KR20080098448A - 베이퍼라이저 전달 앰플 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기화가능한 원료물질을 보유하기 위해 수직으로 적층된 복수개의 용기를 포함하는 반도체 제조 공정에서 사용하는 베이퍼라이저 전달 시스템(vaporizer delivery system)에 관한 것이다. 수직으로 적층된 각 용기는 각각의 적층된 용기 내부로 연장되어 있는 채널이 있는 복수개의 돌기를 포함하고, 이에 의해 수직으로 적층된 인접한 용기사이에 캐리어가스의 전달을 위한 채널을 제공한다.
베이퍼라이저, 전달, 돌기, 배출구

Description

베이퍼라이저 전달 앰플{VAPORIZER DELIVERY AMPOULE}
본 발명은 베이퍼라이저(vaporizer)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액체 및 고체 물질(예를 들어, CVD(chemical vapor deposition), ALCVD(atomic layer chemical vapor deposition) 및 이온주입 공정(ion implantation process)에 사용되는 액체 및 고체 원료시약(source reagent))의 기화(vaporization)를 위하여 증가된 표면적(surface area)을 제공하는 복수개의 용기(container)를 가진 베이퍼라이저 전달 시스템(vaporizer delivery system)에 관한 것이다.
CVD(chemical vapor deposition)는 반도체 웨이퍼 프로세싱(semiconductor wafer processing)에서 코팅(coating) 및 필름 준비를 위하여 광범위하게 사용되고 있다. 예를 들어, CVD는 비교적 빠른 공정시간내에 고도의 등각 및 고품질을 가진 필름(highly conformal and high quality film)을 제공할 수 있기 때문에 여러 측면에서 유용한 증착공정(deposition process)이다. 더욱이, CVD는 긴밀한 접촉 및 다른 개방(deep contact and other opening)에 있어서도, 고도의 등각 필름의 제공 을 포함하는 불규칙적인 모양을 가진 재료(substance)의 코팅에 유익하다.
일반적으로, CVD 기술은 바람직한 반응의 열역학(thermodynamics)에 적합한 온도 및 압력 조건하에서, 화학반응이 일어나는 기질(substarate)의 표면적까지 기체 반응물(gaseous reactant)의 전달을 포함한다. CVD를 사용하여 형성될 수 있는 층(layer)의 타입(type) 및 조성(composition)은 반응물 또는 반응물 전구체(reactant precursor)를 기질의 표면까지 전달하는 능력에 의해 제한된다. 다양한 액체 반응물(liquid reactant) 및 전구체는, 캐리어가스(carrier gas)에서 액체 반응물을 전달함으로써 CVD 응용에 성공적으로 사용되고 있다. 액체 반응물 CVD 시스템에서, 캐리어가스는 전형적으로 액체 반응물의 용기를 통하여 조절된 비율(controller rate)로 거품이 일게 되므로, 캐리어가스는 액체 반응물로 포화상태가 되고 포화된 캐리어(carrier)는 바로 반응 챔버(reaction chamber)로 전달된다.
CVD 반응 챔버로 고체 반응물(solid reactant)을 전달하기 위한 유사한 시도가 있었지만 그다지 큰 성공을 거두지는 못했다. 전구체가 서브리메이터/버블러 저장기(sublimator/bubbler reservoir) 내에 위치한 다음, 수소(hydrogen), 헬륨(helium), 아르곤(argon) 또는 질소(nitrogen)와 같은 기체 화합물(gaseous compound)로 채워진 CVD 반응기(CVD reactor)로 운반되는 가스 화합물로 전구체를 변형시킬 수 있도록 전구체의 승화온도(sublimation temperator)까지 가열되는 서브리메이터/버블러 방법(sublimator/bubbler method)을 사용하여 CVD 프로세싱에서의 고체 전구체(solid precursor) 전달이 수행되고 있다. 그러나, 이러한 과정은 여러가지 이유로 인하여 고체 전구체를 반응 챔버까지 확실하고 재현적으로 전달함 에 있어서 성공적인 것은 아니었다. 이 기술에 대한 주요 문제점은 기화된 고체 전구체의 재현가능한 흐름(reproducible flow)이 공정 챔버(process chamber)까지 전달될 수 있도록 하기 위하여, 조절된 비율로 고체를 일관되게 기화시킬 수 없다는 것에 모아지고 있다. 또한, 최대의 승화(maximum sublimation)를 제공하기 위한 일정한 온도의 결여 및 베이퍼라이저 시스템에서 고체 전구체의 제한된 상당량의 노출된 표면적의 제한된 양 때문에, 빠르게 흐르는 캐리어가스 흐름의 완전한 포화를 보장하기는 어렵다.
유사한 문제가 도판트 성분(dopant element)이 이온화된 다음, 주입을 위한 워크피스(workpiece) 표면으로 향하는 이온빔(ion beam)을 형성하도록 촉진되는, 이온소스(ion source)을 포함하는 기존의 이온주입 시스템에서도 존재한다. 고체의 도판트 물질이 사용될 때, 일반적으로 이것은 베이퍼라이저 내부에 위치하여 가열되고, 그 다음에 형성된 증기(vapor)는 이온화 및 이에 수반되는 이온빔 생성을 위해 이온원의 내부로 운반된다.
안전성 때문에 고체 이온원 물질(solid ion source material)이 가장 바람직하지만, 고체의 반도체 도판트는 심각한 기술상 및 작동상 문제점을 나타내고 있다. 예를 들어, 베이퍼라이저에서 고체의 전구체 물질을 사용하면 기계 사용에 있어서 중단시간(down time)의 증가, 빈약한 제품의 질 및 베이퍼라이저 내의 증착 형성(deposit buildup)이 발생한다.
기존의 베이퍼라이저 시스템은 베이퍼라이저 내에 농축된 물질의 형성 및 베이퍼라이저 내의 균일한 가열 결여로 인한 내부공간에서의 "콜드 스팟(cold spot)" 의 형성을 포함하여 여러가지 단점을 가지고 있다. 원하지 않은 증착의 형성은 각각의 바이얼(vial) 및/또는 원료물질의 웰(well)을 순회하기 위한 내부 이동 표면(moving surface)을 필요로 하는 베이퍼라이저 시스템에서 악화된다. 이러한 내부 메카니즘(mechanism)은 베이퍼라이저 내에 부수적인 "콜드 스팟"을 도입하고, 더 나아가서는 기화된 물질의 증착을 제공한다. 게다가, 내부 이동 메카니즘(internal moving mechanism)에서 증착의 형성에 따라, 이러한 베이퍼라이저의 작동은 효율적이지 않으며 신뢰성도 높지 못하다. 특히, 종래 베이퍼라이저의 단점은 낮은 증기압(vapor pressure)을 가진 온도-민감성 고체 원료물질에서 두드러진다. 따라서, 기화된 고체 전구체의 재현가능한 흐름은 다운스트림 증착 시스템(downdtream deposition system)까지 전달하기 위하여 조절된 비율로 고체를 기화시키는 것은 어려운 일이다.
