KR102487725B1 - 모듈형 기화기 - Google Patents

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KR102487725B1
KR102487725B1 KR1020160010641A KR20160010641A KR102487725B1 KR 102487725 B1 KR102487725 B1 KR 102487725B1 KR 1020160010641 A KR1020160010641 A KR 1020160010641A KR 20160010641 A KR20160010641 A KR 20160010641A KR 102487725 B1 KR102487725 B1 KR 102487725B1
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아란 엠. 숍
콜린 에프. 스미스
에드워드 성
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램 리써치 코포레이션
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Abstract

프로세스 유체를 기화하기 위한 개선된 기화기가 제공된다. 기화기는 스택된 플레이트들로부터 어셈블될 수도 있고, 상대적으로 큰 벽-면적-대-단면-플로우-면적 비를 갖는 하나 이상의 플레넘들을 포함할 수도 있다. 기화기는 전구체의 기화 온도보다 높은 온도로 플레넘들을 가열하도록 구성된 하나 이상의 가열 엘리먼트들을 구비할 수도 있다. 플레넘들 중 적어도 일부는 전구체의 기화 온도보다 높은 온도로 가열될 수도 있지만, 전구체의 Leidenfrost 온도 미만일 수도 있다. 복수의 스택된 플레이트 장치는 필요하다면, 완전한 기화를 달성하기 위해 직렬로 함께 동시에 작동할 (ganged) 수도 있다. 기화기들은 세정 및 유지보수를 위해 용이하게 디스어셈블가능할 수도 있다 (disassembleable).

Description

모듈형 기화기{MODULAR VAPORIZER}
특정한 반도체 제작 프로세스들은 전구체들이 반도체 프로세싱 챔버들 내로 도입되기 전에 기화될 것을 요구한다. 전구체들은 종종 액체 형태로 제공되고, 따라서 기화기들이 액체 전구체들을 기화하기 위해 필요하다. 종래의 기화기들은 종종 분사기 노즐을 통해 전구체를 분사하고 이어서 가열된 캐리어 가스 내에서 분사된 전구체를 가열함으로써 액체 전구체들을 기화한다.
본 명세서에 기술된 주제의 하나 이상의 구현예들의 상세들은 첨부된 도면들 및 이하의 기술에 언급된다. 다른 특징들, 양태들, 및 장점들은 기술, 도면들 및 청구항들로부터 명백해질 것이다. 이하의 도면들의 상대적인 치수들은 스케일링된 도면들로 구체적으로 나타내지 않는 한 스케일대로 도시되지 않을 수도 있다는 것을 주의한다.
특정한 구현예들에서, 기화기가 제공될 수도 있다. 기화기는 제 1 프로세스 유체를 흘리도록 구성된 제 1 유입부를 갖는 제 1 프로세스 유체 캡 플레이트 (cap plate), 복수의 제 1 프로세스 유체 바깥쪽 (peripheral) 통로 홀들을 갖는 제 1 프로세스 유체 제 1 바깥쪽 통로 플레이트, 및 제 1 프로세스 유체 제 1 플레넘 볼륨을 포함할 수도 있다. 제 1 프로세스 유체 제 1 플레넘 볼륨은, 적어도 부분적으로, 제 1 프로세스 유체 캡 플레이트의 제 1 표면, 및 제 1 프로세스 유체 캡 플레이트의 제 1 표면으로부터 제 1 오프셋 거리만큼 오프셋된 제 1 프로세스 유체 제 1 바깥쪽 통로 플레이트의 제 1 표면에 의해 경계가 지어질 수도 있다. 제 1 프로세스 유체 제 1 플레넘 볼륨은 제 1 유입부와 제 1 프로세스 유체 바깥쪽 통로 홀들을 유체적으로 연통시킬 수도 있다. 제 1 유입부로부터 바깥쪽 통로 홀들 중 적어도 하나로의 거리는 제 1 오프셋 거리보다 적어도 3배 더 클 수도 있다.
기화기의 일부 이러한 구현예들에서, 제 1 프로세스 유체 제 1 바깥쪽 통로 플레이트는 100 W/m/K 이상의 열 전도도를 갖는 제 1 재료를 포함할 수도 있다.
기화기의 일부 다른 또는 부가적인 구현예들에서, 제 1 재료는 CVD 실리콘 카바이드, 알루미늄, 및 구리일 수도 있다.
기화기의 일부 다른 또는 부가적인 구현예들에서, 제 1 프로세스 유체 제 1 바깥쪽 통로 플레이트는, 제 1 재료로 이루어진 코어 구조체, 및 제 2 재료로 이루어진 외부 스킨 (outer skin) 을 포함할 수도 있다. 외부 스킨은 제 1 프로세스 유체가 기화기를 통해 흐를 때 코어 구조체와 제 1 프로세스 유체 사이에 개재될 수도 있고, 제 2 재료는 기화기의 정상 동작 조건들 하에서 제 1 프로세스 유체와 화학적으로 비반응성일 수도 있다. 일부 이러한 구현예들에서, 제 1 재료는 구리 또는 알루미늄일 수도 있다. 일부 다른 이러한 구현예들에서, 제 2 재료는 코어 구조체에 도포된 코팅제일 수도 있다.
기화기의 일부 다른 또는 부가적인 구현예들에서, 제 1 프로세스 유체 제 1 바깥쪽 통로 플레이트는, 제 1 프로세스 유체 제 1 바깥쪽 통로 플레이트 내부의 플로우 경로에 유체적으로 연통된 내부 플로우 유입부, 플로우 경로에 유체적으로 연통된 내부 플로우 유출부, 및 플로우 경로를 더 포함할 수도 있다. 플로우 경로는, 내부 플로우 유입부와 내부 플로우 유출부 사이에 유체적으로 개재될 수도 있고, 제 1 프로세스 유체 바깥쪽 통로 홀들로부터 유체적으로 격리될 수도 있고, 그리고 제 1 프로세스 유체 제 1 바깥쪽 통로 플레이트를 통해 열 전달 유체를 흘리도록 구성될 수도 있다.
기화기의 일부 다른 또는 부가적인 구현예들에서, 기화기는 제 1 프로세스 유체 제 2 플레넘 볼륨 및 제 1 프로세스 유체 중앙 통로 홀을 갖는 제 1 프로세스 유체 제 1 중앙 통로 플레이트를 더 포함할 수도 있다. 제 1 프로세스 유체 제 2 플레넘 볼륨은, 적어도 부분적으로, 제 1 프로세스 유체 제 1 중앙 통로 플레이트의 제 1 표면, 및 제 1 프로세스 유체 제 1 중앙 통로 플레이트의 제 1 표면으로부터 오프셋된 제 1 프로세스 유체 제 1 바깥쪽 통로 플레이트의 제 2 표면에 의해, 그리고 제 1 프로세스 유체 제 1 바깥쪽 통로 플레이트의 제 1 표면에 반대되는 제 1 프로세스 유체 제 1 바깥쪽 통로 플레이트의 측면 상에서 경계가 지어질 수도 있다. 제 1 프로세스 유체 제 2 플레넘 볼륨은 제 1 프로세스 유체 중앙 통로 홀과 제 1 프로세스 유체 바깥쪽 통로 홀들을 유체적으로 연통시킬 수도 있다. 일부 이러한 구현예들에서, 기화기는 복수의 제 1 프로세스 유체 바깥쪽 통로 홀들을 갖는 제 1 프로세스 유체 제 2 바깥쪽 통로 플레이트; 및 제 1 프로세스 유체 제 3 플레넘 볼륨을 더 포함할 수도 있다. 제 1 프로세스 유체 제 3 플레넘 볼륨은, 적어도 부분적으로, 제 1 프로세스 유체 제 1 중앙 통로 플레이트의 제 1 표면에 반대되는 제 1 프로세스 유체 제 1 중앙 통로 플레이트의 측면 상의 제 1 프로세스 유체 제 1 중앙 통로 플레이트의 제 2 표면, 및 제 1 프로세스 유체 제 1 중앙 통로 플레이트의 제 2 표면으로부터 오프셋된 제 1 프로세스 유체 제 2 바깥쪽 통로 플레이트의 제 1 표면에 의해 경계가 지어질 수도 있다. 제 1 프로세스 유체 제 2 플레넘 볼륨은 제 1 프로세스 유체 중앙 통로 홀들과 제 1 프로세스 유체 제 2 바깥쪽 통로 플레이트의 제 1 프로세스 유체 바깥쪽 통로 홀들을 유체적으로 연통시킬 수도 있다.
기화기의 일부 다른 또는 부가적인 구현예들에서, 기화기는 제 1 프로세스 유체 제 1 바깥쪽 통로 플레이트를 가열하도록 구성된 제 1 가열 엘리먼트를 더 포함할 수도 있다. 일부 이러한 구현예들에서, 제 1 가열 엘리먼트는 제 1 프로세스 유체 제 1 바깥쪽 통로 플레이트의 외측 경계 (perimeter) 의 적어도 일부와 열 전도성 콘택트할 수도 있다.
기화기의 일부 다른 또는 부가적인 구현예들에서, 기화기는 제 2 프로세스 유체를 흘리도록 구성된 제 2 유입부를 갖는 제 2 프로세스 유체 캡 플레이트, 복수의 제 2 프로세스 유체 바깥쪽 통로 홀들을 갖는 제 2 프로세스 유체 제 1 바깥쪽 통로 플레이트, 제 2 프로세스 유체 제 1 플레넘 볼륨, 제 1 유출부, 및 유출부 플레넘 볼륨을 더 포함할 수도 있다. 제 2 프로세스 유체 제 1 플레넘 볼륨은, 적어도 부분적으로, 제 2 프로세스 유체 캡 플레이트의 제 1 표면, 및 제 2 프로세스 유체 캡 플레이트의 제 1 표면으로부터 제 2 오프셋 거리만큼 오프셋된 제 2 프로세스 유체 제 1 바깥쪽 통로 플레이트의 제 1 표면에 의해 경계가 지어질 수도 있다. 제 2 프로세스 유체 제 1 플레넘 볼륨은 제 2 유입부와 제 2 프로세스 유체 바깥쪽 통로 홀들을 유체적으로 연통시킬 수도 있다. 유출부 플레넘 볼륨은, a) 제 1 프로세스 유체 제 1 플레넘 볼륨과 제 2 프로세스 유체 제 1 플레넘 볼륨 사이에 유체적으로 개재될 수도 있고, b) 제 1 프로세스 유체 제 1 플레넘 볼륨과 제 1 유출부 사이에 유체적으로 개재될 수도 있고, 그리고 c) 제 2 프로세스 유체 제 1 플레넘 볼륨과 제 1 유출부 사이에 유체적으로 개재될 수도 있다. 일부 이러한 구현예들에서, 기화기는 유출부 플레넘 볼륨 내에 위치된 혼합기를 더 포함할 수도 있다. 혼합기는 하나 이상의 배플들을 포함할 수도 있고 유출부 플레넘 볼륨 내에서 제 1 프로세스 유체와 제 2 프로세스 유체의 혼합을 용이하게 하도록 구성될 수도 있다. 일부 다른 이러한 구현예들에서, 기화기는 제 2 프로세스 유체 중앙 통로 홀을 갖는 제 2 프로세스 유체 제 1 중앙 통로 플레이트, 및 제 2 프로세스 유체 제 2 플레넘 볼륨을 더 포함할 수도 있다. 제 2 프로세스 유체 제 2 플레넘 볼륨은, 적어도 부분적으로, 제 2 프로세스 유체 제 1 중앙 통로 플레이트의 제 1 표면, 및 제 2 프로세스 유체 제 1 중앙 통로 플레이트의 제 1 표면으로부터 오프셋된 제 2 프로세스 유체 제 1 바깥쪽 통로 플레이트의 제 2 표면에 의해, 그리고 제 2 프로세스 유체 제 1 바깥쪽 통로 플레이트의 제 1 표면에 반대되는 제 2 프로세스 유체 제 1 바깥쪽 통로 플레이트의 측면 상에서 경계가 지어질 수도 있다. 제 2 프로세스 유체 제 2 플레넘 볼륨은 제 2 프로세스 유체 중앙 통로 홀과 제 2 프로세스 유체 바깥쪽 통로 홀들을 유체적으로 연통시킬 수도 있다. 일부 다른 이러한 구현예들에서, 기화기는 제 2 유입부와 유체적으로 연통하고 제 2 프로세스 유체 제 1 플레넘 볼륨 내로 캐리어 가스를 흘리도록 구성된 캐리어 가스 소스를 더 포함할 수도 있다. 일부 다른 이러한 구현예들에서, 기화기는 제 2 프로세스 유체 제 1 바깥쪽 통로 플레이트를 가열하도록 구성된 제 2 가열 엘리먼트를 더 포함할 수도 있다.
기화기의 일부 다른 또는 부가적인 구현예들에서, 기화기는 제 1 프로세스 유체 캡 플레이트와 제 1 프로세스 유체 제 1 바깥쪽 통로 플레이트 사이에 개재된 제 1 스페이서를 더 포함할 수도 있다. 제 1 스페이서는 제 1 프로세스 유체 바깥쪽 통로 홀들 둘레에 연속적인 경계를 형성하는 개구부를 갖는 얇은 플레이트일 수도 있다. 제 1 스페이서는 적어도 부분적으로 제 1 오프셋 거리를 규정하는 제 1 스페이서 두께를 가질 수도 있다. 일부 이러한 구현예들에서, 기화기는 하나 이상의 클램핑 피처들을 더 포함할 수도 있다. 하나 이상의 클램핑 피처들은 제 1 프로세스 유체 캡 플레이트, 제 1 스페이서, 및 제 1 프로세스 유체 제 1 바깥쪽 통로 플레이트를 함께 스택된 배열로 압축하도록 구성될 수도 있다. 일부 이러한 구현예들에서, 기화기는 복수의 쓰루홀들을 더 포함할 수도 있다. 하나 이상의 클램핑 피처들은 복수의 패스너들을 포함할 수도 있다. 패스너 각각은 쓰레드된 부분 및 쓰레드된 부분 상으로 스크루하도록 구성된 패스닝 부분을 포함할 수도 있다. 쓰루홀들은 패스너들 중 하나로 하여금 통과하게 하도록 구성될 수도 있다. 쓰루홀들은, 바깥쪽 통로 플레이트, 캡 플레이트, 및/또는 스페이서 내에 있을 수도 있다.
