KR20140093194A - 텅스텐 헥사플루오라이드 회수 및 재사용을 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

텅스텐 헥사플루오라이드 회수 및 재사용을 위한 시스템 및 방법 Download PDF

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KR20140093194A
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앤드류 데이비드 존슨
래지브 크리샨 아가르왈
휘 복 안
주니어 윌리암 잭 카스텔
주니어 유진 요셉 카르왁키
존 프랜시스 레흐만
데이비드 찰스 윈체스터
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에어 프로덕츠 앤드 케미칼스, 인코오포레이티드
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Abstract

응축성 물질, 예컨대, 이로 한정되는 것은 아니지만, 텅스텐 플루오라이드(WF6)가 화학적 기상 증착(CVD) 공정에서 필름을 증착시키기 위해서 사용될 수 있다. 본원에서는 생산 공정에서 미반응된 응축성 물질을 폐기물로서 처리하기보다는 이들 물질을 수거하고 재사용하기 위한 방법이 기재된다. 한 가지 구체예에서, 응축성 물질, 예컨대, 가스성 WF6이 CVD 반응기에 공급되지 않는 때에, 이는 포획을 위한 회수 캐비닛으로 재유도된다.

Description

텅스텐 헥사플루오라이드 회수 및 재사용을 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR TUNGSTEN HEXAFLUORIDE RECOVERY AND REUSE}
관련 출원에 대한 상호참조
본 출원은 2013년 1월 17일자 출원된 미국가출원 제61/753,635호의 우선권을 주장한다. 본 가출원의 개시내용은 본원에서 그 전체내용이 참조로 포함된다.
발명의 배경
반도체 제조 물질, 예컨대, 텅스텐 헥사플루오라이드(WF6)의 회수를 위한 시스템 및 방법이 본원에서 기재되고 있다. 반도체 제조 물질을 회수하고, 이어서, 반도체 제조를 위해서 이를 재사용하는 시스템 및 방법이 또한 본원에서 기재되고 있다.
텅스텐 헥사플루오라이드(WF6)는 반도체 장치의 제조에서 사용되는 응축성 물질(condensable material)이다. WF6은 반도체 제조 공정에 사용하기 위해서 제조되며 전형적으로는 텅스텐 필름을 형성시키기 위한 화학적 기상 증착(chemical vapor deposition: CVD)에서 반응물로서 사용된다. WF6을 합성하는 일반적인 방법은 이하 반응식(1)에 나타낸 바와 같은 원소 불소(F2)와 텅스텐 금속의 고도의 발열 반응에 의한다:
Figure pat00001
CVD 공정 동안에, WF6은 효율적으로 사용되지 않는다. 미반응된 WF6이 반응기 배출물로 유도되고, 폐기물로서 처리된다. 전형적으로는, WF6은 습식 스크러버(wet scrubber)를 사용함으로써 가수분해되어 수성 불산(HF(aq))과 텅스텐 옥사이드(WOx)를 함유하는 폐기물-물을 생성시킨다. 이어서, 이러한 폐기물-물은 이것이 배출될 수 있기 전에 폐기물-물 처리 설비에서 처리되어야 한다.
따라서, 생산 공정에서 재사용 및/또는 재순환되도록 WF6 및 다른 응축성 물질을 포획하는 방법, 시스템, 장치 또는 이들의 조합을 제공하는 것이 필요하다. 본 기술분야에서는, 예를 들어, CVD 공정에서 생산 도구에 전달되는 응축성 물질, 예컨대, WF6의 비용을 감소시키는 것이 필요하다. 본 기술분야에서는 생산 공정에서 사용되는 응축성 물질의 폐기물을 감소시키는 것이 추가로 필요하다.
발명의 간단한 요약
본원에 기재된 방법, 시스템 및 장치는 본 기술 분야에서의 요구 중 하나 이상을 충족시킨다. 한 가지 양태로, 응축성 물질을 사용하는 화학 공정 반응기로부터 응축성 물질의 포획 및 회수를 위한 장치로서,
(a) 공정 제어기와 전기적인 소통 관계에 있는 응축성 물질을 도입시키기 위한 하나 이상의 라인이 제공된 화학 공정 반응기;
(b) 화학 공정 반응기 내로 도입된 미반응된 응축성 물질을 제거할 수 있는 화학 공정 반응기로부터의 유출물 라인;
(c) 임의로 화학 공정 반응기로부터의 미반응된 응축성 물질의 제거를 가능하게 하고 설정된 크래킹 압력(set cracking pressure)을 지니는 화학 공정 반응기에 어떠한 실질적인 유출물의 흐름을 방지하는 유출물 라인 내의 체크 밸브;
(d) 임의의 체크 밸브의 상부에 있으며, 화학 공정 반응기 또는 유출물 라인으로부터의 미반응된 응축성 물질을 제거하고 이를 회수 용기에 보내는, 화학 공정 반응기 또는 유출물 라인에의 연결부를 지니는 회수 라인;
(e) 공정 제어기에 대한 신호 연결부를 지니는 회수 라인 내의 자동 밸브;
(f) 공정 제어기; 및
(g) 공정 제어기와 전기적인 소통 관계에 있는 냉각 재킷을 추가로 포함하며 미반응된 응축성 물질을 수용할 수 있는 회수 용기를 포함하는 장치가 제공된다.