그러므로, 원료물질의 열분리(thermal disassociation), 베이퍼라이저 내의 증착 형성으로 인한 내부 이동 부분의 작동불가능성(inoperability), 베이퍼라이저 내의 "콜드 스팟"으로 인한 낮은 증기압 화합물의 농축(condensation) 및/또는 다운스트림 증착 시스템까지 일관적이지 않은 증기 흐름과 같이, 종래기술에 수반되는 단점을 가지지 않는 고체 및/또는 액체 화학물질 원료를 효율적으로 기화시키는 베이퍼라이저 시스템이 요구되고 있다.
본 발명은 반도체 제조 적용을 위한 특정 용도(particular utility)를 가지는 고체 및 액체 화학물질 원료를 기화시키는 방법 및 베이퍼라이저 시스템에 관한 것이다.
일 측면에서, 본 발명은 다음을 포함하고, 전형적인 증착 적용을 위해 요구되는 유속(flow rate)을 충족시키기 위하여 균일한 캐리어가스 흐름을 가지는 충분한 표면적을 제공하는 원료물질의 전달 및 기화를 위한 증기 전달 시스템(vapor delivery system)에 관한 것이다:
(a) 기화가능한 원료물질을 보유하기 위한 적어도 하나의 용기;
(b) 상기 용기내에 위치한 배출구를 가진 복수개의 돌기, 여기서 상기 배출구를 가진 돌기는 기화가능한 원료물질의 통과를 위한 채널을 제공함; 및
(c) 상기 용기를 통한 통과를 위한 캐리어가스 스트림(stream)을 도입하기 위한 캐리어가스 튜브.
본 발명의 '시스템'이라는 용어는, 상기와 같은 구성을 가지는 베셀(vessel) 등의 장치의 형태 및 증기 전달 방법의 형태를 모두 포함하는 개념이다.
다른 측면에서, 본 발명은 다음을 포함하는 전구체의 전달 및 기화를 위한 증기 전달 시스템을 제공한다:
(a) 내부의 앰플 구획을 형성하기 위한 앰플 바닥, 측벽 및 제거가능한 상단을 포함하는 앰플;
(b) 상기 앰플에 상호전달되도록 연결된 가스 입구 및 가스 출구;
(c) 상기 내부의 앰플 구획내에 위치하는 적어도 하나의 용기, 여기서 상기 용기는 용기 공간을 형성하기 위한 용기 바닥 및 측벽을 포함함; 및
(d) 상기 용기 바닥을 통하는 채널을 제공하기 위하여 적어도 상기 용기 바닥에 위치하고 배출구를 가진 복수개의 돌기, 여기서 상기 배출구를 가진 돌기는 상기 용기 공간으로 연장되어 있음.
이하 더욱 상세히 기술한 바와 같이, 상기 전구체는 고체 또는 액체 원료물질을 포함할 수 있다. 상기 전구체는 데카보란(decaborane), 붕소(boron), 인(phosphorous), 갈륨(gallium), 인듐(indium), 구리(copper), 안티몬(antimony), 사염화 하프늄(hafnium tetrachloride), 사염화 지르코늄(zirconium tetrachloride), 비소(arsenic), 삼염화 인듐(indium trichloride), 유기수은 β-디케톤 복합체(metalorganic β-diketonate complex), 사이클로펜타디에닐사이클로헵타트리에닐-티타늄(cyclopentadienylcycloheptatrienyl-titanium: C p TiCht), 삼염화 알루미늄(aluminium trichloride), 요오드화 티타늄(titanium iodide), 사이클로옥타테트라에네사이클로-펜타디에닐티타늄(cyclooctatetraenecyclo-pentadienyltitanium), 비스사이클로펜타디에닐티타늄아자이드(biscyclopentadienyltitaniumdiazide) 및 텅스텐 카르보닐(tungsten carbonyl) 을 포함하는 것이 바람직하나, 이에 제한받지는 않는다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 다음을 포함하는 상기 프로세싱 툴(processing tool)을 최소한으로 개량(retrofitting)한 기존의 앰플로 쉽게 삽입될 수 있는 베이퍼라이저 유닛(unit)에 관한 것이다:
(a) 수직으로 적층된 복수개의 용기, 여기서 각 용기는 원료물질을 보유하기 위한 공간을 가짐;
(b) 상기 수직으로 적층된 각 용기에 위치하고 각각의 해당 공간으로 연장되어 있는 배출구를 가진 복수개의 돌기, 여기서 상기 배출구를 가진 돌기는 인접한 수직으로 적층된 용기 사이에 운반가스의 통과를 위한 채널을 형성함; 및
(c) 상기 수직으로 적층된 복수개의 용기와 접촉하고, 상기 수직으로 적층된 용기 각각의 공간을 통해 연장되어 있는 캐리어가스 튜브.
또 다른 측면에서, 본 발명은 다음을 포함하는 베이퍼라이저를 제공한다:
(a) 내부 구획을 형성하기 위한 앰플 바닥 및 앰블 측벽을 가지는 앰플;
(b) 상기 내부 구획을 둘러싸기 위한 앰플 상단;
(c) 상기 앰플 상단에 상호전달되도록 연결된 가스 입구 및 출구;
(d) 상기 내부 구획내에 위치하고 수직으로 적층되어 접촉하는 복수개의 용기, 여기서 각 용기는 고체의 전구체 물질을 보유하기 위한 용기 공간을 형성하는 용기 바닥 및 용기 측벽을 포함하고, 상기 각 용기의 측벽은 상기 앰플의 측벽과 접함;
(e) 수직으로 적층되어 접촉하는 인접한 용기 사이에 채널을 제공하기 위하 여 각 용기 바닥에 위치하고 배출구를 가진 복수개의 돌기, 여기서 상기 배출구를 가진 돌기들은 상기 용기 공간으로 연장되어 있음;
(f) 상기 수직으로 적층되어 접촉하는 용기의 아래까지 캐리어가스를 안내하도록 상기 가스 입구에 상호전달되도록 연결되고, 상기 내부 구획내에 위치한 캐리어가스 딥 튜브; 및
(g) 상기 앰플을 가열하기 위한 수단.