특정한 구현예들에서, 기화기가 제공될 수도 있다. 기화기는 제 1 프로세스 유체를 흘리도록 구성된 하나 이상의 제 1 유입부들을 갖는 제 1 프로세스 유체 캡 플레이트, 하나 이상의 제 1 프로세스 유체 제 1 통로 홀들을 갖는 제 1 프로세스 유체 제 1 통로 플레이트, 및 제 1 프로세스 유체 제 1 플레넘 볼륨을 포함할 수도 있다. 제 1 프로세스 유체 제 1 플레넘 볼륨은, 적어도 부분적으로, 제 1 프로세스 유체 캡 플레이트의 제 1 표면, 및 제 1 프로세스 유체 캡 플레이트의 제 1 표면으로부터 제 1 오프셋 거리만큼 오프셋된 제 1 프로세스 유체 제 1 통로 플레이트의 제 1 표면에 의해 경계가 지어질 수도 있다. 제 1 프로세스 유체 제 1 플레넘 볼륨은 하나 이상의 제 1 유입부들과 하나 이상의 제 1 프로세스 유체 제 1 통로 홀들을 유체적으로 연통시킬 수도 있다. 제 1 유입부로부터 프로세스 유체 제 1 통로 홀들 중 적어도 하나로의 거리는 제 1 오프셋 거리보다 적어도 3배 더 클 수도 있다.
기화기의 일부 이러한 구현예들에서, 제 1 프로세스 유체 캡 플레이트는 직사각형일 수도 있고 하나 이상의 제 1 유입부들은 제 1 프로세스 유체 제 1 플레넘 볼륨의 일 단부에서 제 1 프로세스 유체 제 1 플레넘 볼륨 내로 제 1 프로세스 유체를 도입하도록 위치될 수도 있다. 일부 이러한 구현예들에서, 제 1 프로세스 유체 제 1 통로 플레이트는 직사각형일 수도 있고 하나 이상의 제 1 프로세스 유체 제 1 통로 홀들은, 하나 이상의 제 1 유입부들이 제 1 프로세스 유체 제 1 플레넘 볼륨 내로 제 1 프로세스 유체를 도입하는 단부에 반대되는 제 1 프로세스 유체 제 1 플레넘 볼륨의 일 단부에서 제 1 프로세스 유체 제 1 플레넘 볼륨으로부터의 제 1 프로세스 유체를 수용하도록 위치될 수도 있다.
특정한 구현예들에서, 시스템이 제공될 수도 있다. 시스템은 기화기, 제 1 프로세스 유체 제 1 바깥쪽 통로 플레이트를 가열하도록 구성된 제 1 가열 엘리먼트, 및 하나 이상의 프로세서들, 메모리, 및 제 1 가열 엘리먼트는 통신가능하게 연결될 수도 있고, 메모리는 제 1 프로세스 유체의 Leidenfrost 온도 미만의 온도로 제 1 프로세스 유체 제 1 바깥쪽 통로 플레이트를 가열하도록 제 1 가열 엘리먼트를 제어하기 위한 프로그램 인스트럭션들을 저장할 수도 있도록, 하나 이상의 프로세서들 및 메모리를 갖는 제어기를 포함할 수도 있다. 기화기는, 제 1 프로세스 유체를 흘리도록 구성된 제 1 유입부를 갖는 제 1 프로세스 유체 캡 플레이트, 복수의 제 1 프로세스 유체 바깥쪽 통로 홀들을 갖는 제 1 프로세스 유체 제 1 바깥쪽 통로 플레이트, 제 1 프로세스 유체 제 1 플레넘 볼륨을 포함할 수도 있다. 제 1 프로세스 유체 제 1 플레넘 볼륨은, 적어도 부분적으로, 제 1 프로세스 유체 캡 플레이트의 제 1 표면, 및 제 1 프로세스 유체 캡 플레이트의 제 1 표면으로부터 제 1 오프셋 거리만큼 오프셋된 제 1 프로세스 유체 제 1 바깥쪽 통로 플레이트의 제 1 표면에 의해 경계가 지어질 수도 있다. 제 1 프로세스 유체 제 1 플레넘 볼륨은 제 1 유입부와 제 1 프로세스 유체 바깥쪽 통로 홀들을 유체적으로 연통시킬 수도 있다. 제 1 유입부로부터 바깥쪽 통로 홀들 중 하나로의 거리는 제 1 오프셋 거리보다 적어도 3배 더 클 수도 있다.
본 발명의 이들 및 다른 특징들은 도면들을 참조하여 이하에 보다 상세히 기술될 것이다.
도 1은 스택가능한 플레이트 배열을 갖는 예시적인 기화기를 도시한다.
도 2는 도 1의 예시적인 기화기의 절단도이다.
도 3은 도 1의 예시적인 기화기의 분해도이다.
도 4는 캡 플레이트, 바깥쪽 통로 플레이트, 및 중앙 통로 플레이트의 예시적인 스택가능한 플레이트 배열을 도시한다.
도 5는 예시적인 바깥쪽 통로 플레이트를 도시한다.
도 6a는 가열 자켓 (heating jacket) 을 갖는 캡 플레이트, 바깥쪽 통로 플레이트, 및 중앙 통로 플레이트의 스택가능한 플레이트 배열의 구성의 간략화된 단면도이다.
도 6b는 가열 자켓를 갖는 캡 플레이트, 바깥쪽 통로 플레이트, 및 중앙 통로 플레이트의 스택가능한 플레이트 배열의 또 다른 구성의 간략화된 단면도이다.
도 6c는 가열 자켓를 갖는 캡 플레이트, 바깥쪽 통로 플레이트, 및 중앙 통로 플레이트의 스택가능한 플레이트 배열의 또 다른 구성의 간략화된 단면도이다.
도 6d는 가열 자켓를 갖는 캡 플레이트, 바깥쪽 통로 플레이트, 및 중앙 통로 플레이트의 스택가능한 플레이트 배열의 다른 구성의 간략화된 단면도이다.
도 6e는 가열 자켓를 갖는 캡 플레이트, 바깥쪽 통로 플레이트, 및 중앙 통로 플레이트의 스택가능한 플레이트 배열의 또 다른 구성의 간략화된 단면도이다.
도 7은 직사각형 캡 플레이트, 직사각형 바깥쪽 통로 플레이트, 및 직사각형 중앙 통로 플레이트의 스택가능한 플레이트 배열의 예의 간략화된 단면도이다.
도 8은 단일 프로세스 스테이션을 갖는 프로세싱 챔버를 갖는 기판 프로세싱 장치의 개략도이다.
도 1 내지 도 5 및 도 7은 도면 각각 내에서 축척대로 도시되었지만, 도면 간 축척은 상이할 수도 있다.
본 명세서에 기술된 주제의 하나 이상의 구현예들의 상세들은 첨부된 도면들 및 이하의 기술에 언급된다. 다른 특징들, 양태들, 및 장점들은 기술, 도면들 및 청구항들로부터 명백해질 것이다. 이하의 도면들의 상대적인 치수들은 스케일링된 도면들로 구체적으로 나타내지 않는 한 스케일대로 도시되지 않을 수도 있다는 것을 주의한다.
웨이퍼 균일도는 고품질 반도체 웨이퍼들의 프로세싱에서 중요한 인자이다. 반도체 프로세싱의 특정한 구현예들에서, 액체 전구체는 반도체 웨이퍼 상에 증착되기 전에 증기화 또는 기화되어야 할 수도 있다. 전구체의 완전한 증기화은 프로세싱된 반도체 웨이퍼들의 프로세싱 균일도에 큰 영향을 줄 수도 있다. 본 발명자들은 많은 상업적 표준의 기화기들이 전구체의 완전한 기화보다 적은 기화를 보인다고 결정하였다.
본 명세서에서 사용된 바와 같은 용어 "반도체 웨이퍼"는 반도체 재료, 예를 들어, 실리콘으로 이루어진 웨이퍼들 및 대체로 반도체들로서 식별되지 않지만 반도체 프로세싱 동안 그 상부에 증착된 반도체 재료들을 통상적으로 갖는 재료들, 예를 들어, 에폭시로 이루어진 웨이퍼들 양자를 지칭할 수도 있다는 것이 이해된다. 본 개시에 기술된 장치들 및 방법들은 200 ㎜, 300 ㎜, 및 450 ㎜ 직경 반도체 웨이퍼들을 포함하는, 복수의 사이즈들의 반도체 웨이퍼들의 프로세싱에 사용될 수도 있다.
본 발명자들은 전구체의 기화 온도보다 보다 높지만 이 전구체의 Leidenfrost 이하인 온도로 가열된 디스크-형상 플레넘 볼륨을 통해 전구체를 흘리도록 구성된 기화기가, 예를 들어, 나중에 가열된 가스에 비말 동반 (entrain) 됨으로써 부분적으로 또는 완전히 증기화되는 드롭릿들의 미세 미스트로 액체를 분사하기 위해 분무기 노즐을 활용하는 종래의 기화기 시스템들보다 훨씬 보다 효과적이고 효율적일 수도 있다는 것을 인식하였다. 본 개시에 상세히 기술된 기화기는 반도체 프로세싱에 사용하기에 적합한 임의의 전구체, 뿐만 아니라 반도체 제작에 반드시 필요하지 않은 액체들에 사용될 수도 있다.
상기 언급된 바와 같이, 종래의 기화기들은 통상적으로, 나중에 가스 환경에서 가열되는, 예를 들어, 가열된 캐리어 가스에 비말 동반되는 드롭릿들의 미세 미스트로 기화되도록 액체를 먼저 분무함으로써 기능한다. 이러한 종래의 기화기들의 동작 이론은, 분무는 분무 전에 전구체 내에 존재하는 것보다 보다 큰 표면적-대-볼륨 비를 갖는 복수의 보다 작은 부분들로 액체를 분할하고, 이러한 증가된 표면적-대-볼륨 비는 가열된 캐리어 가스 내에 남아 있는 액체-상 전구체의 상대적으로 신속한 증기화를 발생시킨다는 것이다.
이러한 종래의 기화기들이 작동하는 방식으로 인해, 캐리어 가스는 상대적으로 고속으로, 예를 들어, 300 m/s로 기화기를 통해 흘러야 한다. 증기화도는 기화기의 가열된 환경 내의 분무된 전구체/캐리어 가스의 체류 시간에 기초하기 때문에, 전구체/캐리어 가스의 플로우 경로 길이는 대체로 경험된 기화도에 한정적인 (determinative) 것으로 보인다. 이는 분무된 전구체/캐리어 가스 혼합물이 고속으로 흐르고 따라서 기화기들을 통해 신속하게 이동하는 반면-플로우 경로 길이를 연장시킴으로써 체류 시간이 증가될 수 있기 때문에, 기화기 생산자들은 통상적으로 반도체 제작 툴들의 패키징 인벨롭들에 제약을 받고, 즉, 이러한 생산자들은 통상적으로 다른 장비를 위한 보다 큰 공간을 갖도록 기화기의 사이즈를 최소화하려고 시도하는 문제를 야기한다. 대부분의 종래의 기화기들은 기화기의 플로우 경로 길이들, 및 따라서 분무된 전구체 체류 시간들이 이론적으로 모든 분무된 드롭릿들을 기화하기에 충분한 충분히 길게 (너무 길지 않게) 설계되고; 상기 논의된 패키징 제약들로 인해, 이들 플로우 경로들은 보통 더 이상 이루어 지지 않는다.
그러나, 이러한 설계들은 통상적으로 이러한 플로우 경로 길이들이 결정될 때 평균 드롭릿 사이즈에 의존한다. 일부 드롭릿들은 보다 크고 실제 현장에서 다소 보다 작을 것이기 때문에, 보다 작은 사이즈 드롭릿들이 여전히 완전히 증기화될 것이지만, 보다 큰 사이즈 드롭릿들은 완전히 증기화되기 전에 이러한 기화기들을 빈번하게 나갈 것이다. 완전한 기화 전에 드롭릿들이 기화기를 나가는 것은 종래의 기화기의 일부에서 불완전한 전구체 기화로 인해 웨이퍼들이 수용할 수 없는 양의 디펙트들을 경험하게 할 수도 있다. 조사 후에, 본 발명자들은, 대체로 100 ％ 기화를 광고하는, 종래의 기화기들은 일반적으로 상기 논의된 평균 드롭릿 사이즈에 대한 명백한 의존성으로 인해 이러한 성능을 제공하지 못한다고 결정하였다. 게다가, 본 발명자들은 가스들의 열 전도도가 고체들과 비교하여 매우 낮기 때문에 캐리어 가스는 실제로 불충분한 열 전도체라고 인식하였다. 본 발명자들은 이전에, 많은 남아 있는 드롭릿들을 제거하기 위해 기화기 뒤에 다공성 필터를 직렬로 설치하는 것과 같은 기법들을 사용하였다. 그럼에도 불구하고, 이러한 필터들은 모든 남아 있는, 증기화되지 않은, 드롭릿들을 완전히 필터링할 수 없고, 이는 허용할 수 없는 양의 디펙트들을 야기한다. 반도체 제조 기법들은 계속해서 진보되고, 디펙트들의 수는 잔재로 남기 때문에, 새로운 제조 기법들이 디펙트들에 대해 보다 낮은 내성을 가질 때 증기화되지 않은 드롭릿들은 훨씬 보다 민감한 문제가 된다.
본 발명자들은 기화기들의 기본적인 설계 원리들을 재검토하기로 결심하였고, (분무를 통해 가열된 캐리어 가스 분위기로 전구체를 도입하는 대신) 하나 이상의 얇은, 가열된 디스크-형상 플레넘 볼륨들을 통해 전구체를 흘린 기화기는 전구체로 보다 효율적인 열 전달을 발생시키고 따라서 대부분의 종래의 기화기들에서보다 보다 큰 증기화 효율이 관찰된다고 결정하였다. 이 원리에 기반하여, 본 발명자들은 전구체의 Leidenfrost 온도보다 보다 낮은 (그러나 기화 온도 이상인) 온도로 플레넘 볼륨을 규정하는 벽들의 온도를 유지함으로써 Leidenfrost 효과가 방지되고 보다 효율적인 증기화가 획득될 수도 있다는 것을 더 인식하였다.