또 다른 양태에서, 응축성 물질을 사용하는 화학 공정 반응기로부터 응축성 물질의 포획 및 회수를 위한 시스템으로서,
공정 제어기와 전기적인 소통 관계에 있는 응축성 물질을 도입시키기 위한 하나 이상의 라인이 제공된 화학 공정 반응기;
화학 공정 반응기 내로 도입된 미반응된 응축성 물질을 제거할 수 있는 화학 공정 반응기로부터의 유출물 라인;
임의로, 화학 공정 반응기로부터의 미반응된 응축성 물질의 제거를 가능하게 하고 설정된 크래킹 압력을 지니는 화학 공정 반응기에 어떠한 실질적인 유출물의 흐름을 방지하는 유출물 라인 내의 체크 밸브;
임의의 체크 밸브의 상부에 있으며, 화학 공정 반응기 또는 유출물 라인으로부터의 미반응된 응축성 물질을 제거하고 이를 회수 용기에 보내는, 화학 공정 반응기 또는 유출물 라인에의 연결부를 지니는 회수 라인;
공정 제어기에 대한 신호 연결부를 지니는 회수 라인 내의 자동 밸브;
공정 제어기; 및
공정 제어기와 전기적인 소통 관계에 있는 냉각 재킷을 추가로 포함하며 미반응된 응축성 물질을 수용할 수 있는 회수 용기를 포함하는 시스템이 제공된다.
도 1은 장래의 재사용을 위한 응축성 물질, 예컨대, WF6을 회수하기 위한 한 가지 구체예의 공정 흐름도를 제공한다.
도 2는 WF6을 위한 액체-증기 상태도를 제공한다. 실선은 응축된 WF6과 가스성 WF6 사이의 상 경계를 나타낸다. 실선 위의 상태의 경우에, WF6은 액체 또는 고체로서 존재한다. 실선 아래의 상태의 경우에는, WF6은 가스로서 존재한다.
도 3은 응축성 물질, 예컨대, WF6을 포획하고 회수하기 위해서 사용되는 장치 및 시스템의 한 가지 구체예의 예를 제공한다.
발명의 상세한 설명
물질 회수는 비용 및 반도체 제조 공정에 의해서 생성되는 폐기물의 양을 감소시키는 기회를 제공한다. 반도체 공정으로부터의 유출물, 예컨대, WF6 또는 다른 응축성 물질은 폐기물로서 처리되기보다는 재사용을 위해서 회수될 수 있는 가치있는 물질을 포함할 수 있다. 물질 회수는 제조 공정의 이용 효율성을 증진시키고 그러한 제조 공정에 의해서 생성된 폐기물의 양을 감소시킨다. 본원에서 기재된 방법, 시스템 및/또는 장치는 텅스텐 헥사플루오라이드(WF6)를 포착하고 재사용하기 위해서 사용되지만, 이들 방법, 시스템 및/또는 장치는 다른 응축성 물질로 확대될 수 있는 것으로 사료된다.
본원에서는, 생산 폐기물을 최소화하고 응축성 물질을 제조 공정에서 재사용하기 위해서 포획되고 저장되게 하는 수율로, 바람직한 응축성 물질, 예컨대, 이로 한정되는 것은 아니지만, WF6을 회수하기 위한 수단이 기재된다. 생산 도구에 전달되었지만, 텅스텐 필름의 CVD에서 사용되지 않은 WF6이 반응기 배출물로 유도되고 폐기물로서 처리된다. 본원에 기재된 방법, 시스템, 및 장치는 생산 폐기물 또는 미반응된 WF6이 저장 용기, 예컨대, 실린더 내로 포획되고 장래의 생산에 재사용되게 한다. 몇 가지 포획 방법이 고려된다: 응축, 착물화 및 이들의 조합. 이들 포획 방법은 WF6을 용기 내에, 지지체에 또는 이들의 조합에 응축된 상으로 저장한다. WF6은 후속하여 용기 및/또는 용기내의 지지체를 가열하고 WF6을 기화시킴으로써 재사용될 수 있다. 기재된 방법을 사용하는 재사용을 위한 WF6 또는 응축성 물질에 대해서 얻을 수 있는 예시적인 수율은 전체 공급물을 기준으로 하여 이하 한계치, 10 vol % 또는 그 초과, 20 vol % 또는 그 초과, 30 vol % 또는 그 초과, 40 vol % 또는 그 초과, 50 vol % 또는 그 초과, 55 vol % 또는 그 초과, 60 vol % 또는 그 초과, 65 vol % 또는 그 초과, 70 vol % 또는 그 초과, 75 vol % 또는 그 초과, 80 vol % 또는 그 초과, 또는 90 vol % 또는 그 초과 중 하나 이상을 포함한다. 생산에 재사용하기 위한 WF6을 효율적으로 포획하는 장치 및 시스템이 또한 본원에서 기재된다.