또 다른 측면에서, 본 발명은 상기 용기 공간으로 연장되어 있는 테이퍼진 돌기(tapered protuberance)만큼 좁은 원뿔 모양의 포어(conical shaped pore)을 가진 테이퍼진 복수개의 돌기를 포함하는 용기에 관한 것이다. 돌기에 대한 이러한 외형은 앰플내에 위치한 수직으로 적층된 복수개의 용기를 통해 캐리어가스가 한쪽 방향으로 흐를 수 있도록 한다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 다음을 포함하는 다운스트림 공정 챔버(downstream process chamber)까지 원료물질을 기화시키고 전달하는 방법을 제공한다:
(a) 내부에 기화가능한 원료물질을 가지는 상호연결되고 수직으로 적층된 복수개의 용기를 제공하는 단계, 여기서 각각의 상호연결되고 수직으로 적층된 복수개의 용기는 채널이 있는 복수개의 돌기를 포함함;
(b) 상기 상호연결되고, 수직으로 적층된 용기를 밀봉가능한 앰플내에 위치시키는 단계;
(c) 내부의 원료물질을 기화하기 충분한 양으로 상기 밀봉가능한 앰플에 열 을 가하는 단계; 및
(d) 상기 밀봉가능한 앰플을 통하여 기화된 원료 물질을 상기 공정 챔버로 이동시키기 위하여 상기 밀봉가능한 앰플로 캐리어가스를 도입하는 단계.
본 발명의 다른 측면 및 특징은 하기 상세한 설명 및 첨부된 특허 청구범위로부터 더욱 명백해질 것이다.
본 발명에 따른 베이퍼라이저 전달 앰플은 고체 및/또는 액체 화학물질 원료를 효율적으로 기화시키는 베이퍼라이저 시스템을 제공하는 효과가 있다.
본 발명은, 베이퍼라이저 시스템에서 사용되는 특정 원료물질이 전형적인 증착 적용에 필요한 유속을 충족시키기에 충분한 양으로 적절하게 기화되지 않는다는 사실에 근거한 것이다. 몇 가지 경우에서, 필요한 유속을 얻기 위하여 200℃를 초과하는 고온이 원료물질의 분해(decomposition)를 유발할 수 있는 승화율(sublimation rate)을 증가시키는데 사용되고 있다.
도 1에 나타난 본 발명의 일 구현예에 따른 베이퍼라이저는 기존 베이퍼라이저의 단점을 극복한 것이다. 베이퍼라이저 전달 시스템(10)은, 예를 들어, 은(silver), 은합금(silver alloy), 구리(copper), 구리합금(copper alloy), 알루 미늄(aluminum), 알루미늄합금(aluminum alloy), 납(lead), 니켈 클래드(nickel clad), 스텐레스 스틸(stainless steel), 흑연(graphite) 및/또는 세라믹 물질(ceramic material)과 같이 적합한 열-전도성 물질(heat-conducting material)로 제작된 앰플(12)을 포함한다. 앰플은 내부 구획을 형성하기 위한 바닥(14) 및 측벽(16)을 포함한다. 도시된 원통모양과 같이, 앰플은 앰플을 통해 캐리어가스의 고른 흐름을 촉진시키는 어떤 모양이라도 될 수 있다. 상기 앰플 바닥(base)의 바람직한 모양은 정밀하게 기계로 만들어진 용기에 대하여 1인치의 1/1000th에서 3/1000th까지의 틈(clearance)만을 허용하는 매우 빈틈없는 허용오차(tolerance)까지 기계로 만들어진 원통모양이다. 용기 설치는 용기의 각 측벽이 앰플 바닥의 내부 벽에 대하여 우수한 열접촉(thermal contact)을 가지는 것을 보장하기 위하여, 벽이 매우 평행이어야하는 것을 요구한다. 이해하기 쉽게, 앰플 내벽과 용기의 일정한 접촉을 보장하기 위해 필요한 미세한 공차(close tolerance)를 가지며, 용기 유닛의 설치 및 제거 공정은 쉬운 설치를 허용하기 위하여 제각각 바닥 및 용기의 가열 및/또는 냉각(cooling)을 필요로 할 수 있다.
캐리어가스 입구(20)는 앰플 상단(18) 상에 위치하는 것이 바람직하며, 상기 앰플로 캐리어가스를 유입하기 위한 앰플에 상호전달되도록 연결된 것이 바람직하다.
앰플의 내부 구획에 위치한 것은 수직으로 적층된 복수개의 용기(22)이다. 상기 적층된 용기는 각각으로부터 분리될 수 있고, 쉬운 세정(cleaning) 및 충 전(refilling)을 위하여 제거될 수 있다. 앰플 내에 위치한 것은 가스 입구(20)까지 연결(용접)되고, 내부 구획의 바닥 및 수직으로 적층된 용기에서 가장 낮은 곳에 있는 용기 아래까지 캐리어가스를 흐르게 하는 내부의 캐리어가스 부재(internal carrier gas member)(23)이다. 도 1에서, 내부의 캐리어가스 부재(23)는 각 용기 공간(27)(도 3에 표시) 및 용기 바닥(24)을 통과한다. 그러나, 내부의 캐리어가스 부재가 용기 바닥을 가로지르는 지점에서 누출 방지 씰(leak proof seal)을 보장하기 위하여, 실링 O-링(38)(도 5에 표시)은, 특히 원료물질이 액체라면, 용기사이에 위치할 수도 있는 것으로 이해될 수 있다. 외부의 O-링 추가는 각 용기(트레이(tray)) 측벽의 상단표면 상에서 용기 사이를 밀봉하기 위하여 고려될 수도 있다.
고체 전구체에 따라서, 캐리어가스 흐름에서 고체의 비말동반(entrainment)을 중단할 필요가 있을 수도 있다. 고순도(high purity) 스텐레스 유리원료(frit)(포어 사이즈는 약 1에서 100 미크론(micron))는 캐리어가스의 유속으로 어느 위치에서나 첨가될 수 있다. 유리원료는 각 돌기의 '입구(inlet)'에 설치될 수 있고, 다량의 디스크(disk) 유리원료는 상단 트레이에 첨가될 수 있으며, 앰플 위 또는 출구 가스 흐름 통로 위에서 리드(lid)을 설치함으로써 생긴 압력에 의해 그 안에 밀봉될 수 있다.
도 3에 나타난 바와 같이, 개별 용기(22) 각각은 바람직한 원료물질(28)을 배치하기 위한 용기 공간(27)을 형성하는 바닥(24) 및 측벽(26)을 포함한다. 상기 용기는, 예를 들어 은, 은합금, 구리, 구리합금, 알루미늄, 알루미늄합금, 납, 니 켈 클래드, 스텐레스 스틸, 흑연 및/또는 세라믹 재료와 같은 비반응성 열 전도물질(non-reactive heat-conducting material)로 제작되는 것이 바람직하다.