Leidenfrost 효과는 가열된 표면과 콘택트하는 액체들에서 관찰된 거동을 지칭한다. 온도가 끓는점 또는 증기화 온도 이상으로 상승함에 따라, 액체는 증기화되기 시작한다 - 증기화 레이트는 Leidenfrost 온도에 도달할 때까지 온도를 상승시키면서 계속해서 상승한다. 이 때, 발생되는 가스가 액체와 가열된 표면 사이에 트랩되어 (trap) 표면과 액체 사이에 절연층을 형성하도록 얇은 층의 액체가 증기화될 수도 있다. 이는 액체로의 열 전달 레이트가 하락하게 하고, (가열된 표면의 온도가 계속해서 상승하더라도) 증기화 레이트는 하강시킨다.
따라서, 본 발명자들은 예를 들어, 전구체의 기화 온도와 전구체의 Leidenfrost 온도 사이의 온도로 가열된 플레넘 볼륨의 높이 또는 두께보다 적어도 10배 더 큰 거리로 전구체를 흘릴 수도 있는 플레넘 볼륨과 같은, 하나 이상의 얇은, 가열된 디스크-형상 플레넘 볼륨을 통해 전구체를 흘림으로써, 전구체 (또는 기화될 다른 액체) 는 전구체의 진짜 완전한 기화가 동일하거나 보다 작은 종래의 기화기의 전체 패키지 볼륨에서 달성될 수도 있도록 훨씬 보다 효율적인 방식으로 기화될 수도 있다는 것을 인식하였다.
이러한 기화기들의 다양한 특징들은 다양한 예시적인 기화기 구현예들에 대하여 이하에 논의된다. 본 명세서에 기술된 기화기들은 일반적으로 스택된 플레이트 구성을 특징으로 하고, 이러한 구성은 이러한 기화기들로 하여금, 기화기 내에서 목표된 기화 경로 길이를 달성하기 위해, 필요에 따라, 상이한 수의 이러한 플레이트들을 스택함으로써 기화될 다양한 상이한 액체들에 적합하도록 맞춤되게 한다고 인식된다. 이러한 기화기들은 반도체 프로세싱 챔버들 내에 설치될 수도 있고 반도체 프로세싱 챔버들 내로 전구체들의 전달을 보조하도록 사용될 수도 있다. 물론, 이러한 기화기들은 또한 유체들의 기화가 목표되는 다른 맥락들에서 사용될 수도 있고, 이러한 기화기들은 반도체 동작들에서 사용하도록 한정되지 않는다. 본 개시는 반도체 프로세싱 동작들에만 사용되는 기화기들을 기술하는 것으로 보여지지 않고, 이들 원리들은 액체 기화가 목표되는 임의의 타입의 장치에서 사용된 기화기에 사용될 수도 있다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "프로세스 유체"는 전구체들 및 캐리어 가스를 포함하는, 기판 프로세싱에 적절한 액체, 가스, 또는 액체 유체 또는 가스 유체의 임의의 조합을 지칭할 수도 있다는 것이 이해된다. 본 개시는 부가적으로 컴포넌트가 흘리도록 설계되는 프로세스 유체에 기초하여 컴포넌트들을 식별할 수도 있다. 따라서, 제 1 프로세스 유체 캡 플레이트는 제 1 프로세스 유체를 흘리도록 설계될 수도 있다.
도 1은 스택가능한 플레이트 배열을 갖는 예시적인 기화기를 도시한다. 도 1은 스택된 플레이트 어셈블리 (102) 를 갖는 기화기 (100) 를 도시한다. 스택된 플레이트 어셈블리 (102) 는 제 1 프로세스 유체 캡 플레이트 (104), 제 1 프로세스 유체 바깥쪽 통로 플레이트 (106), 제 1 스페이서 (108), 제 1 프로세스 유체 중앙 통로 플레이트 (110), 유출부 섹션 (112), 제 2 프로세스 유체 중앙 통로 플레이트 (114), 제 2 스페이서 (116), 제 2 프로세스 유체 바깥쪽 통로 플레이트 (118), 및 제 2 프로세스 유체 캡 플레이트 (120) 를 포함한다.
제 1 프로세스 유체 캡 플레이트 (104) 는 제 1 유입부 (122) 를 포함한다. 유출부 섹션 (112) 은 제 1 유출부 (124) 를 포함한다. 제 1 유입부 (122) 는 제 1 프로세스 유체 소스 (미도시) 에 연결될 수도 있는 제 1 유입부 튜브 (145) 에 연결될 수도 있다. 제 1 유출부 (124) 는 가스 전달 장치 (미도시) 에 연결될 수도 있는 제 1 유출부 튜브 (148), 예를 들어, 반도체 프로세싱 툴 (미도시) 의 샤워헤드 어셈블리 또는 다른 가스 분배 시스템에 연결될 수도 있다. 부가적으로, 제 2 프로세스 유체 캡 플레이트 (120) 는, 도 1에는 서수 지표로 나타내지 않았지만 도 2에서 126으로 나타낸 제 2 유입부를 포함한다. 제 2 유입부는 제 2 프로세스 유체 소스 또는 프로세스 가스 소스 (미도시) 에 연결될 수도 있는 제 2 유입부 튜브 (146) 에 연결된다.
스택된 플레이트 어셈블리 (102) 는 다양한 상이한 메커니즘들을 통해, 예를 들어, 복수의 패스너들을 사용함으로써 함께 홀딩될 수도 있다. 도 1의 패스너 각각은 쓰레드된 로드 (rod) 및 복수의 너트들을 포함한다. 기화기 (100) 내에 6개의 쓰레드된 로드들 (150A 내지 150F) 및 12개의 너트들이 있다. 상단부 상에 6개의 너트들, 너트들 (152A 내지 152F) 이 있고, 서수 지표로 나타내지 않은, 6개의 너트들이 하단부 상에 있다.
도 2에 도시된 기화기 (100) 는 기화기 (100) 내부의 플레넘 볼륨들을 도시하는, 도 1에 도시된 기화기의 절단도이다.
도 2에서, 제 1 유입부 (122) 는 더 하이라이트된다. 제 1 유입부 (122) 는 제 1 유입부 튜브 (145) 에 연결된다. 제 1 유입부 튜브 (145) 는 제 1 프로세스 유체 소스 (미도시) 에 연결될 수도 있다. 제 1 유입부 튜브 (145) 는 제 1 프로세스 유체 소스로부터 제 1 프로세스 유체를 수용하고 제 1 프로세스 유체를 제 1 유입부 (122) 내로 흘릴 수도 있다.
제 1 유입부 (122) 로부터, 이어서 프로세스 유체는 제 1 프로세스 유체 제 1 플레넘 볼륨 (130) 내로 흐를 수도 있다. 제 1 프로세스 유체 제 1 플레넘 볼륨 (130) 는 디스크-형상 플레넘 볼륨이다. 디스크-형상 플레넘 볼륨을 경계 짓는 하나 이상의 표면들은 가열될 수도 있다. 기화기 (100) 에서, 제 1 프로세스 유체 제 1 플레넘 볼륨 (130) 내로 유도된 프로세스 유체는 제 1 프로세스 유체 바깥쪽 통로 플레이트 (106) 상에 위치된 제 1 프로세스 유체 바깥쪽 통로 홀들을 향해 제 1 유입부 (122) 의 위치로부터 대체로 방사상 외측으로 흐를 수도 있다. 제 1 프로세스 유체 바깥쪽 통로 홀 (128) 은 도 2에 나타내지만, 다양한 구현예들에서, 제 1 프로세스 유체 바깥쪽 통로 플레이트 (106) 는 복수의 제 1 프로세스 유체 바깥쪽 통로 홀들, 도 3에서 볼 수 있는 제 1 프로세스 유체 바깥쪽 통로 홀들 (128A 내지 (128)F) 을 포함할 수도 있다. 특정한 구현예들에서, 제 1 프로세스 유체 바깥쪽 통로 플레이트는 2 내지 16개의 제 1 프로세스 유체 바깥쪽 통로 홀들을 포함할 수도 있다.
다시 제 1 프로세스 유체 제 1 플레넘 볼륨 (130) 을 참조하면, 특정한 구현예들에서, 디스크-형상 제 1 프로세스 유체 제 1 플레넘 볼륨 (130) 의 상단부 및 하단부, 디스크의 "편평한" 부분들은, 적어도 부분적으로, 제 1 프로세스 유체 캡 플레이트 (104) 및 제 1 프로세스 유체 바깥쪽 통로 플레이트 (106) 의 피처들로 규정될 수도 있다. 도 2의 기화기 (100) 에서, 제 1 프로세스 유체 캡 플레이트 (104) 의 제 1 측면은 제 1 프로세스 유체 제 1 플레넘 볼륨 (130) 의 상단부 (제 1 유입부 (122) 에 보다 가까운 제 1 프로세스 유체 제 1 플레넘 볼륨 (130) 의 부분) 및 측면들을 규정하는 피처들을 갖지만, 제 1 프로세스 유체 바깥쪽 통로 플레이트 (106) 의 제 1 표면은 제 1 프로세스 유체 제 1 플레넘 볼륨 (130) 의 (제 1 유입부 (122) 로부터 보다 먼 제 1 프로세스 유체 제 1 플레넘 볼륨 (130) 의 부분) 하단부를 규정한다. 제 1 프로세스 유체 제 1 플레넘 볼륨 (130) 의 측면들을 규정하는 제 1 프로세스 유체 캡 플레이트 (104) 의 피처들은 또한 제 1 프로세스 유체 제 1 플레넘 볼륨 (130) 의 높이 또는 오프셋 거리를 규정한다. 다른 구현예들에서, 오프셋 거리는 스페이서에 의해 부분적으로 또는 완전히 규정될 수도 있다. 반대로, 일부 구현예들은 스페이서들을 사용하지 않을 수도 있고 캡 플레이트, 바깥쪽 통로 플레이트, 중앙 통로 플레이트, 또는 유출부 섹션의 피처들을 통해 모든 플레넘들의 오프셋 거리를 규정할 수도 있다. 스페이서들은 본 개시 내 다른 곳에서 보다 상세히 기술된다.
특정한 구현예들에서, 제 1 프로세스 유체 바깥쪽 통로 플레이트 (106) 는 가열될 수도 있다. 이어서 가열된 제 1 프로세스 유체 바깥쪽 통로 플레이트 (106) 로부터의 열은 적어도 제 1 프로세스 유체 제 1 플레넘 볼륨 (130) 내의 임의의 프로세스 유체를 가열하도록 전도될 수도 있다. 제 1 프로세스 유체 바깥쪽 통로 플레이트 (106) 로부터의 열은 제 1 유입부 (122) 로부터 제 1 프로세스 유체 바깥쪽 통로 플레이트 (106) 의 제 1 프로세스 유체 바깥쪽 통로 홀들 (128) 을 향해 흐르는 제 1 프로세스 유체로 전도될 수도 있다. 프로세스 유체는 전구체들 및 캐리어 가스를 포함하는, 기판 프로세싱을 위해 적절한 액체, 가스 또는 액체 유체 또는 가스성 유체들의 임의의 조합일 수도 있다. 액체들이 프로세스 유체들 내에 존재한다면, 액체들은 기화기 플레이트 스택을 통과할 때 기화될 수도 있다. 특정한 다른 구현예들에서, 기화기 (100) 의 다른 부분들, 예컨대 제 1 프로세스 유체 캡 플레이트 (104) 및 제 1 프로세스 유체 중앙 통로 플레이트 (110) 는 또한 가열될 수도 있다.
제 1 프로세스 유체 바깥쪽 통로 홀들 (128) 로부터, 제 1 프로세스 유체는 제 1 프로세스 유체 제 2 플레넘 볼륨 (132) 내로 흐를 수도 있다. 제 1 프로세스 유체 제 1 플레넘 볼륨 (130) 과 유사하게, 제 1 프로세스 유체 제 2 플레넘 볼륨 (132) 은 디스크-형상 플레넘이다. 제 1 프로세스 유체 제 2 플레넘 볼륨 (132) 의 경계를 짓는 하나 이상의 표면들이 가열될 수도 있다. 제 1 프로세스 유체 제 2 플레넘 볼륨 (132) 내로 도입된 프로세스 유체는 제 1 프로세스 유체 바깥쪽 통로 홀들 (128) 의 위치로부터 제 1 프로세스 유체 중앙 통로 플레이트 (110) 내 중앙으로 위치된 제 1 프로세스 유체 제 1 중앙 통로 홀 (134) 을 향하여 방사상 대체로 내측으로 흐를 수도 있다. 특정한 구현예들에서, 제 1 프로세스 유체 바깥쪽 통로 플레이트 (106) 는 또한 제 1 프로세스 유체 제 2 플레넘 볼륨 (132) 을 통해 흐르는 프로세스 유체를 가열할 수도 있다.
특정한 구현예들에서, 디스크-형상 제 1 프로세스 유체 제 2 플레넘 볼륨 (132) 의 상단부 및 하단부, 예를 들어, 디스크의 "편평한" 부분들은, 적어도 부분적으로, 제 1 프로세스 유체 바깥쪽 통로 플레이트 (106) 의제 2 표면 및 제 1 프로세스 유체 중앙 통로 플레이트 (110) 의 제 1 표면의 피처들에 의해 규정될 수도 있다. 도 2에 도시된 구현예에서, 제 1 프로세스 유체 바깥쪽 통로 플레이트 (106) 의 제 2 표면은 제 1 프로세스 유체 제 2 플레넘 볼륨 (132) 의 상단부를 규정하고, 제 1 프로세스 유체 중앙 통로 플레이트 (110) 의 제 1 표면은 제 1 프로세스 유체 제 2 플레넘 볼륨 (132) 의 하단부를 규정하고, 그리고 제 1 스페이서 (108) 의 내측 직경은 제 1 프로세스 유체 제 2 플레넘 볼륨 (132) 의 측면들을 규정한다. 플레넘 볼륨들의 다양한 양태들을 규정하도록 본 명세서에 사용된 바와 같은 용어들 "상단부" 및 "하단부"는 도면들의 배향들에 대해 아이템들의 상대적인 위치들을 기술하도록 단순히 편의성 면에서 사용된다; 실제로, 기화기는 임의의 수의 방향들로 지향될 수도 있고, 따라서 용어들 "상단부" 및 "하단부"는 다소 임의적이라고 이해된다.