도 1은 본원에 기재된 방법의 한 가지 구체예를 제공한다. 도 1이 예시하고 있는 바와 같이, WF6은 공급 캐비닛(10)으로부터의 가스로서 제공되고, 그러한 캐비닛은 WF6을 함유시키기 위한 저장 용기, 예컨대, 저장 실린더(도 1에는 도시되지 않음)를 추가로 포함할 수 있다. 저장 실린더(도시되지 않음), 회수 실린더(도시되지 않음), 및 공정 라인(20)의 구성 물질은 바람직하게는 하기 파라미터 중 하나 이상과 부합해야 한다: 부식-내성이고 대략 111℃ 또는 232℉까지의 공정 온도를 견딤. 부식-내성임과 관련하여, 특정의 적용에서, 최종 사용자는 WF6과 반응하고 바람직하지 않은 부산물, 예컨대, HF를 생성시킬 수 있는 어떠한 흡착된 수분 또는 하이드록사이드를 제거하기 위해서 불소 가스, 예컨대, 원소 불소(F2)를 도입함으로써 공정 라인(20) 중 하나 이상의 부분을 부동태화시킬 수 있다. 공정 라인(20) 및 저장 및/또는 회수 실린더에 적합한 재료는 스테인리스 스틸을 포함한다. 특정의 구체예에서, 공정 라인을 위한 재료는 니켈, 니켈 합금, 또는 니켈 도금된 스테인리스 스틸로 구성될 수 있다. 공급 캐비닛(10)은 생산 도구(50)와 유체 소통관계에 있으며, 그러한 생산 도구는 질량 흐름 제어기(30)를 경유한 공정 라인(20)을 통해서 가스상 형태로 WF6이 공급되는 증착 반응기(60)를 추가로 포함하고, 그러한 제어기는 생산 도구(50) 및 증착 반응기(60)로의 WF6의 중단 없는 공급을 제공할 수 있다. 공정 도구(50)는, 증착 반응기(60) 내의 CVD에 의한 반도체 기판의 표면상의 텅스텐 필름의 증착을 포함한, 반도체 제조의 다양한 단계의 성능을 보조한다. 공정 도구(50)는 하나 이상의 증착 반응기(60)를 포함할 수 있다. 기판은 하나 이상의 반도체 웨이퍼, 예컨대, 가장자리에 일련의 웨이퍼가 적층된 "보우트(boat)" 또는 캐리어로 구성될 수 있다. 기판은 공정 도구(50)내의 로드 챔버(load chamber)(도시되지 않음)로부터의 로드 락(load lock)을 통해서 반응기(60) 내로 도입될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 질량 흐름 제어기(30)는 증착 반응기(60)로 전달되는 WF6의 흐름을 특정의 유량, 예를 들어, 나타낸 바와 같은 300 표준 입방 센티미터(standard cubic centimeter: sccm)로 제어한다. 그러나, 생산 도구(50)와 증착 반응기(60)로의 WF6의 흐름의 유량과 다른 속성(attributes)이 최종 사용자에 의해서 제어될 수 있다. WF6(g)이 증착 반응기(60)에 공급되지 않을 때는 언제든지, 이는 저장 용기, 예컨대, 회수 실린더(도 1에는 도시되지 않음) 내의 포획을 위한 회수 캐비닛(100)에 두 방향 밸브(32), 세 방향 밸브(40), 두 방향 밸브(80) 및 두 방향 밸브(85)를 통해서 재유도되어서, 공정 도구(50) 및 증착 반응기(60)를 우회할 수 있다.