개별 용기 각각은 복수개의 돌기를 더 포함하는데, 각 돌기는 돌기를 통한 캐리어가스의 이동을 위한 통로(passageway)(32)를 포함한다. 돌기의 모양은 가스의 흐름을 용이하게 하는 외형(configuration)이라면 제한이 없다. 상기 돌기는 도 3 및 도 4에 나타난 바와 같이, 외관상 원통모양 또는 원뿔모양인 것이 바람직하다.
도 4는 일반적으로 용기 공간(27)으로 연장 및 테이퍼진 돌기만큼 좁은 원뿔모양의 포어를 지닌 깔때기(funnel)같은 외형을 가진 돌기를 나타낸 것이다. 상기 원뿔모양의 포어가 보다 낮은 인근 용기로 향한 캐리어가스의 역류(backflow)를 감소시키는 동안, 캐리어가스가 인접한 낮은 용기에서 보다 큰 포어 개구(pore opening)(34)을 지나 용기 공간(보다 작은 포어(36))으로 들어갈 수 있게 한다. 중요한 측면에서, 용기의 적층을 통한 한 방향 흐름의 유지는 많은 반도체 프로세싱 시스템에서 요구되는 유속에서 기화된 원료물질로 포화된 캐리어가스의 제거를 증가시킨다. 기화된 원료물질을 포함하는 캐리어가스가 테이퍼진 돌기를 지나 앰플의 바닥에서 위로 이동함에 따라, 가스분자(gas molecule)가 돌기의 벽에 대하여 압력을 받게되므로 월풀 효과(whrilpool effect)가 발생한다. 상기 월풀 효과는 기화된 원료물질이 테이퍼진 돌기의 가열된 벽과 접촉할 수 있도록 캐리어가스가 돌기를 재빨리 지나게 한다. 그러므로, 상기 기화된 원료물질은 기화된 물질의 침전(precipitation)을 유발하고, 또는 돌기에서 채널을 막는 콜드 스팟의 부수된 감 소를 동반하는 가열된 용기와의 접촉을 유지한다.
돌기는 공정 또는 승화율을 최적화하기 위하여 조절가능성(adjustability)을 허용하는 상용화된 배출구를 가진 스텐레스 스틸 스크류(vented stainless steel screw)와 같은 용기 표면에 접착하도록 확장될 수 있다. 택일적으로, 돌기는 용기 바닥의 일부로서 필수적으로 형성되고, 상기 돌기까지 최대의 열전달(heat transfer)을 가능하게 한다. 상기 각 돌기의 높이는 용기 측벽의 높이와 대략 동일하거나 이보다 낮은 것이 바람직하다. 상기 각 돌기의 높이를 용기 측벽의 높이보다 낮게하여, 각각의 용기내에서 가스의 분산(dispersion) 및 순환(circulation)을 위한 돌기의 말단(end) 상에 헤드 스페이스(head space)를 제공하는 것이 더욱 바람직하다. 택일적으로 상기 용기 및 돌기는 각각의 용기에서 유체화된 베드(fluidized bed)를 만들 수 있도록 배열될 수 있다. 캐리어가스 흐름은 고체의 표면아래에 있는 용기로 들어갈 수 있으며, 이는 도 10에 나타난 바와 같이, 포어 사이즈가 각각의 용기에서 고체 전구체를 보유하기에 충분하다는 것을 알게한다. 도 9에 나타난 바와 같이, 다른 구현예는 고체 전구체의 유체화를 위하여 캐리어가스가 고체 전구체를 지나 운반되도록 측벽에 배출구(vent)를 포함하는 측벽을 가지는 돌기에 관한 것이다.
돌기는 돌기의 개구(open pore)(32)를 통해 용기 하단으로 누출을 유발하지 않으면서 발생하지 않도록 요구되는 기화 물질을 공급하기 위하여, 액체든 고체든, 충분한 양의 원료물질의 배치(placement)를 위한 누출 방지 지역(leak proof region)을 제공하기 위한 높이를 가져야 한다. 각 돌기는 용기의 바닥으로부터 약 0mm ~ 약 5mm까지 수직으로 연장되어 있는 것이 바람직하며, 약 1.5mm ~ 3.0mm까지 수직으로 연장되어 있는 것이 더욱 바람직하다.
도 1에 나타난 바와 같이, 각 용기에서 돌기의 배치는 인접한 용기에서의 배치로부터 약간 상쇄(offset)되므로, 캐리어가스가 돌기를 통해 다음 레벨(level) 용기로 전달되기 전에, 기화된 원료물질과 접촉하기 위하여 용기내에서 순환하도록 한다. 유리하게, 캐리어가스 접촉의 여러 레벨은 베이퍼라이저 시스템에서 원료물질의 증가한 양으로 인해 증가한 속도에서 캐리어가스의 포화를 가능하게 한다.
베이퍼라이저 전달 시스템(10)의 크기(size)는 다운스트림 CVD 장치(downstream CVD apparatus) 및 이온주입 시스템(ion implantation system)에 공급되는 기화된 가스의 양에 따라 다르게 결정된다. 베이퍼라이저는 일반적으로 3~6인치, 바람직하게는 약 3.75인치의 내경(inner diameter)을 가지는 실린더(cylinder)에 해당하는 크기를 가진다. 다량의 용기를 포함하는 용기의 양(quantity)은 베이퍼라이저의 크기에 따라 결정될 것이며, 3~5개의 용기가 앰플내를 둘러싸고 있는 것이 바람직하다.
복수개의 내부용기를 포함하는 본 발명의 앰플은 원료물질의 타입 및 공급량, 기화된 가스의 농도 및 다른 작동 조건에 따라서 바람직한 온도에서 가열되고 유지될 수 있다. 상기 가열은 베이퍼라이저 주위를 둘러싸고 있는 리본 히터(ribbon heater), 베이퍼라이저를 덮는 모양을 가지거나 열풍(hot air)의 순환에 의한 축열 히터(block heater) 또는 액체 열 매체(liquid heat medium)를 사용하여 수행될 수 있다. 가열방식은 베이퍼라이저가 바람직한 온도에서 정밀하게 가열되고 유지되는 한, 그 방식에 제한이 없다. 막힘(clogging)을 유발하는 응축(condensation)이 일어날 자리가 될 수 있는 차가운 상단 용기를 형성하고 고온에서 승화되는 하단 용기의 챈스(chance)를 줄이기 위하여, 바닥보다 측벽으로 앰플을 가열하는 것이 바람직하다. 바람직한 열전달은 앰플의 측벽에서 용기의 측벽으로 가는 것이다. 캐리어가스의 예열(preheating)은 가열방법, 가열된 캐리어가스 입구 튜빙(tubing) 및 캐리어가스 유속에 따라 필요할 수도 있다.