도시된 구현예에서, 제 1 스페이서 (108) 는 제 1 프로세스 유체 제 2 플레넘 볼륨 (132) 의 높이 또는 오프셋 거리를 규정한다. 특정한 구현예들에서, 스페이서들은 플레넘들의 오프셋 거리를 규정하도록 사용될 수도 있다. 스페이서들을 사용하는 것은 오프셋 거리 규정시 유연성을 허용할 수도 있고, 오프셋 거리로 하여금 기화기 내에서 사용되는 프로세스 유체에 따라 가변하게 한다. 특정한 구현예들에서, 오프셋 거리는 Reynolds 수의 프로세스 유체, 프로세스 유체를 기화하기 위해 요구된 열 입력, 및 기화기의 치수들과 같은 인자들을 통해 결정될 수도 있다. 특정한 이러한 구현예들에서, 큰 표면적 대 플레넘 볼륨 비는 플레넘 볼륨들을 통과하는 프로세스 유체로의 열의 전달을 보조하도록 사용될 수도 있다. 부가적으로, 스페이서들의 사용은 제 1 프로세스 유체 중앙 통로 플레이트 (110), 제 1 프로세스 유체 바깥쪽 통로 플레이트 (106), 또는 기화기 내의 다른 스택된 플레이트들 중 하나 이상을 생성하기 위해 필요한 머시닝의 양을 감소시킬 수도 있다.
제 1 프로세스 유체 제 2 플레넘 볼륨 (132) 으로부터, 제 1 프로세스 유체는 제 1 프로세스 유체 제 1 중앙 통로 홀 (134) 내로 흐를 수도 있다. 제 1 프로세스 유체 제 1 중앙 통로 홀 (134) 은 제 1 프로세스 유체 중앙 통로 플레이트 (110) 내에 포함된 홀일 수도 있다. 제 1 프로세스 유체는 제 1 프로세스 유체 제 1 중앙 통로 홀 (134) 을 통해 유출부 플레넘 볼륨 (136) 내로 흐를 수도 있다.
기화기 (100) 내에서 유출부 플레넘 볼륨 (136) 의 상단부는 제 1 프로세스 유체 중앙 통로 플레이트 (110) 의 제 2 표면에 의해 규정된다. 유출부 플레넘 볼륨 (136) 의 하단부는 제 2 프로세스 유체 중앙 통로 플레이트 (114) 의 제 2 표면에 의해 규정되고, 유출부 플레넘 볼륨 (136) 의 측면들은 유출부 섹션 (112) 의 내측 직경에 의해 규정된다.
제 1 프로세스 유체에 부가하여, 기화기 (100) 는 제 2 프로세스 유체를 흘릴 수도 있다. 특정한 구현예들에서, 제 2 프로세스 유체는 프로세스 가스, 전구체, 캐리어 가스, 또는 이들의 하나 이상의 조합일 수도 있다. 제 2 유입부 튜브 (146) 는 제 2 프로세스 유체 소스에 연결될 수도 있다. 제 2 프로세스 유체는 제 2 유입부 튜브 (146) 를 통해 제 2 유입부 (126) 내로 흐를 수도 있다. 제 2 유입부 (126) 로부터, 이어서 프로세스 유체는 제 2 프로세스 유체 제 1 플레넘 볼륨 (138) 내로 흐를 수도 있다. 제 2 프로세스 유체 제 1 플레넘 볼륨 (138) 은 제 1 프로세스 유체 플레넘 볼륨들과 유사하게 디스크-형상 플레넘이다. 제 2 프로세스 유체 캡 플레이트 (120) 는 제 2 프로세스 유체 제 1 플레넘 볼륨 (138) 의 하단부 (제 2 유입부 (126) 에 보다 가까운 제 2 프로세스 유체 제 1 플레넘 볼륨 (138) 의 부분) 및 측면들을 규정하는 피처들을 갖는 반면, 제 2 프로세스 유체 바깥쪽 통로 플레이트 (118) 의 제 1 표면은 제 2 프로세스 유체 제 1 플레넘 볼륨 (138) 의 상단부를 규정하는 피처들을 갖는다. 제 2 프로세스 유체 제 1 플레넘 볼륨 (138) 의 측면들을 규정하는 제 2 프로세스 유체 캡 플레이트 (120) 는 또한 제 2 프로세스 유체 제 1 플레넘 볼륨 (138) 의 오프셋 거리를 규정한다. 제 2 프로세스 유체 제 1 플레넘 볼륨 (138) 의 경계를 짓는 하나 이상의 표면들이 가열될 수도 있다.
제 2 프로세스 유체 제 1 플레넘 볼륨 (138) 내로 도입된 제 2 프로세스 유체는 중앙으로 위치된 제 2 유입부 (126) 의 위치로부터, 제 2 프로세스 유체 바깥쪽 통로 플레이트 (118) 내에 위치된 제 2 프로세스 유체 바깥쪽 통로 홀들을 향해 그리고 내부로 대체로 방사상 외측으로 흐를 수도 있다. 제 2 프로세스 유체 바깥쪽 통로 홀 (140) 을 도 2에 나타내지만, 다양한 구현예들에서, 제 2 프로세스 유체 바깥쪽 통로 플레이트 (118) 는 복수의 제 2 프로세스 유체 바깥쪽 통로 홀들을 포함할 수도 있다. 특정한 구현예들에서, 제 2 프로세스 유체 바깥쪽 통로 플레이트는 제 1 프로세스 유체 바깥쪽 통로 플레이트와 유사하게, 2 내지 16개의 제 2 프로세스 유체 바깥쪽 통로 홀들 (140) 을 포함할 수도 있다.
제 2 프로세스 유체 바깥쪽 통로 홀들로부터, 제 2 프로세스 유체는 제 2 프로세스 유체 제 2 플레넘 볼륨 (142) 내로 흐를 수도 있다. 제 2 프로세스 유체 제 1 플레넘 볼륨 (138) 과 유사하게, 제 2 프로세스 유체 제 2 플레넘 볼륨 (142) 은 디스크-형상 플레넘이고 제 2 프로세스 유체 제 2 플레넘 볼륨 (142) 의 경계를 짓는 하나 이상의 표면들이 가열될 수도 있다. 제 2 프로세스 유체 제 2 플레넘 볼륨 (142) 내로 도입된 제 2 프로세스 유체는 제 2 프로세스 유체 바깥쪽 통로 홀들의 위치로부터 제 2 프로세스 유체 중앙 통로 플레이트 (114) 상에서 중앙으로 위치된 제 2 프로세스 유체 제 1 중앙 통로 홀 (144) 을 향해 대체로 방사상 내측으로 흐를 수도 있다. 특정한 구현예들에서, 제 2 프로세스 유체 바깥쪽 통로 플레이트 (118) 는 또한 제 2 프로세스 유체 제 2 플레넘 볼륨 (142) 을 통해 흐르는 프로세스 유체를 가열할 수도 있다.
특정한 구현예들에서, 디스크-형상 제 2 프로세스 유체 제 2 플레넘 볼륨 (142) 의 상단부 및 하단부는, 적어도 부분적으로, 제 2 프로세스 유체 바깥쪽 통로 플레이트 (118) 의 제 2 표면 및 제 2 프로세스 유체 중앙 통로 플레이트 (114) 의 제 1 표면의 피처들에 의해 규정될 수도 있다. 도 2에 도시된 구현예에서, 제 2 프로세스 유체 바깥쪽 통로 플레이트 (118) 의 제 2 표면은 제 2 프로세스 유체 제 2 플레넘 볼륨 (142) 의 하단부를 규정하고, 제 2 프로세스 유체 중앙 통로 플레이트 (114) 의 제 1 표면은 제 2 프로세스 유체 제 2 플레넘 볼륨 (142) 의 상단부를 규정하고, 제 2 스페이서 (116) 의 내측 직경은 제 2 프로세스 유체 제 2 플레넘 볼륨 (142) 의 측면들을 규정한다.
제 2 프로세스 유체 제 2 플레넘 볼륨 (142) 으로부터, 제 2 프로세스 유체는 제 2 프로세스 유체 제 1 중앙 통로 홀 (144) 내로 흐를 수도 있다. 제 2 프로세스 유체 제 1 중앙 통로 홀 (144) 은 제 2 프로세스 유체 중앙 통로 플레이트 (114) 내에 포함된 홀일 수도 있다. 제 2 프로세스 유체는 제 2 프로세스 유체 제 1 중앙 통로 홀 (144) 을 통해 유출부 플레넘 볼륨 (136) 내로 흐를 수도 있다.
유출부 플레넘 볼륨 (136) 으로 돌아가서, 특정한 구현예들에서, 유출부 플레넘 볼륨 (136) 은 부가적으로 혼합기 (미도시) 를 포함할 수도 있다. 혼합기는 하나 이상의 배플들 또는 제 1 프로세스 유체와 제 2 프로세스 유체 간의 혼합도 촉진하도록 설계된 다른 디바이스들을 포함할 수도 있다. 이러한 디바이스들은 함께 프로세스 유체들을 혼합하는 것을 보조하도록 제 1 프로세스 유체 및 제 2 프로세스 유체의 난류 (turbulence) 또는 와류 (swirl) 를 유도할 수도 있다. 다른 구현예들은 대안적으로 또는 부가적으로 모든 기화되지 않은 프로세스 유체를 캡처하는 것을 돕도록 유출부 플레넘 볼륨 (136) 내에 필터들을 포함할 수도 있다.
프로세스 유체들이 유출부 플레넘 볼륨 (136) 내에서 혼합된 후, 이어서 프로세스 유체들은 제 1 유출부 (124) 를 통해 제 1 유출부 튜브 (148) 내로 기화기 (100) 를 나갈 수도 있다.
다양한 구현예들에서, 기화기들은 캡 플레이트들, 바깥쪽 통로 플레이트들, 중앙 통로 플레이트들, 스페이서들, 및 유출부 섹션들의 조합으로 구성될 수도 있다. 기화기들의 특정한 구현예들은 단하나의 프로세스 유체를 도입할 수도 있고, 또는 기화기의 컴포넌트들의 기하학적 구조를 가변시킴으로써 3개 이상의 프로세스 유체들을 도입할 수도 있다.
부가적으로, 기화기들의 특정한 구현예들은 복수의 바깥쪽 통로 플레이트들 및 중앙 통로 플레이트들을 통해 프로세스 유체를 흘릴 수도 있다. 이러한 구현예들에서, 복수의 바깥쪽 통로 플레이트들은 프로세스 유체의 목표된 가열 레벨을 달성하기 위해 사용될 수도 있다. 이러한 구현예들에서, 예를 들어, 상단부의 캡 플레이트, 이어서 유출부 섹션 내로 이어질 수도 있는 복수의 바깥쪽 통로 플레이트 - 중앙 통로 플레이트 조합들이 있을 수도 있다. 이러한 구현예들은 복수의 플레넘 볼륨들을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 2개의 프로세스 유체들을 흘리는 특정한 부가적인 구현예들에서, 사용된 바깥쪽 통로 플레이트 - 중앙 통로 플레이트 조합들의 수는 제 2 프로세스 유체를 흘리도록 사용된 스택된 플레이트 배열과 비교할 때 제 1 프로세스 유체를 흘리도록 사용된 스택된 플레이트 배열과 상이할 수도 있다.
예를 들어, 이러한 플레이트들의 대안적인 배열은:
제 1 프로세스 유체
 캡 플레이트 유체 플로우 방향
↓
스페이서/제 1 플레넘 볼륨
바깥쪽 통로 플레이트
스페이서/제 2 플레넘 볼륨
중앙 통로 플레이트
스페이서/제 3 플레넘 볼륨
바깥쪽 통로 플레이트
스페이서/제 4 플레넘 볼륨
중앙 통로 플레이트
혼합 플레넘 유출부 섹션/유출부 플레넘 볼륨 유체 플로우 방향
Figure 112016023368643-pat00001
제 2 프로세스 유체
 바깥쪽 통로 플레이트 ↑
유체 플로우 방향
스페이서/제 3 볼륨
중앙 통로 플레이트
스페이서/제 2 플레넘 볼륨
바깥쪽 통로 플레이트
스페이서/제 1 플레넘 볼륨
캡 플레이트
알 수 있는 바와 같이, 유출부 섹션에 도달하기 전, 플레이트들의 스택 내 마지막 플레이트는 중앙 통로 플레이트 또는 바깥쪽 통로 플레이트일 수도 있다. 부가적으로, 또한 캡 플레이트는 복수의 유입부들을 갖고 중앙 통로 플레이트가 이어질 수 있지만, 이러한 배열들은 캡 플레이트로의 복수의 유체 연결부들을 요구하고 신뢰성 또는 비용 면에서 바람직하지 않은 것으로 간주될 것이다.
예시적인 목적들을 위해, 제 1 프로세스 유체 및 제 2 프로세스 유체를 완전히 기화하기 위해 필요한 가열된 통로 플레이트들의 수가 상이한 2개의 상이한 시나리오들이 이어진다. 가열된 통로 플레이트들은 바깥쪽 통로 플레이트들, 중앙 통로 플레이트들, 또는 바깥쪽 통로 플레이트들 및 중앙 통로 플레이트들의 조합들을 포함할 수도 있다. 이하의 예들에서 바깥쪽 통로 플레이트들 및 중앙 통로 플레이트들은 가열되고 이하의 예들에서 사용된 통로 플레이트들은 0.46 W/플레이트 ℃에 대응하는, 307 W/㎡ ℃의 평균 열 전달 계수를 갖는다고 가정된다. 간결성을 위해, 2개의 시나리오들에 대한 개별적인 계산들은 생략되고 단지 마지막 결과들만이 기술될 것이다.
시나리오 A에서, 제 1 프로세스 유체 A는 1 gram/min의 레이트로 기화기 내로 흐르는 반면 제 2 프로세스 유체 A는 10 l/min의 레이트로 기화기 내로 흐른다. 제 1 프로세스 유체 A는 액체 형태로 기화기로 들어갈 수도 있는, IPA (isopropyl alcohol) 일 수도 있다. 제 2 프로세스 유체 A는 N2와 같은 캐리어 가스일 수도 있다. 시나리오 A에서 기술된 기화기 뒤에서, 예를 들어, 기화기의 유출부에서 선 압력은 100 Torr이고 시나리오 A에서 기화기의 유체 유입부 온도들 양자는 25 ℃이다.
제 1 프로세스 유체 A의 증기압 곡선으로부터, 제 1 프로세스 유체 A는, 시나리오 A에서 제 1 프로세스 유체 A가 기화기를 떠난 후 응결되는 것을 방지하기 위해, 40 ℃ 이상의 유체 온도로 유지되어야 한다고 결정될 수도 있다. 시나리오 A의 목적들을 위해, 제 1 프로세스 유체 A는 안전 마진을 제공하기 위해 40 ℃ 위로 5 ℃ 가열될 것이라고 가정된다. 따라서, 시나리오 A에서, 제 1 프로세스 유체 A는 45 ℃로 가열되어야 하고 기화되어야 한다.
