하나 이상의 제 1 기화 채널들은 상기 제 1 기화기 스테이지에서 수 퍼센트의 제 1 프리커서를 기화시키도록 구성되고, 그리고
상기 하나 이상의 제 1 캐리어 가스 주입기 플로우 채널들은, 액체 상태인 상기 제 1 프리커서의 일부를 기계적으로 전단하기 위해 상기 하나 이상의 제 1 캐리어 가스 주입기들에 의해 주입된 캐리어 가스를 상기 제 1 기화 채널들 중 적어도 하나로 플로우하도록 구성되는, 기화기. - 제 29 항 내지 제 31 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 2 기화기 스테이지를 더 포함하고,
상기 제 2 기화기 스테이지는,
제 2 유입부 영역;
제 2 유출부 영역;
하나 이상의 제 2 기화 채널들; 및
적어도 하나의 제 2 가열 엘리먼트를 포함하고,
상기 하나 이상의 제 2 기화 채널들은 제 2 기화기 바디의 내부에 있고,
상기 제 2 유입부 영역은 상기 제 1 유출부 영역과 유체적으로 연결되고,
상기 제 2 유입부 영역, 상기 제 2 유출부 영역, 및 상기 하나 이상의 제 2 기화 채널들은, 상기 제 2 유입부 영역 내로 흐르는 유체들이 상기 제 2 유출부 영역으로 상기 하나 이상의 제 2 기화 채널들을 따라 흐르게 하도록, 구성되고, 그리고
상기 제어기는 상기 제 2 가열 엘리먼트로 하여금 상기 하나 이상의 제 2 기화 채널들을 상기 제 1 온도보다 높은 제 2 온도로 가열하게 하도록 구성되는, 기화기. - 제 33 항에 있어서,
적어도 하나의 커플링 채널을 갖는 커플링부를 더 포함하고,
상기 적어도 하나의 커플링 채널은 상기 제 1 유출부 영역 및 상기 제 2 유입부 영역에 유체적으로 연결되는, 기화기.
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