유리하게, 본 발명의 베이퍼라이저 전달 시스템은 가열된 표면적을 증가시키는 가열된 다수의 돌기를 더 제공하는 일련의 가열된 용기를 제공함으로써, 증가된 열분배로 인한 고체 원료물질의 승화를 가능하게 한다. 앰플은 프로세싱동안 더욱 일정한 온도를 유지시켜주는 큰 열량(thermal mass)을 가지는 것이 바람직하다. 본 발명은 고체 상태에서 증기 상태로 고체 원료물질의 승화를 위해서는 열이 필요하다는 사실에 근거하여 큰 열량을 가지도록 고안된 것이다. 고체의 증기압은 주어진 온도에서 경계면(interface)에서 그 물질의 분압(partial pressure)이고, 즉, 여기서 많은 분자가 고체 표면상에 응축되면 그 수만큼의 분자가 주어진 시간동안 표면으로부터 승화된다. 기체상태에서 분자가 캐리어가스에 의해 고체/가스 경계면으로부터 제거된다면, 평형(equilibrium)은 깨어진다. 명백하게, 승화의 잠열(latent heat)을 보충하기 위하여 고체 표면으로 공급되는 충분한 열이 있다면, 승화는 평형을 복구하기 위하여 고속으로 일어난다. 가열된 복수개의 돌기를 제공함으로써, 전체의 전도성 요기는 가열된 표면으로 작용하여 승화 속도를 증가시키고, 포화된 캐리어가스의 유속을 증가시키며, 채널이 형성된 돌기를 막을 수 있는 기화된 원료 물질의 침전을 감소시킬 수 있다.
베이퍼라이저의 온도는 다운스트림 CVD 장치 혹은 이온주입 시스템의 작동 조건(operating condition)과 원료물질의 증기압 및 양에 따라 다르게 결정된다. 상기 온도는 일반적으로 약 40 ~ 약 300℃이다.
본 발명의 베이퍼라이저 전달 시스템은 캐리어가스를 공급하고 베이퍼라이즈에 연결되고 기화된 가스를 운송하기 위한 라인(line); 및 온도 및 압력 측정을 위한 기기(instrument) 및 조정밸브(adjusting valve)를 더 포함할 수 있다. 히터는 기화된 물질을 다운스트림 반도체 제조공정 챔버로 운송하기 위한 라인 및 가스 공급 라인에서 온도를 유지하기 위하여 제공될 수 있다. 라인에서의 응축을 방지하기 위하여 앰플보다 5~10℃ 정도 뜨거운 다운스트림 라인(downstream line)을 가지는 것이 바람직하다.
본 발명의 베이퍼라이저 시스템을 사용하는 방법은 원료물질이 앰플내에 적층되기 전에 용기로 도입하는 것을 포함한다. 원료물질은 고체, 액체 또는 용매에 녹인 고체일 수 있다. 더욱이 원료물질은, 가열에 의해 금속 복합체(metal complex)를 녹이고 녹인 금속 복합체를 지지물(support)에 적용된 다음 바로 냉각시키는 것을 포함하는 다양한 방법 중 어느 하나에 의해, 필름의 형태로 용기 공간에서 용기 및 돌기의 표면상에 코팅될 수 있다. 또한, 금속 복합체를 용매에 녹이고, 감소된 압력하에서 용매를 제거한 다음, 용기 및 돌기의 표면에 적용한다. 다른 원료물질이 다운스트림 프로세싱 시스템에서 사용될 수 있다면, 본 발명은 수직으로 적층된 용기에서 다른 원료물질을 다른 용기로 도입하는 능력(ability)을 제 공한다.
도 5에 나타난 바와 같이, 내부가스 캐리어부재(internal gas carrier member)(23)와 접촉하고 수직으로 적층된 복수개의 용기를 포함하는 베이퍼라이저 유닛(44)은 앰플내에 위치하고 있다. 앰플 상단 리드(lid)(18)(도 1 및 도 2에 표시)는 전도성 앰플 상단에 위치하고 있으며, O-링 요소(O-링은 테플론(teflon), 엘라스토머(elastomer) 또는 금속 밀봉(metal seal)) 및/또는 스크류(screw)와 같은 기계적 패스너(mechanical fastener)에 의해 밀봉되어 있다. 앰플을 가열하는 수단이 사용되고, 앰플 및 접촉 용기내의 내부 온도는 내재된 원료물질을 기화시키기에 충분한 온도까지 상승한다. 승화율은 그 위의 용기로 들어가는 부분적으로 또는 전체적으로 포화된 캐리어가스에 비해 트레이로 들어가는 순수 캐리어(pure carrier)로 인하여 첫번째 또는 가장 낮은 용기상에서 더 커질 수 있을 것이다. 그 자체로, 바닥 용기 상에서 더 많은 전구체를 적재(load)할 필요가 있을 수 있고, 또는 공정 툴에서 앰플의 수명동안 더욱 균일한 표면적을 허용하도록 용기의 높이 범위(height dimension)를 증가시킬 필요가 있을 수 있다.
원료물질로서 사용된 고체는 승화의 공정을 통해 기화되고, 전도성 물질에 의해 제작된 수직으로 적층된 복수개의 용기와 선호적으로 접촉하는 전도성 앰플의 벽을 가열함으로써 영향을 받는다. 승화 공정은 중간 액체상태 없이 고체상태에서 증기상태로 고체(예를 들어, 데카보란)의 전환(transformation)을 수반한다. 본 발명은 어떠한 적정 고체 원료물질(예를 들어, 약 20℃ ~ 약 300℃ 사이의 승화온도 및 약 10-2 Torr ~ 약 103Torr의 증기압을 가지는 것으로 특징되는 고체물질)을 사용하는데 있어도 효과적이다.
온도는 조절된 온도 작동을 위하여 구축되고 배열된, 스트립 히터(strip heater), 복사식 히터(radiant heater), 가열된 인클로저(heated enclosure), 순환성 유체 히터(circulating fluid heater), 저항성 가열 시스템(resistent heating system), 유도성 가열 시스템(inductive heating system), 등(이에 한정되지 않음)을 포함하는 조절 온도 조작을 위해 구축되고 배열된 어떠한 열 조절 시스템(heat regulating system)에 의해서라도 베이퍼라이저 내에서 조절될 수 있다. 더욱이, 앰플내의 온도는 써머커플(thermocouple), 써미스터(thermistor) 또는 열전도성 앰플 및/또는 용기의 표면에 접촉하도록 배열된 어떠한 다른 적절한 온도 감지 접합 또는 디바이스에 의해 감지될 수 있다.