제 1 프로세스 유체 A를 45 ℃로 가열하는 것은 0.9 W를 필요로 하지만, 후속하여 제 1 프로세스 유체 A를 기화시키는 것은 부가적인 12.2 W를 필요로 할 것이다. 기술된 바와 같이, 제 1 프로세스 유체 A의 기화는 제 1 프로세스 유체 A를 45 ℃로 가열하는 것보다 보다 많은 양의 전력을 취한다. 현재 예에서, 49 ℃의 온도로 가열된, 2개의 가열된 통로 플레이트들, 예컨데 바깥쪽 통로 플레이트 및 중앙 통로 플레이트, 양자가 사용된다면, 제 1 프로세스 유체 A는 완전히 기화되고 45 ℃에서 기화기를 나가야 한다. 동시에, 45 ℃의 목표된 탈출 온도 (exit temperature) 로 N2인 제 2 프로세스 유체 A의 온도를 상승시키기 위해, 단지 2.8 W가 필요하다. 이러한 가열은 45 ℃로 가열된 단하나의 가열된 통로 플레이트, 예컨대 일 바깥쪽 통로 플레이트를 사용하여 제공될 수 있다.
따라서, 시나리오 A에서 기술된 기화기는, 프로세스 유체들로 열을 전달하고 완전한 기화를 제공하기 위해 적정한, 예를 들어, 만져도 안전한 (touch-safe), 온도들로 설정된, 3개의 총 바깥쪽 통로 플레이트들 및 중앙 통로 플레이트들만을 필요로 하고, 각각의 바깥쪽 통로 플레이트 및 중앙 통로 플레이트 중 하나는 제 1 프로세스 유체 A를 가열하고 기화시키기 위한 것이고 하나의 바깥쪽 통로 플레이트 제 2 프로세스 유체 A를 가열하기 위한 것이다.
시나리오 B에서, 제 1 프로세스 유체 B는 20 grams/min의 레이트로 흐르는 반면 제 2 프로세스 유체 B는 2 l/min의 레이트로 흐른다. 제 1 프로세스 유체 B는 OMCTS (octamethylcyclotetrasiloxane) 일 수도 있고, 이는 액체 형태로 기화기 내로 들어갈 수도 있다. 제 2 프로세스 유체 B는 다시 N2와 같은 캐리어 가스일 수도 있다. 시나리오 B에서 기술된 기화기 뒤의 선 압력은 100 Torr이고 시나리오 B에서 기화기의 유입부 온도는 25 ℃이다.
제 1 프로세스 유체 B, OMCTS는 Si 웨이퍼들 상에 산화물 막을 증착하기 위해 사용된 점성 CVD 전구체이다. IPA와 비교하여, OMCTS는 보다 낮은 증기압 및 대량의 기화열을 갖는다. 바람직하지 않은 증착이 발생할 수도 있기 때문에 OMCTS를 과도하게 가열하지 않는 것이 또한 바람직할 것이다.
제 1 프로세스 유체 B의 증기압 곡선으로부터, 제 1 프로세스 유체 B는 제 1 프로세스 유체 B가 시나리오 B에서 기화기를 나온 후 응결되는 것을 방지하기 위해 112 ℃ 이상의 유체 온도로 유지되어야 한다고 결정되었다. 시나리오 B의 목적들을 위해, 제 1 프로세스 유체 B는 안전 마진을 제공하기 위해 112 ℃ 위로 5 ℃ 가열될 것이다.
시나리오 B에서, 제 1 프로세스 유체 B는 117 ℃로 가열되고 기화되어야 한다; 제 2 프로세스 유체 B는 또한 117 ℃로 가열되어야 한다. 제 1 프로세스 유체 B를 112 ℃로 가열하는 것은 30 W를 필요로 하지만, 후속하여 제 1 프로세스 유체 B를 기화하는 것은 부가적인 63 W를 필요로 할 것이다. 이는 시나리오 A에서 제 1 프로세스 유체 A를 가열하고 기화시키는데 요구된 에너지의 거의 6배의 에너지를 요구한다. 이러한 에너지는 하나의 고온 가열된 통로 플레이트를 통해 제공되거나, 복수의, 보다 저온으로 가열된 통로 플레이트들, 예컨대 복수의 바깥쪽 통로 플레이트 및 중앙 통로 플레이트들에 걸쳐 분배될 수도 있다. 이하의 표는 시나리오 B의 기화기에서 사용된 가열된 통로 플레이트들이 가열되어야 하는 온도 대 제 1 프로세스 유체 B를 가열 및 기화시키기 위해 사용된 가열된 통로 플레이트들의 수:
가열된 통로 플레이트들의 수 제 1 프로세스 유체 B를 완전히 기화시키기 위해 필요한 가열된 통로 플레이트들의 요구된 외측 벽 온도
1 273 ℃
2 172 ℃
3 138 ℃
4 121 ℃
요구된 열 전달이 단 하나의 가열된 통로 플레이트를 사용하여 달성될 수도 있지만, 가열된 통로 플레이트의 표면 온도, 즉, 273 ℃는 벽 표면에서 제 1 프로세스 유체 B의 원치 않는 증착 반응을 유발할 수도 있다. 모듈형 디자인을 사용하여, 기화기는 증착 온도보다 보다 낮은 온도로 가열된 통로 플레이트들의 표면 온도를 유지하기 위해 보다 많은 수의 가열된 통로 플레이트들을 포함하도록 대신 구성될 수도 있다. 시나리오 B에서, 121 ℃의 표면 온도를 갖는 4개의 가열된 통로 플레이트들을 사용하여 제 1 프로세스 가스 B를 가열하는 것은 원치 않는 증착 반응들을 회피하기 위해 바람직할 수도 있다.
제 1 프로세스 가스 B를 가열하도록 요구된 복수의 바깥쪽 통로 플레이트들과 반대로, 이 예에서 N2인, 제 2 프로세스 유체 B는 제 2 프로세스 유체 B의 온도를 117 ℃로 상승시키기 위해 시나리오 B에서 4 W만을 요구하고, 이는 여전히 단일의 가열된 통로 플레이트, 예컨대 117 ℃로 가열된 단일의 바깥쪽 통로 플레이트만을 사용하여 용이하게 달성될 수도 있다. 따라서, 시나리오 B에 기술된 기화기는 통로 플레이트 벽 온도들을 과도하게 가열하지 않고 프로세스 유체들로 열을 전달하도록 총 5개의 가열된 통로 플레이트들을 필요로 하고, 4개는 제 1 프로세스 유체 B를 위한 것이고 1개는 제 2 프로세스 유체 B를 위한 것이다.
상기 예들은 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 실질적으로 동일한 설계의 기화기를 참조하여 제공되었다. 이 예의 목적들을 위해, 이하의 치수 값들은 상기 논의에 대한 정황을 제공한다.
치수 값 (인치)
바깥쪽 통로 플레이트들, 중앙 통로 플레이트들, 스페이서들, 유출부 섹션의 외측 직경 2
스페이서들/유출부 섹션의 내측 직경 1
플레넘/스페이서 두께 0.05
바깥쪽 통로 홀 직경 0.125
중앙 통로 홀 직경 0.125
바깥쪽 통로/중앙 통로 플레이트 두께 0.25
캡 플레이트 두께 (오프셋은 포함하지 않음) 0.375
제 1 프로세스 유체 유입부 내측 직경 0.09
제 2 프로세스 유체 유입부 내측 직경 0.25
유출부 섹션 높이/두께 0.6
유출부 직경 0.25
임의의 수의 상이한 유체들이 상기 기술된 바와 같은 기화기들을 사용하여 기화될 수도 있고; 기화기는 유체 각각에 대해 사용된 가열된 통로 플레이트들의 수 및 가열된 통로 플레이트 각각에 대해 사용된 가열기에 대한 온도 설정점을 변화시킴으로써 특정한 유체의 요건들에 적합하게 맞춤될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 상기 시스템의 모듈형 특성은 주어진 프로세스의 특정한 요구들에 따라 신속하고 용이한 재구성을 가능하게 한다.
도 3은 도 1의 예시적인 기화기의 분해도를 도시한다. 도 3은 기화기 (100) 가 복수의 컴포넌트 부분들로 어셈블될 수도 있다는 것을 도시한다. 도 3은 기화기 (100) 는 복수의 캡 플레이트들, 바깥쪽 통로 플레이트들, 중앙 통로 플레이트들, 스페이서들, 유출부 섹션들, 및 기화기 (100) 를 형성하기 위한 다른 컴포넌트들을 함께 스택함으로써 어셈블될 수도 있다는 것을 예시한다.
패스너들이 함께 어셈블된 기화기 (100) 를 홀딩하도록 사용될 수도 있다. 도 3에서, 캡 플레이트들, 바깥쪽 통로 플레이트들, 중앙 통로 플레이트들, 스페이서들, 및 유출부 섹션은 쓰레드된 로드들 (150A 내지 150F) 로 하여금 통과하게 하는 각각의 컴포넌트들의 외측 경계 근방에 쓰루홀들을 포함할 수도 있다. 이러한 쓰루홀들은 제 1 프로세스 유체 바깥쪽 통로 플레이트 쓰루홀들 (160A 내지 160F) 과 같이 제 1 프로세스 유체 바깥쪽 통로 플레이트 (106) 상에서 강조된다. 일단 어셈블되면 다양한 플레이트들, 스페이서들, 및 유출부 섹션들의 쓰루홀들을 쓰레드된 로드들 (150A 내지 150F) 이 통과함으로써, 너트들 (152A 내지 152F) 은 전체 어셈블리를 함께 홀딩하도록 쓰레드된 로드들에 쓰레드될 수도 있다. 특정한 구현예들에서, 볼트들, 클램프들, 스크루들, 및 다른 디스어셈블-가능한 패스너들이 쓰레드된 로드들 대신 또는 부가적으로 사용될 수도 있다. 부가적으로, 다른 구현예들은 플레이트들, 스페이서들, 및 유출부 섹션들 중 하나, 일부 또는 전부의 패스너들을 위한 쓰루홀들이 결여될 수도 있다. 이러한 구현예들에서, 쓰루홀들이 결여된 스택가능한 어셈블리의 부분들은 어셈블될 수도 있고 마찰력 또는 클램핑력을 통해 제자리에 홀딩될 수도 있다.
도 1 및 도 2에 기술된 컴포넌트들에 부가하여, 기화기 (100) 는 또한 도 3에 예시된 바와 같은 다른 컴포넌들을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 기화기 (100) 시일부들을 포함한다. 시일부들 (170A, 170C, 170D, 및 170F) 은 도 3에 도시되고 플레넘 볼륨들을 시일링하는 것을 돕고 프로세스 유체들의 누설을 방지하기 위해 플레이트들, 스페이서들, 및 유출부 섹션들 상에 다양한 피처들에 의해 위치될 수도 있다. 도 3의 기화기 (100) 는 또한 도 3에 도시되지 않은 시일부들 (170B 및 170E) 을 포함할 수도 있지만, 이들의 시일 홈부들은 도면에서 볼 수 있다. 다른 구현예들은 다양한 구성들의 다양한 설계들의 시일부들을 포함할 수도 있다.
이전에 기술된 바와 같이, 기화기 (100) 는 다양한 "스택들"로부터 어셈블될 수도 있다. 이러한 "스택"은 도 4에 도시된다. 도 4는 캡 플레이트, 바깥쪽 통로 플레이트, 및 중앙 통로 플레이트의 예시적인 스택가능한 플레이트 배열을 도시한다. 스택가능한 플레이트 배열 (403) 은 캡 플레이트 (404), 바깥쪽 통로 플레이트 (406), 스페이서 (408), 및 중앙 통로 플레이트 (410) 를 포함한다. 스택가능한 플레이트 배열 (403) 은 플레넘 볼륨들을 시일링하는 것을 돕고 플레넘 볼륨으로부터 프로세스 유체의 누설을 방지하도록 시일부들 (470A 및 470B) 을 부가적으로 포함한다.
캡 플레이트 (404) 는 제 1 유입부 (422) 를 포함한다. 캡 플레이트 (404) 및 바깥쪽 통로 플레이트 (406) 의 제 1 측면 (캡 플레이트 (404) 에 보다 가까운 측면) 은 제 1 플레넘 볼륨 (430) 을 형성한다. 바깥쪽 통로 플레이트 (406) 는 복수의 바깥쪽 통로 홀들, 바깥쪽 통로 홀들 (428A 및 428D) 을 부가적으로 포함한다. 바깥쪽 통로 플레이트 (406) 의 제 2 측면 (중앙 통로 플레이트 (410) 에 보다 가까운 측면) 의 피처들, 스페이서 (408), 및 중앙 통로 플레이트 (410) 는 제 2 플레넘 볼륨 (432) 을 형성한다. 중앙 통로 플레이트 (410) 는 중앙 통로 홀 (434) 을 부가적으로 포함한다.
도 4에서, 화살표들은 프로세스 유체의 가능한 플로우 경로들을 예시한다. 프로세스 유체는 먼저 제 1 유입부 (422) 내로 흐르고 이어서 제 1 유입부 (422) 를 통해 제 1 플레넘 볼륨 (430) 에 도달하도록 흐른다. 제 1 플레넘 볼륨 (430) 의 중앙으로부터, 프로세스 유체는 바깥쪽 통로 홀들 (428) 을 향해 대체로 방사상 외측으로 흐를 수도 있다. 프로세스 유체가 바깥쪽 통로 홀들 (428) 내로 그리고 바깥쪽 통로 홀들 (428) 을 통해 흐른 후, 이어서 프로세스 유체는 바깥쪽 통로 홀들 (428) 로부터 제 2 플레넘 볼륨 (432) 을 통해 중앙 통로 홀 (434) 을 향해 대체로 방사상 내측으로 흐를 수도 있다.
특정한 구현예들에서, 유입부 또는 중앙 통로 홀로부터 플레넘 볼륨의 바깥쪽 통로 홀들 중 어느 하나까지의 거리로서 규정된 제 1 거리는 플레넘 볼륨의 오프셋 거리보다 적어도 3배 더 클 수도 있다. 예시적인 제 1 거리 "d"가 도 4에 예시된다. 도 4는 또한 예시적인 오프셋 거리 "h"를 예시한다. 특정한 구현예들에서, 제 1 거리는 플레넘 볼륨의 오프셋 거리보다 3 내지 10배, 10 내지 20배 또는 20 내지 50배 더 클 수도 있다.