본 발명자들은 용기에서 원료물질이 고갈되는 시기를 결정하기 위하여, 용기가 거의 고갈되거나 고갈되었을 때, 신호상의 변화를 제공하기 위하여 용기의 바닥표면에서 반사면(reflective surface)에 상호전달되도록 연결된 광학 센서(optical sensor)와 같은 상단 트레이 및/또는 바닥 트레이 내에서 고체 또는 액체의 양을 측정하는 레벨 센서 모니터링 시스템(level sensor monitoring system)을 고려하였다.
도 6은 베이퍼라이저(10)까지 캐리어가스를 공급하기 위한 기화된 전달 시스템(vaporized delivery system)(66)을 개략적으로 나타낸 것이다. 캐리어가스 원 료(64)는 캐리어가스를 제공하기 위하여 상기 베이퍼라이저(10)로 연결되어 있다. 원료물질을 도입하는 택일적 모드에서, 액체 원료물질은 액체 원료용기(67)로부터 도입될 수 있다. 캐리어가스의 유속은 캐리어가스 전달라인 및 프로세싱 챔버(70)로 기화된 원료물질을 운송하는 라인에 배치된 유량계(flow meter)(68)에 의해 모니터되고 조절될 수 있다. 가스 운반라인은 높은 흐름속도(flow velocity)를 허용할 수 있도록, 폴리머(polymer)와 같이 낮은 마찰계수(coefficient of friction)를 가지는 물질로 제조되는 것이 선호된다. 바람직하게는, 베이퍼라이저 전달 시스템은 베이퍼라이저 유닛(10)에 상호전달되도록 연결된 적어도 하나의 가열수단(72)에 의해 생성된 열에너지(thermal energy)가 전달(transmission)될 수 있게 하는 열전도성 물질로 만들어진다.
완벽한 기화를 위해 요구되는 전력량은 원료물질 및 캐리어가스의 화학적 성질(chemistry) 및 혼합물의 유속이 기능하는 양이다. 본 발명에 따르면, 최적 등온도(isothermal temperature)를 제공하기 위해 베이퍼라이저까지 전달되는 써말 파워(thermal power)은 약 100W에서 약 3000W이다. 상기 방식에서, 흐르는 혼합물에 의해 흡수된 히팅 파워(heating power)은 사용가능한 히팅 파워의 작은 일부분이다. 그러므로, 가스 증기에 의해 흡수되는 파워(power)은 사용가능한 히팅 파워에 비례하는 눈에 띄지 않는 동요를 나타내어, 전도성 가열 표면의 이상적인 등온도를 실질적으로 유지할 수 있게 한다.
작동면에서, 전구체 원료물질은 앰플이 열려있을 때의 산소 및 습기(moisture)와 전구체의 반응을 제거하도록 건조상자(dry box) 또는 글러브 박 스(glove box)에서 용기 유닛(container unit)에 적재되는 것이 바람직하다. 가스원료(64)로부터의 캐리어가스는 1 sccm ~ 약 500 sccm의 가스 흐름으로 가스 입구(20)에서 베이퍼라이저 유닛으로 도입된다. 캐리어 가스는 수직으로 적층된 용기의 돌기를 통해야되는 캐리어가스의 정상 흐름(steady flow)을 제공하기 위한 압력에서 베이퍼라이저로 운송된다. 캐리어가스가 수직으로 적층된 용기와는 다른 레벨을 통하여 위로 가로질러 이동됨에 따라, 캐리어가스는 가스 출구밸브(40)에 있는 베이퍼라이저 유닛의 밖에서 공정 챔버(70)로 수송하기 위하여 기화된 원료물질로 포화되게 된다.
본 발명의 장점을 하기 실시예와 관련하여 더욱 자세히 설명된다.
도 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 앰플에서 5개의 적층된 용기를 가지는 용기 유닛을 포함하는 본 발명의 베이퍼라이저는 앰플에서 용기까지의 열전도 효율을 측정하기 위하여 테스트되었다. 앰플은 우수한 스텐레스 스틸로 제조하였고, 앰플 주변을 감고있는 모양을 한 축열히터에 연결하였다. 히터는 다양한 AC 전압의 원료이고 가열 정도를 조절하는 다양한 변압기(transformer)에 연결하였다. 앰플에서 용기까지의 열전달 효율 및 가열의 균등성(evenness)을 결정하기 위하여, 앰플내에 위치한 몇몇의 개별 용기인 용기 (1) 및 (5)는 온도 센서에 연결하였다. 앰플은 약 500 sccm으로 용기 유닛을 지나 앰플로 도입되는 캐리어가스의 원료에 연결하였다. 도 7에서 나타난 바와 같이, 앰플에 연결된 히터에서 온도가 증가할수록 용기에서 감지되는 내부온도도 열전도 효율에 따라 증가하였다. 용기 (1) 및 (5)에서 감지되는 온도는 적층된 용기를 통한 가열의 균등성을 알려주는 앰플의 온도와 비슷한 것이었다. 그러므로, 개별 용기는 전구체 물질을 기화시키기 위하여 균등하게 가열되는 추가적인 표면적을 제공한다.
도 8은 앰플에서 용기 (5)내에 위치한 돌기까지 열의 분포를 나타낸 것이다. 온도는 130℃까지 올라가고, 앰플내의 열분포는 1시간동안 기화가 진행된 다음부터 거의 일정하였다. 복수개의 용기는 전구체 물질의 배치를 위해 증가된 면적을 제공하기 때문에, 더 많은 산물(product)이 앰플의 충전(refilling)없이 생산될 것이고, 이에 의해 기기의 오프타임(off-time)을 감소시킬 것이다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 베이퍼라이저의 투시도(perspective view)이다.
도 2는 본 발명에 따른 앰플내에 놓인 용기에 위치한 배출구를 가진 복수개의 돌출부(vented protrusion)의 평면도(top view)이다.
도 3은 본 발명의 원통모양을 가진 복수개의 돌기를 묘사한 용기의 측면도이다.
도 4는 본 발명의 원통모양을 가진 복수개의 돌기를 묘사한 용기의 측면도이다.
도 5는 본 발명의 수직으로 적층된 복수개의 용기의 측면도이다.
도 6은 본 발명의 베이퍼라이저 전달 시스템을 간략하게 도식적으로 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 앰플을 통해 흐르는 캐리어가스로 용기 유닛내의 온도를 감지하고 앰플을 가열한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 앰플의 용기 유닛 및 돌기에서 온도를 감지하고 앰플을 가열한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 9는 측면의 배출구(side vent)를 포함하는 원뿔모양을 가진 복수개의 돌기를 나타내는 용기의 측면도이다.
도 10은 본 발명의 택일적 구현예를 나타낸 것이다.