바깥쪽 통로 플레이트는 도 5에 보다 상세히 기술된다. 도 5는 예시적인 바깥쪽 통로 플레이트를 도시한다. 바깥쪽 통로 플레이트 (506) 는 (유체 수송을 위한) 바깥쪽 통로 홀들 (528A 내지 528H) 및 (플레이트 스택을 함께 홀딩하기 위한 패스너들을 위한) 바깥쪽 통로 플레이트 쓰루홀들 (560A 내지 506H) 을 포함한다. 다양한 다른 구현예들에서, 바깥쪽 통로 홀들의 수뿐만 아니라 바깥쪽 통로 플레이트 쓰루홀들의 수도 가변할 수도 있다.
바깥쪽 통로 플레이트 (506) 는 완전히 또는 부분적으로 제 1 재료로 이루어질 수도 있다. 특정한 구현예들에서, 제 1 재료는 고 열 전도도, 예컨대 100 W/(m*K) 이상의 열 전도도를 가질 수도 있다. 적합한 제 1 재료들의 예들은 실리콘 카바이드 예컨대, CVD (chemical-vapor deposition) 실리콘 카바이드, 알루미늄, 구리, 몰리브덴, 니켈, 플래티넘, 텅스텐을 포함한다. 특정한 다른 구현예들에서, 바깥쪽 통로 플레이트 (506) 는 완전히 제 1 재료로 이루어지는 대신, 코어로부터 제 1 재료 또는 제 1 재료와 상이한 제 2 재료로 이루어지고 각각 제 2 재료 또는 제 1 재료의 외부 스킨을 가질 수도 있다. 다른 구현예들에서, 바깥쪽 통로 플레이트는 제 2 재료로 코팅되는 일 재료로 이루어질 수도 있다. 상기 구현예들에서, 바깥쪽 통로 플레이트 (506) 의 외측 상의 재료는 기화기 내에서 사용된 임의의 프로세스 유체와 화학적으로 반응하지 않을 수도 있다. 바깥쪽 통로 플레이트 (506) 에 대해 기술된 다양한 구성들은 또한 캡 플레이트들, 중앙 통로 플레이트들, 및 기화기의 다른 컴포넌트들에 사용될 수도 있다. 사용된다면, 제 2 재료는 또한 고 열 전도도, 예컨대 100 W/(m*K) 이상의 열 전도도를 가질 수도 있다.
특정한 구현예들에서, 바깥쪽 통로 플레이트 (506) 는 CVD 실리콘 카바이드와 같은, 경제적 방식으로 머시닝하기에 매우 어렵거나 불가능한 재료들로 이루어질 수도 있다. 이러한 구현예들에서, 바깥쪽 통로 플레이트 (506) 를 제작하기 위해 사용된 머시닝 양은 최소화, 예컨대 홀들의 드릴링으로 제한될 수도 있다. 바깥쪽 통로 플레이트 (506) 는 또한 바깥쪽 통로 플레이트 (506) 를 "인쇄"하는 프로세스들, 예컨대 CVD로부터 제작될 수도 있다. 도 6a 내지 도 6e에 대하여 논의된 많은 아이템들은 모두 이들 도면들에 대해 공통이고 간략함을 위해 복수 회 기술되지 않을 수도 있고, 도면들 간에서 동일한 참조 번호들로 나타낸 아이템들은 동일하고, 달리 나타내지 않는 한, 구현예 각각에서 동일한 기능으로 역할을 한다.
바깥쪽 통로 플레이트의 재료는 열 전도도를 증가시키도록 선택될 수도 있고, 따라서, 플레넘들 내 임의의 프로세스 유체로 열을 전달할 수도 있다. 바깥쪽 통로 플레이트들, 뿐만 아니라 기화기의 다른 컴포넌트들은 다양한 방식들로 가열될 수도 있다. 도 6a는 가열 자켓를 갖는 캡 플레이트, 바깥쪽 통로 플레이트, 및 중앙 통로 플레이트의 스택가능한 플레이트 배열의 구성의 간략화된 단면도를 도시한다. 도 6a는 기화기를 가열하기 위한 일 가능한 배열을 도시한다.
도 6a는 캡 플레이트 (604), 바깥쪽 통로 플레이트 (606), 중앙 통로 플레이트 (610), 및 가열 자켓을 포함할 수도 있는 가열 엘리먼트 (680A) 를 갖는 스택가능한 플레이트 배열 (603) 을 도시한다. 캡 플레이트 (604) 는 제 1 유입부 (622) 를 포함하고, 바깥쪽 통로 플레이트 (606) 는 바깥쪽 통로 홀들 (628A 및 628B) 을 포함하고, 중앙 통로 플레이트 (610) 는 중앙 통로 홀 (634) 을 포함한다.
가열 자켓 (680A) 은 캡 플레이트 (604), 바깥쪽 통로 플레이트 (606), 및 중앙 통로 플레이트 (610) 3개 모두의 외측 경계를 둘러싼다. 이러한 구현예에서, 캡 플레이트 (604), 바깥쪽 통로 플레이트 (606), 및 중앙 통로 플레이트 (610) 3개 모두는 각각 가열 자켓 (680A) 으로부터 스택을 통해 흐르는 프로세스 유체로 열을 전도할 수도 있다.
가열 자켓 (680A) 은 전자 가열 자켓일 수도 있다. 특정한 구현예들에서, 가열 자켓과 캡 플레이트, 바깥쪽 통로 플레이트, 및 중앙 통로 플레이트 중 하나 이상 사이에, 가열 자켓과 전술한 컴포넌트들 사이의 열 전달을 증가시키기 위한 갭 충진제 물질이 있을 수도 있다. 가열 자켓 (680A) 은 클램프들, 스크루들, 또는 다른 부착 메커니즘들에 의해 기화기의 외측 경계에 부착될 수도 있다.
도 6b는 가열 자켓을 갖는 캡 플레이트, 바깥쪽 통로 플레이트, 및 중앙 통로 플레이트의 스택가능한 플레이트 배열의 또 다른 구성의 간략화된 단면도를 도시한다. 도 6b에 도시된 구성은 도 6a의 구성과 유사하지만, 도 6b의 가열 자켓 (680B) 은 단지 바깥쪽 통로 플레이트 (606) 의 외측 경계만 둘러싼다. 도 6b에 도시된 구현예에서, 가열 자켓 (680B) 은 바깥쪽 통로 플레이트 (606) 로 열을 전도할 수도 있다. 이어서 바깥쪽 통로 플레이트 (606) 는 기화기의 다른 부분들로 열을 전도할 수도 있다. 이러한 배열은 상이한 온도들로 기화기 내의 상이한 플레넘 볼륨들을 가열하는 것이 바람직할 때 유용할 수도 있다 - 바깥쪽 통로 플레이트 및/또는 중앙 통로 플레이트 각각이 상이한 가열 유닛을 사용하여 가열되면, 그러면 상이한 양의 열이 이러한 플레이트 각각 내로 지향될 수 있고, 상이하게 가열된 플레넘 볼륨들을 발생시킨다-.
도 6c는 가열 자켓을 갖는 캡 플레이트, 바깥쪽 통로 플레이트, 및 중앙 통로 플레이트의 스택가능한 플레이트 배열의 또 다른 구성의 간략화된 단면도를 도시한다. 도 6c에 도시된 구성은 도 6a에 도시된 구성과 유사하지만, 도 6c의 가열 자켓 (680C) 은 견고하고 또한 캡 플레이트 (604), 바깥쪽 통로 플레이트 (606), 및 중앙 통로 플레이트 (610) 를 함께 클램핑하기 위한 클램프로서 기능한다. 이러한 가열 자켓은 기화기의 스택된 플레이트들 중 일부 또는 모두를 함께 홀딩하기 위한 패스너들 대신 또는 부가하여 사용될 수도 있다.
도 6d는 가열 자켓을 갖는 캡 플레이트, 바깥쪽 통로 플레이트, 및 중앙 통로 플레이트의 스택가능한 플레이트 배열의 다른 구성의 간략화된 단면도를 도시한다. 도 6d의 구성은 도 6a와 유사하지만, 도 6d의 가열 자켓 (680D) 은 열 전달 유체가 흐를 수도 있는 내부 채널 (크로스-해칭된 영역으로 예시됨) 을 포함한다. 바깥쪽 통로 플레이트 (606D) 는 또한 가열 자켓 (680D) 으로부터의 열 전달 유체가 흐를 수도 있는 내부 채널 (682) (또한 크로스-해칭된 영역으로서 바깥쪽 통로 플레이트 (606D) 상에 예시됨) 을 가질 수도 있다. 열 전달 유체는 가열 자켓 (680D) 내에 위치된 내부 채널 (684) 의 제 1 부분으로부터 바깥쪽 통로 플레이트 (606D) 의 내부 채널 (682) 내로 그리고 가열 자켓 (680D) 내에 위치된 내부 채널 (684) 의 제 2 부분으로 출력된다. 열 전달 유체는 열 전달 유체 소스에 의해 제공될 수도 있다. 열 전달 유체는 바깥쪽 통로 플레이트 (606D) 로 열을 전달할 수도 있다. 이어서 열은 기화기 내의 인접한 플레넘들을 통해 흐르는 임의의 프로세스 유체로 전도될 수도 있다.
도 6e는 가열 자켓을 갖는 캡 플레이트, 바깥쪽 통로 플레이트, 및 중앙 통로 플레이트의 스택가능한 플레이트 배열의 또 다른 구성의 간략화된 단면도를 도시한다. 도 6e에 도시된 구성은 도 6a와 유사하지만, 바깥쪽 통로 플레이트 (606E) 는 바깥쪽 통로 플레이트 (606E) 의 스킨 (688) 의 외측으로부터 상이한 재료인 코어 (686) (네모 크로스-해칭들로 예시됨) 를 포함한다. 특정한 구현예들에서, 코어 (686) 는 스킨 (688) 내로 주조될 수도 있다. 이러한 구성은 우수한 열 전달 특성들을 갖는 재료를 사용하는 코어가 사용되게 할 수도 있다. 이러한 상황들에서, 코어 재료는 기화기 내에 사용된 프로세스 유체와 화학적으로 반응할 수도 있어서, 프로세스 유체와 화학적으로 반응하지 않을 수도 있는 제 2 재료의 스킨은 바깥쪽 통로 플레이트 (606E) 의 외측을 형성하도록 사용될 수도 있다. 예를 들어, 스킨은 코어 재료에 도포된 실리콘 나이트라이드 코팅일 수도 있다.
앞선 예들은 원통형 또는 방사상-대칭인 기화기들을 상세히 설명하였지만, 본 명세서에서 논의된 개념들은 또한 직선 (rectilinear) 기화기들과 같은 다른 기하학적 구조들을 사용하는 기화기들을 사용하여 실시될 수도 있다. 도 7은 직선 기화기에서 사용될 수도 있는 스택가능한 플레이트 배열을 도시한다. 도 7은 직사각형 캡 플레이트, 직사각형 바깥쪽 통로 플레이트, 및 직사각형 중앙 통로 플레이트의 스택가능한 플레이트 배열의 예의 간략화된 단면도이다. 도 7은 직사각형 스택가능한 플레이트 배열 (703) 의 절단도를 도시한다. 직사각형 스택가능한 플레이트 배열 (703) 은 직사각형 캡 플레이트 (704), 제 1 스페이서 (708A), 직사각형 통로 플레이트 (706), 제 2 스페이서 (708B), 및 직사각형 통로 플레이트 (710) 를 포함한다. 직사각형 캡 플레이트 (704) 는 복수의 제 1 유입부들 예컨대 제 1 유입부 (722) 를 포함하고, 직사각형 통로 플레이트 (706) 는 복수의 통로 홀들 예컨대 제 1 통로 홀 (728) 을 포함하고, 직사각형 통로 플레이트 (710) 는 복수의 통로 홀들 예컨대 통로 플레이트 통로 홀 (734) 을 포함한다. 직사각형 캡 플레이트 (704), 제 1 스페이서 (708A), 및 직사각형 통로 플레이트 (706) 는 제 1 플레넘 볼륨 (730) 을 규정한다. 직사각형 통로 플레이트 (706), 제 2 스페이서 (708B), 및 직사각형 통로 플레이트 (710) 는 제 2 플레넘 볼륨 (732) 을 규정한다.
도 4의 스택가능한 플레이트 배열 (403) 과 반대로, 직사각형 스택가능한 플레이트 배열 (703) 은 디스크-형상이라기보다는 직사각형이다. 특정한 구현예들에서, 제 1 유입부 (722) 는 직사각형 스택가능한 플레이트 배열 (703) 의 제 1 단부에 위치될 수도 있다. 이러한 구현예에서, 프로세스 유체는 제 1 유입부 (722) 로부터, 제 1 플레넘 볼륨 (730) 을 통해, 제 1 통로 홀 (728) 로 흐를 수도 있다. 특정한 구현예들에서, 제 1 통로 홀 (728) 은 직사각형 스택가능한 플레이트 배열 (703) 의 제 2 단부에 위치될 수도 있다. 특정한 이러한 구현예들에서, 제 2 단부는 제 1 단부에 반대될 수도 있다.
제 1 통로 홀 (728) 로부터, 이어서 프로세스 유체는 제 2 플레넘 볼륨 (732) 을 통해 통로 플레이트 통로 홀 (734) 로 흐를 수도 있다. 특정한 구현예들에서, 통로 플레이트 통로 홀 (734) 은 또한 직사각형 스택가능한 플레이트 배열 (703) 의 제 1 단부에 위치될 수도 있다.
직사각형 스택가능한 플레이트 배열의 특정한 다른 구현예들에서, 제 1 유입부는 중앙 위치에 위치될 수도 있다. 이러한 구현예들에서, 통로 홀들은 직사각형 통로 플레이트의 바깥쪽의 일부 또는 전부 둘레에 위치될 수도 있다. 특정한 이러한 구현예들에서, 통로 플레이트 통로 홀은 중앙에 위치될 수도 있지만, 다른 구현예들은 통로 플레이트 상 어느 곳에 위치된 통로 플레이트 통로 홀 또는 복수의 통로 플레이트 통로 홀들을 가질 수도 있다.
도 8은 단일 프로세스 스테이션을 갖는 프로세싱 챔버를 갖는 기판 프로세싱 장치의 개략도이다. 간략함을 위해, 프로세싱 장치 (1100) 는 프로세스 환경을 유지하기 위한 프로세스 챔버 바디 (1102) 를 갖는 독립형 프로세스 스테이션으로서 도시되고, 기화기 (1104) 는 반도체 프로세싱 동작들을 용이하게 하도록 프로세스 챔버 바디 (1102) 로 프로세스 유체(들)를 공급하도록 사용될 수도 있다. 그러나, 복수의 프로세스 스테이션들은 공통 프로세스 툴 환경 - 예를 들어, 공통 반응 챔버 - 내에 포함될 수도 있다는 것이 이해될 것이다. 복수의 프로세스 스테이션들을 특징으로 하는 구성들에서, 개별 프로세스 스테이션 각각은 개별 기화기에 의해 공급된 프로세스 유체(들)를 가질 수도 있다. 다른 구성들에서, 프로세스 유체(들)는 하나의 공유된 기화기 또는 복수의 공유된 기화기들을 통해 복수의 프로세스 스테이션들로 제공될 수도 있다. 또한, 일부 구현예들에서, 본 명세서에서 논의된 것들을 포함하는 프로세싱 장치 (1100) 의 하나 이상의 하드웨어 파라미터들, 예컨대 프로세스 유체 플로우 레이트, 유입부 온도, 유출부 온도, 가열기 온도, 등은 하나 이상의 시스템 제어기들에 의해 프로그램적으로 조정될 수도 있다.
일부 구현예들에서, 제어기는 본 명세서에 기술된 예들의 일부일 수도 있는, 시스템의 일부일 수도 있다. 일반적으로 말하면, 제어기는 인스트럭션들을 수신하고 인스트럭션들을 발행하고 동작을 제어하고 세정 동작들을 인에이블하고, 엔드포인트 측정들을 인에이블하는 등을 하는 다양한 집적 회로들, 로직, 메모리, 및/또는 소프트웨어를 갖는 전자장치로서 규정될 수도 있다. 프로그램 인스트럭션들은 특정 프로세스를 실행하기 위한 동작 파라미터들을 규정하는, 다양한 개별 설정사항들 (또는 프로그램 파일들) 의 형태로 제어기로 전달되는 인스트럭션들일 수도 있다.
다시 도 8을 참조하면, 프로세스 스테이션 (1100) 은 프로세스 유체들을 분배 샤워헤드 (1106) 로 전달하기 위해 프로세스 유체 전달 시스템 (1101) 과 유체로 연통한다. 프로세스 유체 전달 시스템 (1101) 은 분배 샤워헤드 (1106) 로 전달하기 위해 프로세스 유체들을 블렌딩 및/또는 컨디셔닝하기 위한 기화기 (1104) 를 포함한다. 하나 이상의 기화기 유입부 밸브들 (1120) 은 기화기 (1104) 로 프로세스 유체들의 인스트럭션을 제어할 수도 있다.
일부 프로세스 유체들은 기화 및 프로세스 챔버 바디 (1102) 로의 후속하는 전달 전에 액체 형태로 저장될 수도 있다. 도 8의 구현예는 가열될 수도 있는 기화기 (1104) 를 포함한다. 일부 구현예들에서, 기화기 (1104) 는 가열 엘리먼트 (1109) 와 열 전도성 콘택트할 수도 있다. 가열 엘리먼트는 기화기를 통해 흐르는 임의의 액체 전구체의 적어도 일부를 기화하기에 충분한 온도로 기화기를 가열할 수도 있다. 가열 엘리먼트 (1109) 의 동작은 제어기에 의해 제어될 수도 있다.
프로세스 스테이션에서 분배 샤워헤드 (1106) 는 기판 (1112) 을 향해 프로세스 유체들을 분배한다. 프로세스 유체들의 플로우 레이트는 샤워헤드로부터 업스트림의 하나 이상의 밸브들 (예를 들어, 밸브들 1120, 1120A, 및 1105) 에 의해 제어될 수도 있다. 도 8에 도시된 구현예에서, 기판 (1112) 은 분배 샤워헤드 (1106) 아래에 위치되고, 페데스탈 (1108) 상에 놓인 것으로 도시된다.
본 명세서에 기술된 장비는 상기 논의된 바와 같이, 반도체 프로세싱 툴 내의 장비의 다양한 다른 피스들, 예를 들어, 반도체 프로세스 챔버와 연결될 수도 있다. 통상적으로, 이전에 기술된 바와 같이, 본 명세서에 기술된 바와 같은 기화기는, 기화기의 일부일 수도 있거나 기화기의 다양한 엘리먼트들, 예컨대, 예를 들어, 상기 논의된 가열 엘리먼트들 및/또는 전구체 플로우, 캐리어 가스 플로우, 퍼지 플로우, 및/또는 진공 인가를 제어하기 위한 플로우 제어기들 또는 밸브들과 통신가능하게 콘택트된 별도의 컴포넌트일 수도 있는, 제어기와 연결될 수도 있다. 이러한 제어기는 하나 이상의 프로세서들 및 주어진 반도체 프로세스를 위한 전구체의 목표된 기화도를 제공하도록 가열 엘리먼트들 및 잠재적으로 다른 기화기-관련 장비 (예컨대 플로우 제어기들 및/또는 밸브들) 를 포함하는, 기화기를 제어하기 위한 인스트럭션들을 저장하는 메모리를 포함할 수도 있다. 인스트럭션들은, 예를 들어, 통로 플레이트들 및/또는 캡 플레이트의 목표된 벽 온도를 유지하기 위해 가열 엘리먼트들을 제어하기 위한 (예컨대 온도들은 기화기 플레이트 또는 가열 플레튼들 내에 삽입될 수도 있는 써모커플들 또는 채널들의 추정된 벽 온도에 관한 피드백을 획득하기 위해 사용될 수도 있는 다른 온도 센서들의 사용을 통해 모니터링될 수도 있다), 프로세스 유체 및/또는 캐리어 가스를 흘리는 속도를 제어하기 위한, 그리고 임의의 부가적인 가열 엘리먼트들을 제어하기 위한 인스트럭션들을 포함할 수도 있다. 상기 논의된 바와 같이, 제어기는 통상적으로 하나 이상의 메모리 디바이스들 및 장치가 본 개시에 따른 방법을 수행하도록 인스트럭션들을 실행하도록 구성된 하나 이상의 프로세서들을 포함할 수도 있다. 본 개시에 따른 프로세스 동작들을 제어하기 위한 인스트럭션들을 포함하는 머신-판독가능 매체는 시스템 제어기에 커플링될 수도 있다.
본 명세서에서 상기 기술된 장치/프로세스는 리소그래픽 패터닝 툴들 또는 프로세스들, 예를 들어, 반도체 디바이스들, 디스플레이들, LED들, 광전 패널들 등의 제조 또는 제작과 관련하여 사용될 수도 있다. 통상적으로, 반드시 그러한 것은 아니지만, 이러한 툴들/프로세스들은 공통 제조 설비 내에서 함께 사용되거나 수행될 것이다. 막의 리소그래픽 패터닝은 통상적으로 단계들 각각이 다수의 가능한 툴들을 사용하여 인에이블되는, 이하의 단계들: (1) 스핀-온 (spin-on) 툴 또는 스프레이-온 (spray-on) 툴을 사용하여 워크피스, 즉, 기판 상에 포토레지스트를 도포하는 단계; (2) 핫 플레이트 또는 노 또는 UV 경화 툴을 사용하여 포토레지스트를 경화하는 단계; (3) 웨이퍼 스텝퍼와 같은 툴을 사용하여 가시광선 또는 UV 또는 x-선 광에 포토레지스트를 노출시키는 단계; (4) 습식 벤치와 같은 툴을 사용하여 레지스트를 선택적으로 제거하여 레지스트를 패터닝하도록 레지스트를 현상하는 단계; (5) 건식 또는 플라즈마 보조 에칭 툴을 사용함으로써 그 아래에 놓인 막 또는 워크피스 내로 레지스트 패턴을 전사하는 단계; 및 (6) RF 또는 마이크로파 플라즈마 레지스트 스트립퍼와 같은 툴을 사용하여 레지스트를 제거하는 단계의 일부 또는 전부를 포함한다.
임의의 특정한 기술된 구현예들의 피처들은 서로 양립가능하지 않은 것으로 명시적으로 식별되거나 주변의 정황이 상호 배타적이고 상보적 및/또는 지원적 이미로 용이하게 조합가능하지 않다는 것을 암시하지 않는 한, 본 개시 전체는 이들 상보적인 구현예들의 구체적인 피처들이 하나 이상의 포괄적이지만 약간 상이한 기술적 솔루션들을 제공하도록 선택적으로 결합될 수 있다는 것을 고려하거나 구상한다는 것이 또한 이해될 것이다. 따라서 상기 기술은 단지 예로서 주어졌고 상세에 대한 수정들은 본 개시의 범위 내에서 이루어질 수도 있다는 것이 또한 이해될 것이다. 기화기들은 또한 본 명세서에 전체가 참조로서 인용된, 2014년 6월 30일 출원된 명칭이 "CONFIGURABLE LIQUID PRECURSOR VAPORIZER" (대리인 관리 번호 LAMRP104) 인 미국 특허 출원 제 14/320,371 호에 상세히 기술된다.

Claims (29)

  1. 제 1 프로세스 유체를 흘리도록 구성된 제 1 유입부를 갖는 제 1 프로세스 유체 캡 플레이트 (cap plate);
    복수의 제 1 프로세스 유체 바깥쪽 (peripheral) 통로 홀들을 갖는 제 1 프로세스 유체 제 1 바깥쪽 통로 플레이트;
    제 1 프로세스 유체 제 1 플레넘 볼륨;
    제 1 프로세스 유체 중앙 통로 홀을 갖는 제 1 프로세스 유체 제 1 중앙 통로 플레이트; 및
    제 1 프로세스 유체 제 2 플레넘 볼륨을 포함하고,
    상기 제 1 프로세스 유체 제 1 플레넘 볼륨은, 적어도 부분적으로, 상기 제 1 프로세스 유체 캡 플레이트의 제 1 표면, 및 상기 제 1 프로세스 유체 캡 플레이트의 상기 제 1 표면으로부터 제 1 오프셋 거리만큼 오프셋된 상기 제 1 프로세스 유체 제 1 바깥쪽 통로 플레이트의 제 1 표면에 의해 경계가 지어지고,
    상기 제 1 프로세스 유체 제 1 플레넘 볼륨은 상기 제 1 유입부와 상기 제 1 프로세스 유체 바깥쪽 통로 홀들을 유체적으로 연통시키고,
    상기 제 1 프로세스 유체 제 2 플레넘 볼륨은, 적어도 부분적으로, 상기 제 1 프로세스 유체 제 1 중앙 통로 플레이트의 제 1 표면, 및 상기 제 1 프로세스 유체 제 1 중앙 통로 플레이트의 상기 제 1 표면으로부터 오프셋된 상기 제 1 프로세스 유체 제 1 바깥쪽 통로 플레이트의 제 2 표면에 의해, 그리고 상기 제 1 프로세스 유체 제 1 바깥쪽 통로 플레이트의 상기 제 1 표면에 반대되는 상기 제 1 프로세스 유체 제 1 바깥쪽 통로 플레이트의 측면 상에서 경계가 지어지고,
    상기 제 1 프로세스 유체 제 2 플레넘 볼륨은 상기 제 1 프로세스 유체 중앙 통로 홀과 상기 제 1 프로세스 유체 바깥쪽 통로 홀들을 유체적으로 연통시키고, 그리고
    상기 제 1 프로세스 유체 중앙 통로 홀로부터 상기 제 1 프로세스 유체 바깥쪽 통로 홀들 중 임의의 하나로의 거리가 상기 제 1 오프셋 거리보다 적어도 3배 더 큰, 기화기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 프로세스 유체 제 1 바깥쪽 통로 플레이트는 100 W/m/K 이상의 열 전도도를 갖는 제 1 재료를 포함하는, 기화기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 재료는 CVD 실리콘 카바이드, 알루미늄, 및 구리로 구성된 그룹으로부터 선택되는, 기화기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 프로세스 유체 제 1 바깥쪽 통로 플레이트는,
    제 1 재료로 이루어진 코어 구조체, 및
    제 2 재료로 이루어진 외부 스킨 (outer skin) 을 포함하고,
    상기 외부 스킨은 상기 제 1 프로세스 유체가 상기 기화기를 통해 흐를 때 상기 코어 구조체와 상기 제 1 프로세스 유체 사이에 개재되고, 그리고
    상기 제 2 재료는 상기 기화기의 정상 동작 조건들 하에서 상기 제 1 프로세스 유체와 화학적으로 비반응성인, 기화기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 재료는 구리 및 알루미늄으로 구성된 그룹으로부터 선택되는, 기화기.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 재료는 상기 코어 구조체에 도포된 코팅제인, 기화기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 프로세스 유체 제 1 바깥쪽 통로 플레이트는,
    상기 제 1 프로세스 유체 제 1 바깥쪽 통로 플레이트 내부의 플로우 경로에 유체적으로 연통된 내부 플로우 유입부;
    상기 플로우 경로에 유체적으로 연통된 내부 플로우 유출부; 및
    상기 플로우 경로를 더 포함하고,
    상기 플로우 경로는,
    상기 내부 플로우 유입부와 상기 내부 플로우 유출부 사이에 유체적으로 개재되고,
    상기 제 1 프로세스 유체 바깥쪽 통로 홀들로부터 유체적으로 격리되고, 그리고
    상기 제 1 프로세스 유체 제 1 바깥쪽 통로 플레이트를 통해 열 전달 유체를 흘리도록 구성되는, 기화기.