Claims (38)

  1. 제1 말단면을 가지는 베셀(vessel); 제1 말단면에 위치하는 가스 입구; 제1 말단면에 위치하는 가스 출구; 내부 용적을 둘러싸는 베셀 벽; 및 지지 표면으로부터 위쪽으로 연장되고, 내부 용적내에 배치된 세로방향의 복수개의 열 전달 요소(heat transfer elements)를 포함하는 베이퍼라이저 장치로, 이 때, 상기 지지 표면은 내부 용적 내의 고체를 포함하는 기화성 물질을 지지하도록 되어있는 베이퍼라이저 장치.
  2. 제1 말단면을 가지는 베셀; 제1 말단면에 위치하는 가스 입구; 제1 말단면에 위치하는 가스 출구; 내부 용적을 둘러싸는 베셀 벽; 수평으로 배치되는 적어도 하나의 지지 표면; 및 상기 수평으로 배치되는 적어도 하나의 지지 표면에 실질적으로 수직을 이루면서, 내부 용적 내에 배치된 세로방향의 복수개의 열 전달 요소(heat transfer elements)를 포함하는 베이퍼라이저 장치로, 이 때, 상기 수평으로 배치되는 적어도 하나의 지지표면은 내부 용적 내의 고체를 포함하는 기화성 물질을 지지하도록 되어있는 베이퍼라이저 장치.
  3. 제1 말단면을 가지는 베셀; 제1 말단면에 위치하는 가스 입구; 제1 말단면에 위치하는 가스 출구; 내부 용적을 둘러싸는 베셀 벽; 적어도 하나의 지지 표면 및 내부 용적 내에 배치되는 세로방향의 복수개의 열 전달 요소(heat transfer elements); 및 내부 용적 사이에 적어도 하나의 지지 표면에 의해 지지되는 기화 성 물질을 포함하는 베이퍼라이저 장치로, 이 때, 상기 기화성 물질은 루즈(loose)형태, 불연속(discontinuous)형태, 또는 미립자(particulate) 형태의 고체를 포함하는 것을 특징으로 하는 베이퍼라이저 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베셀 벽으로의 열 전달을 위한 가열 요소(heating element)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 베이퍼라이저 장치.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가스 입구는 제1 가스 소스(source)와 상호 전달적으로 결합되고, 상기 가스 출구는, 기화된 형태의 기화성 물질을 이용하도록 공정 장비(process equipment)와 상호 전달적으로 결합되는 것을 특징으로 하는 베이퍼라이저 장치.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수개의 열 전달 요소는 기화성 물질에 접촉하고, 열을 전도하도록 되어있는 것을 특징으로 하는 베이퍼라이저 장치.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베셀 벽은 제1 높이를 가지는 측벽을 포함하고, 상기 복수개의 열 전달 요소는 제2 높이를 가지며, 상기 제2 높이는 제 1높이 보다 짧거나 실질적으로 동일한 길이인 것을 특징으로 하는 베이퍼 라이저 장치.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베셀은 앰플 바닥, 측벽 및 제거가능한 상부를 가지는 앰플(ampoule)을 포함하고, 이 때, 제거가능한 상부는 제1 말단면을 따라 배치되는 것을 특징으로 하는 베이퍼라이저 장치.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베셀은
    상기 베셀 사이에 배치된 하나 이상의 용기(container)를 포함하고, 이 때, 상기 하나 이상의 용기는 용기 바닥과 용기 측벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 베이퍼라이저 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 하나 이상의 용기는 상기 베셀 사이에 위치하는 수직으로 적층된 복수개의 용기를 포함하는 것을 특징으로 하는 베이퍼라이저 장치.
  11. 제9항에 있어서,상기 하나 이상의 용기는 열 전도성 물질을 함유하고, 상기 하나 이상의 용기의 측벽은 상기 베셀의 측벽 부분과 접촉하는 것을 특징으로 하는 베이퍼라이저 장치.
  12. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 세로방향의 복수개의 열 전달 요소는 복수개의 가스 흐름 통로를 특징으로 하는 베이퍼라이저 장치.
  13. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 세로방향의 복수개의 열 전달 요소는 수직 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 베이퍼라이저 장치.
  14. 제3항에 있어서, 세로방향의 복수개의 열 전달 요소는 상기 지지 표면으로부터 수직으로 연장되는 것을 특징으로 하는 베이퍼라이저 장치.
  15. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베셀은
    내부 용적 내에서 아래쪽으로 연장되고, 상기 가스 입구와 상호전달적으로 연결되면서, 제1가스를 상기 내부 용적의 하부(lower portion)로 배출하도록 정렬되어 있는 튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 베이퍼라이저 장치.
  16. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베셀은
    가스 출구를 거쳐 베셀로부터 기화성 물질의 누출(expulsion)을 방지하도록 정렬되는 하나 이상의 포어 요소(porous elements)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 베이퍼라이저 장치.
  17. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가스 입구와 가스 소스 사이에 배치된 제1유량계(flow meter); 및 기화된 물질을 이용하게 만든 공정 장비 및 상기 가스출구 사이에 배치된 제2유량계 중 어느 하나를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 베이퍼라이저 장치.
  18. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 내부 용적과 상호 전달적인 기화성 물질 레벨 센서(vaporizable material level sensor)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 베이퍼라이저 장치.
  19. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 지지 표면에 의해 지지되는 기화성 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 베이퍼라이저 장치.
  20. 제2항에 있어서, 상기 적어도 하나의 지지 표면에 의해 지지되는 기화성 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 베이퍼라이저 장치.
  21. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기화성 물질은 고체 필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 베이퍼라이저 장치.
  22. 제3항, 제19항 및 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기화성 물질은 고체 물질 및 용매를 포함하는 것을 특징으로 하는 베이퍼라이저 장치.
  23. 제22항에 있어서, 상기 고체 물질의 적어도 일부분은 용매에서 용해되어 있는 것을 특징으로 하는 베이퍼라이저 장치.
  24. 제3항, 제19항 및 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기화성 물질은 데카보란(decaborane), 붕소(boron), 인(phosphorous), 갈륨(gallium), 인듐(indium), 구리(copper), 안티몬(antimony), 사염화 하프늄(hafnium tetrachloride), 사염화 지르코늄(zirconium tetrachloride), 비소(arsenic), 삼염화 인듐(indium trichloride), 유기수은 β-디케톤 복합체(metalorganic β-diketonate complexes), 사이클로펜타디에닐사이클로헵타트리에닐-티타늄(cyclopentadienylcycloheptatrienyl-titanium: CpTiCht), 삼염화 알루미늄(aluminium trichloride), 요오드화 티타늄(titanium iodide), 사이클로옥타테트라에네사이클로-펜타디에닐티타늄(cyclooctatetraenecyclo-pentadienyltitanium), 비스사이클로펜타디에닐티타늄디아자이드(biscyclopentadienyltitaniumdiazide) 및 텅스텐 카르보닐(tungsten carbonyl) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 베이퍼라이저 장치.