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    복수의 제 1 프로세스 유체 바깥쪽 통로 홀들을 갖는 제 1 프로세스 유체 제 2 바깥쪽 통로 플레이트; 및
    제 1 프로세스 유체 제 3 플레넘 볼륨을 더 포함하고,
    상기 제 1 프로세스 유체 제 3 플레넘 볼륨은, 적어도 부분적으로, 상기 제 1 프로세스 유체 제 1 중앙 통로 플레이트의 상기 제 1 표면에 반대되는 상기 제 1 프로세스 유체 제 1 중앙 통로 플레이트의 측면 상의 상기 제 1 프로세스 유체 제 1 중앙 통로 플레이트의 제 2 표면, 및 상기 제 1 프로세스 유체 제 1 중앙 통로 플레이트의 상기 제 2 표면으로부터 오프셋된 상기 제 1 프로세스 유체 제 2 바깥쪽 통로 플레이트의 제 1 표면에 의해 경계가 지어지고, 그리고
    상기 제 1 프로세스 유체 제 3 플레넘 볼륨은 상기 제 1 프로세스 유체 중앙 통로 홀들과 상기 제 1 프로세스 유체 제 2 바깥쪽 통로 플레이트의 상기 제 1 프로세스 유체 바깥쪽 통로 홀들을 유체적으로 연통시키는, 기화기.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 프로세스 유체 제 1 바깥쪽 통로 플레이트를 가열하도록 구성된 제 1 가열 엘리먼트를 더 포함하는, 기화기.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 가열 엘리먼트는 상기 제 1 프로세스 유체 제 1 바깥쪽 통로 플레이트의 외측 경계 (perimeter) 의 적어도 일부와 열 전도성 콘택트하는, 기화기.
  12. 제 1 항 내지 제 7 항 및 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 2 프로세스 유체를 흘리도록 구성된 제 2 유입부를 갖는 제 2 프로세스 유체 캡 플레이트;
    복수의 제 2 프로세스 유체 바깥쪽 통로 홀들을 갖는 제 2 프로세스 유체 제 1 바깥쪽 통로 플레이트;
    제 2 프로세스 유체 제 1 플레넘 볼륨;
    제 1 유출부; 및
    유출부 플레넘 볼륨을 더 포함하고,
    상기 제 2 프로세스 유체 제 1 플레넘 볼륨은, 적어도 부분적으로, 상기 제 2 프로세스 유체 캡 플레이트의 제 1 표면, 및 상기 제 2 프로세스 유체 캡 플레이트의 상기 제 1 표면으로부터 제 2 오프셋 거리만큼 오프셋된 상기 제 2 프로세스 유체 제 1 바깥쪽 통로 플레이트의 제 1 표면에 의해 경계가 지어지고,
    상기 제 2 프로세스 유체 제 1 플레넘 볼륨은 상기 제 2 유입부와 상기 제 2 프로세스 유체 바깥쪽 통로 홀들을 유체적으로 연통시키고, 그리고
    상기 유출부 플레넘 볼륨은,
    a) 상기 제 1 프로세스 유체 제 1 플레넘 볼륨과 상기 제 2 프로세스 유체 제 1 플레넘 볼륨 사이에 유체적으로 개재되고,
    b) 상기 제 1 프로세스 유체 제 1 플레넘 볼륨과 상기 제 1 유출부 사이에 유체적으로 개재되고, 그리고
    c) 상기 제 2 프로세스 유체 제 1 플레넘 볼륨과 상기 제 1 유출부 사이에 유체적으로 개재되는, 기화기.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 유출부 플레넘 볼륨 내에 위치된 혼합기를 더 포함하고,
    상기 혼합기는 하나 이상의 배플들을 포함하고 상기 유출부 플레넘 볼륨 내에서 상기 제 1 프로세스 유체와 상기 제 2 프로세스 유체의 혼합을 용이하게 하도록 구성되는, 기화기.
  14. 제 12 항에 있어서,
    제 2 프로세스 유체 중앙 통로 홀을 갖는 제 2 프로세스 유체 제 1 중앙 통로 플레이트; 및
    제 2 프로세스 유체 제 2 플레넘 볼륨을 더 포함하고,
    상기 제 2 프로세스 유체 제 2 플레넘 볼륨은, 적어도 부분적으로, 상기 제 2 프로세스 유체 제 1 중앙 통로 플레이트의 제 1 표면, 및 상기 제 2 프로세스 유체 제 1 중앙 통로 플레이트의 상기 제 1 표면으로부터 오프셋된 상기 제 2 프로세스 유체 제 1 바깥쪽 통로 플레이트의 제 2 표면에 의해, 그리고 상기 제 2 프로세스 유체 제 1 바깥쪽 통로 플레이트의 상기 제 1 표면에 반대되는 상기 제 2 프로세스 유체 제 1 바깥쪽 통로 플레이트의 측면 상에서 경계가 지어지고, 그리고
    상기 제 2 프로세스 유체 제 2 플레넘 볼륨은 상기 제 1 프로세스 유체 중앙 통로 홀과 상기 제 2 프로세스 유체 바깥쪽 통로 홀들을 유체적으로 연통시키는, 기화기.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 2 유입부와 유체적으로 연통하고 상기 제 2 프로세스 유체 제 1 플레넘 볼륨 내로 캐리어 가스를 흘리도록 구성된 캐리어 가스 소스를 더 포함하는, 기화기.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 2 프로세스 유체 제 1 바깥쪽 통로 플레이트를 가열하도록 구성된 제 2 가열 엘리먼트를 더 포함하는, 기화기.
  17. 제 1 항 내지 제 7 항 및 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 프로세스 유체 캡 플레이트와 상기 제 1 프로세스 유체 제 1 바깥쪽 통로 플레이트 사이에 개재된 제 1 스페이서를 더 포함하고,
    상기 제 1 스페이서는 상기 제 1 프로세스 유체 바깥쪽 통로 홀들 둘레에 연속적인 경계를 형성하는 개구부를 갖는 얇은 플레이트이고,
    상기 제 1 스페이서는 적어도 부분적으로 상기 제 1 오프셋 거리를 규정하는 제 1 스페이서 두께를 갖는, 기화기.
  18. 제 17 항에 있어서,
    하나 이상의 클램핑 피처들을 더 포함하고,
    상기 하나 이상의 클램핑 피처들은 상기 제 1 프로세스 유체 캡 플레이트, 상기 제 1 스페이서, 및 상기 제 1 프로세스 유체 제 1 바깥쪽 통로 플레이트를 함께 스택된 배열내로 압축하도록 구성되는, 기화기.
  19. 제 18 항에 있어서,
    복수의 쓰루홀들을 더 포함하고,
    상기 하나 이상의 클램핑 피처들은 복수의 패스너들을 포함하고,
    상기 패스너 각각은 쓰레드된 부분 및 상기 쓰레드된 부분 상으로 스크루하도록 구성된 패스닝 부분을 포함하고,
    상기 쓰루홀들은 상기 패스너들 중 하나로 하여금 통과하게 하도록 구성되고, 그리고
    상기 쓰루홀들은, 상기 바깥쪽 통로 플레이트, 상기 캡 플레이트, 및 상기 스페이서로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 상기 플레이트들 내에 있는, 기화기.
  20. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 유입부로부터 상기 바깥쪽 통로 홀들 중 적어도 하나로의 거리는 상기 제 1 오프셋 거리보다 적어도 3 배 긴, 기화기.
  21. 제 1 프로세스 유체를 흘리도록 구성된 제 1 유입부를 갖는 제 1 프로세스 유체 캡 플레이트;
    복수의 제 1 프로세스 유체 바깥쪽 통로 홀들을 갖는 제 1 프로세스 유체 제 1 바깥쪽 통로 플레이트;
    제 1 프로세스 유체 제 1 플레넘 볼륨;
    제 2 프로세스 유체를 흘리도록 구성된 제 2 유입부를 갖는 제 2 프로세스 유체 캡 플레이트;
    복수의 제 2 프로세스 유체 바깥쪽 통로 홀들을 갖는 제 2 프로세스 유체 제 1 바깥쪽 통로 플레이트;
    제 2 프로세스 유체 제 1 플레넘 볼륨;
    제 1 유출부; 및
    유출부 플레넘 볼륨을 포함하고,
    상기 제 1 프로세스 유체 제 1 플레넘 볼륨은, 적어도 부분적으로, 상기 제 1 프로세스 유체 캡 플레이트의 제 1 표면, 및 상기 제 1 프로세스 유체 캡 플레이트의 상기 제 1 표면으로부터 제 1 오프셋 거리만큼 오프셋된 상기 제 1 프로세스 유체 제 1 바깥쪽 통로 플레이트의 제 1 표면에 의해 경계가 지어지고,
    상기 제 1 프로세스 유체 제 1 플레넘 볼륨은 상기 제 1 유입부와 상기 제 1 프로세스 유체 바깥쪽 통로 홀들을 유체적으로 연통시키고,
    상기 제 2 프로세스 유체 제 1 플레넘 볼륨은, 적어도 부분적으로, 상기 제 2 프로세스 유체 캡 플레이트의 제 1 표면, 및 상기 제 2 프로세스 유체 캡 플레이트의 상기 제 1 표면으로부터 제 2 오프셋 거리만큼 오프셋된 상기 제 2 프로세스 유체 제 1 바깥쪽 통로 플레이트의 제 1 표면에 의해 경계가 지어지고,
    상기 제 2 프로세스 유체 제 1 플레넘 볼륨은 상기 제 2 유입부와 상기 제 2 프로세스 유체 바깥쪽 통로 홀들을 유체적으로 연통시키고, 그리고
    상기 유출부 플레넘 볼륨은,
    a) 상기 제 1 프로세스 유체 제 1 플레넘 볼륨과 상기 제 2 프로세스 유체 제 1 플레넘 볼륨 사이에 유체적으로 개재되고,
    b) 상기 제 1 프로세스 유체 제 1 플레넘 볼륨과 상기 제 1 유출부 사이에 유체적으로 개재되고, 그리고
    c) 상기 제 2 프로세스 유체 제 1 플레넘 볼륨과 상기 제 1 유출부 사이에 유체적으로 개재되는, 기화기.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 유출부 플레넘 볼륨 내에 위치된 혼합기를 더 포함하고,
    상기 혼합기는 하나 이상의 배플들을 포함하고 상기 유출부 플레넘 볼륨 내에서 상기 제 1 프로세스 유체와 상기 제 2 프로세스 유체의 혼합을 용이하게 하도록 구성되는, 기화기.
  23. 제 21 항에 있어서,
    제 1 제 2 가스 중앙 통로 홀을 갖는 제 2 프로세스 유체 제 1 중앙 통로 플레이트; 및
    제 2 프로세스 유체 제 2 플레넘 볼륨을 더 포함하고,
    상기 제 2 프로세스 유체 제 2 플레넘 볼륨은, 적어도 부분적으로, 상기 제 2 프로세스 유체 제 1 중앙 통로 플레이트의 제 1 표면, 및 상기 제 2 프로세스 유체 제 1 중앙 통로 플레이트의 상기 제 1 표면으로부터 오프셋된 상기 제 2 프로세스 유체 제 1 바깥쪽 통로 플레이트의 제 2 표면에 의해, 그리고 상기 제 2 프로세스 유체 제 1 바깥쪽 통로 플레이트의 상기 제 1 표면에 반대되는 상기 제 2 프로세스 유체 제 1 바깥쪽 통로 플레이트의 측면 상에서 경계가 지어지고, 그리고
    상기 제 2 프로세스 유체 제 2 플레넘 볼륨은 상기 제 1 제 2 가스 중앙 통로 홀과 상기 제 2 프로세스 유체 바깥쪽 통로 홀들을 유체적으로 연통시키는, 기화기.
  24. 제 21 항에 있어서,
    상기 제 2 유입부와 유체적으로 연통하고 상기 제 2 프로세스 유체 제 1 플레넘 볼륨 내로 캐리어 가스를 흘리도록 구성된 캐리어 가스 소스를 더 포함하는, 기화기.
  25. 제 21 항에 있어서,
    상기 제 2 프로세스 유체 제 1 바깥쪽 통로 플레이트를 가열하도록 구성된 제 2 가열 엘리먼트를 더 포함하는, 기화기.
  26. 제 21 항에 있어서,
    상기 제 1 유입부 및 상기 제 1 프로세스 유체 중앙 통로 홀 중 적어도 하나로부터 상기 바깥쪽 통로 홀들 중 적어도 하나로의 거리는 상기 제 1 오프셋 거리보다 적어도 3 배 긴, 기화기.
  27. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 프로세스 유체 제 1 플레넘 볼륨 및 상기 제 1 프로세스 유체 제 2 플레넘 볼륨 중 적어도 하나는 상기 제 1 프로세스 유체의 기화 온도보다 높고 Leidenfrost 온도 미만의 온도로 가열되는, 기화기.
  28. 제 21 항에 있어서,
    상기 제 1 프로세스 유체 제 1 플레넘 볼륨 및 상기 제 1 프로세스 유체 제 2 플레넘 볼륨 중 적어도 하나는 상기 제 1 프로세스 유체의 기화 온도보다 높고 Leidenfrost 온도 미만의 온도로 가열되고,
    상기 제 2 프로세스 유체 제 1 플레넘 볼륨 및 상기 제 2 프로세스 유체 제 2 플레넘 볼륨 중 적어도 일부는 상기 제 2 프로세스 유체의 기화 온도보다 높고 Leidenfrost 온도 미만의 온도로 가열되는, 기화기.
  29. 제 1 프로세스 유체를 흘리도록 구성된 제 1 유입부를 갖는 제 1 프로세스 유체 캡 플레이트 (cap plate);
    복수의 제 1 프로세스 유체 바깥쪽 (peripheral) 통로 홀들을 갖는 제 1 프로세스 유체 제 1 바깥쪽 통로 플레이트; 및
    제 1 프로세스 유체 제 1 플레넘 볼륨을 포함하고,
    상기 제 1 프로세스 유체 제 1 플레넘 볼륨은, 적어도 부분적으로, 상기 제 1 프로세스 유체 캡 플레이트의 제 1 표면, 및 상기 제 1 프로세스 유체 캡 플레이트의 상기 제 1 표면으로부터 제 1 오프셋 거리만큼 오프셋된 상기 제 1 프로세스 유체 제 1 바깥쪽 통로 플레이트의 제 1 표면에 의해 경계가 지어지고,
    상기 제 1 프로세스 유체 제 1 플레넘 볼륨은 상기 제 1 유입부와 상기 제 1 프로세스 유체 바깥쪽 통로 홀들을 유체적으로 연통시키고, 그리고
    상기 제 1 프로세스 유체 제 1 플레넘 볼륨 및 상기 제 1 프로세스 유체 제 2 플레넘 볼륨 중 적어도 하나는 상기 제 1 프로세스 유체의 기화 온도보다 높고 Leidenfrost 온도 미만의 온도로 가열되는, 기화기.
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