  25. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베셀 벽은 적어도 하나의 제1가스 및 제2가스에 의해 접촉되는 내부 벽 표면을 가지는 것을 특징으로 하는 베이퍼라이저 장치.
  26. 다음 단계를 포함하는,
    제1 말단면을 가지는 베셀(vessel); 제1 말단면에 위치하는 가스 입구; 제1 말단면에 위치하는 가스 출구; 내부 용적을 둘러싸는 베셀 벽; 및 지지 표면으로부터 위쪽으로 연장되고, 내부 용적에 배치된 세로방향의 복수개의 열 전달 요소(heat transfer elements)를 포함하는 베이퍼라이저 장치로, 이 때, 상기 지지 표면은 내부 용적 내의 고체를 포함하는 기화성 물질을 지지하는 베이퍼라이저 장치를 이용하는 방법:
    상기 기화성 물질의 적어도 일 부분을 기화시키기 위하여 상기 베셀을 가열하는 공정;
    기화성 물질과 접촉하여 기화된 물질을 포함하는 제2차 가스를 생산하도록 가스 입구를 통해 상기 베셀로 제1차 가스를 도입하는 공정; 및
    기화된 물질을 포함하는 상기 제2차 가스를 상기 가스 출구를 통해 공정 장비로 전달하는 공정.
  27. 다음 단계를 포함하는,
    제1 말단면을 가지는 베셀; 제1 말단면에 위치하는 가스 입구; 제1 말단면에 위치하는 가스 출구; 내부 용적을 둘러싸는 베셀 벽; 수평으로 배치되는 적어도 하나의 지지 표면; 및 상기 수평으로 배치되는 적어도 하나의 지지 표면에 실질적으로 수직을 이루면서, 내부 용적 내에 배치된 세로방향의 복수개의 열 전달 요소(heat transfer elements)를 포함하는 베이퍼라이저 장치로, 이 때, 상기 수평으로 배치되는 적어도 하나의 지지표면은 내부 용적 내의 고체를 포함하는 기화성 물질을 지지하도록 되어있는 베이퍼라이저 장치를 이용하는 방법:
    상기 기화성 물질의 적어도 일 부분을 기화시키기 위하여 상기 베셀을 가열하는 공정;
    기화성 물질과 접촉하여 기화된 물질을 포함하는 제2차 가스를 생산하도록 가스 입구를 통해 상기 베셀로 제1차 가스를 도입하는 공정; 및
    기화된 물질을 포함하는 상기 제2차 가스를 상기 가스 출구를 통해 공정 장비로 전달하는 공정.
  28. 다음 단계를 포함하는,
    제1 말단면을 가지는 베셀; 제1 말단면에 위치하는 가스 입구; 제1 말단면에 위치하는 가스 출구; 내부 용적을 둘러싸는 베셀 벽; 적어도 하나의 지지 표면 및 내부 용적내에 배치되는 세로방향의 복수개의 열 전달 요소(heat transfer elements); 및 내부 용적 사이에 적어도 하나의 지지 표면에 의해 지지되는 기화 성 물질을 포함하는 베이퍼라이저 장치로, 이 때, 상기 기화성 물질은 루즈(loose)형태, 불연속(discontinuous)형태, 또는 미립자(particulate) 형태의 고체를 포함하는 것을 특징으로 하는 베이퍼라이저 장치를 이용하는 방법:
    상기 기화성 물질의 적어도 일 부분을 기화시키기 위하여 상기 베셀을 가열하는 공정;
    기화성 물질과 접촉하여 기화된 물질을 포함하는 제2차 가스를 생산하도록 가스 입구를 통해 상기 베셀로 제1차 가스를 도입하는 공정; 및
    기화된 물질을 포함하는 상기 제2차 가스를 상기 가스 출구를 통해 공정 장비로 전달하는 공정.
  29. 제26항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수개의 열 전달 요소는 기화성 물질에 접촉하고, 열을 전도하도록 되어있는 것을 특징으로 하는 방법.
  30. 제26항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수개의 세로방향의 열 전달 요소는 복수개의 가스 흐름 통로를 이루며, 상기 방법은 상기 복수개의 가스 흐름 통로를 통하여 제1차 가스를 유동시키는(flowing) 공정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  31. 제26항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베셀은 내부 용적 내에서 아래쪽으로 연장되고, 상기 가스 입구와 상호전달적으로 연결되는 튜브를 포함하고,
    상기 도입공정은 상기 튜브를 통하여 제1차 가스를 유동시키는 공정과 상기 내부 용적의 하부로 상기 제1차 가스를 배출하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  32. 제26항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기화된 물질을 상기 공정 장비에 장착된 반도체 기판과 접촉하는 공정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  33. 제26항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, CVD(chemical vapor deposition), ALD(atomic layer deposition), PEALD(plasma enhanced atomic layer deposition), MOCVD(metal organic chemical vapor deposition), PECVD(chemical vapor deposition) 및 이온 주입(ion implantation)으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 증착 공정을 이용하는 기화된 물질을 증착하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  34. 제26항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기화성 물질은 데카보란(decaborane), 붕소(boron), 인(phosphorous), 갈륨(gallium), 인듐(indium), 구리(copper), 안티몬(antimony), 사염화 하프늄(hafnium tetrachloride), 사염화 지르코늄(zirconium tetrachloride), 비소(arsenic), 삼염화 인듐(indium trichloride), 유기수은 β-디케톤 복합체(metalorganic β-diketonate complexes), 사이클로펜타디에닐사이클로헵타트리에닐-티타늄(cyclopentadienylcycloheptatrienyl-titanium: CpTiCht), 삼염화 알루미늄(aluminium trichloride), 요오드화 티타늄(titanium iodide), 사이클로옥타테트라에네사이클로-펜타디에닐티타늄(cyclooctatetraenecyclo-pentadienyltitanium), 비스사이클로펜타디에닐티타늄디아자이드(biscyclopentadienyltitaniumdiazide) 및 텅스텐 카르보닐(tungsten carbonyl) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  35. 제26항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1차 가스로 상기 기화성 물질을 포화시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  36. 제26항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 반도체 기판 상에 필름을 형성하기 위하여 상기 기화된 물질을 반도체 기판에 접촉하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  37. 제26항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가열하는 공정은 100와트~3000와트의 가열 파워(heating power)를 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
  38. 제26항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베셀로 전달에 앞서 제1가스를 예열하는 공정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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