공정 동안에, WF6(g)은 증착 반응기(60)에 공급된다. 어떠한 미반응된 WF6은 두 밸브(80 및 85)를 통해서 공정 라인(20)을 통해 자동 밸브(40)으로 유도될 수 있고 회수 캐비닛(100) 내의 하나 이상의 저장 용기(도시되지 않음)에 수거될 수 있다. 대안적으로, 미반응 WF6 또는 어떠한 유출물 가스, 예컨대, 부동태화 또는 퍼지 가스가 진공 펌프(75) 뒤의 체크-밸브(70)로 유도될 수 있고, 라인을 퍼징하기 위한 목적으로 생산 설비 배출부(90)로 유도된다. 체크 밸브(70)를 통해서 통과하는 유출물은 팹(fab) 배출물 라인(90)을 통해서 저감, 스크러빙 및 생산 설비 배출물 시스템(도시되지 않음) 내로 보내져서, 독성의, 유해한, 부식성 또는 세계 온실화 가스를 분해시킨다.
도 1은 도 1에 나타낸 시스템의 구성요소, WF6 공급 캐비닛(10), 질량 흐름 제어기(30), 밸브(35, 32, 40, 70, 80, 및/또는 85), 진공 펌프(75), 공정 도구(50), 증착 반응기(60), 및/또는 WF6 회수 캐비닛(100) 중 어떠한 하나 이상과 도 1에 파선으로 나타낸 바와 같은 전기적으로 소통관계에 있는 중앙처리장치 CPU 또는 공정 제어기(110)를 추가로 도시하고 있다. 한 가지 구체예에서, 공정 제어기(110)는 공정 도구(50) 및 증착 도구(60)를 모니터링할 수 있고, 이의 온도를 조절할 수 있고, 플라즈마 조건을 제어할 수 있고, 압력을 설정된 파라미터로 유지시킬 수 있다. 공정 제어기(110)는 질량 흐름 제어기(30)와의 전기적인 소통에 의해서 모니터링되고/거나 제어되어 특정의 유량 및 시퀀스의 WF6이 반응기(60) 내로 도입되게 할 수 있다.
공정 제어기(110)는 전기적인 소통을 통해서 밸브(35, 32, 40, 70, 80, 및/또는 85) 중 어떠한 하나 이상을 추가로 제어할 수 있다. 반응기(60)로부터의 미반응된 WF6은 공정 도구(50)으로부터 배출물 유출 진공 펌프(75) 내로, 체크-밸브(70)를 통해서, 그리고, 팹 배출물 라인(90)으로 유도될 수 있다. 하나의 특정 구체예에서, 체크-밸브(70)는 최소 크래킹 압력으로 설정되며, 최소 크래킹 압력은 그 압력에서는 체크 밸브가 개방되어 흐름을 허용하고 그 압력 미만에서는 체크 밸브가 폐쇄되어 반응기(60)를 향한 역류를 방지하는 압력을 나타낸다.
앞서 언급된 바와 같이, 도 1에서의 WF6 회수 캐비닛(10)은 밸브(35, 32 및 40)를 폐쇄함으로써 공정 도구(50) 및 증착 반응기(60)로부터 분리될 수 있다. 이의 연속 흐름으로부터 WF6을 별도로 제거하고 회수하기 위한 이러한 타이밍, 시퀀스 및 지연된, 단계적 시간이 자동 밸브(85)에의 하나 이상의 신호 연결(도시되지 않음)을 통해서 공정 제어기(110)에 의해서 모니터링되고/거나 제어된다.
앞서 언급된 바와 같이, 본원에 기재된 방법, 시스템, 및 장치는 응축성 물질의 포획을 위한 몇 가지 방법: 응축, 착물화 또는 이들의 조합 중 하나를 사용할 수 있다. 한 가지 구체예에서, 응축성 물질, 예컨대, WF6은 응축을 통해서 포획된다. 도 2의 상태도를 참조하면, 응축은, 상태도에서 WF6이 도 2에서 일반적으로 실선 위의 영역(예, 비교적 더 높은 증기압 및 더 낮은 온도)인 액체 또는 고체인 것으로 나타나는 온도 및 증기압 조건하에, 저장 용기에 WF6을 수거함을 포함한다. 응축에 의한 포획은 응축성 물질이 그 상태도에 의해서 표시되는 바와 같이 액체 또는 고체이게 하는 온도 조건하에 포획 용기를 작동시킴으로써 달성된다. 본원에 기재된 방법 및 시스템의 한 가지 특정의 구체예에서, 회수 실린더 또는 수거 용기의 온도는 온도 센서 또는 열전쌍을 사용함으로써 측정된다. 이러한 구체예 또는 다른 구체예에서, 회수 실린더 또는 수거 용기의 압력은 압력 변환기에 의해서 측정된다. WF6의 경우에, 1000 torr의 압력에서, 온도는 21℃ 또는 70℉보다 낮아야 한다. 바람직하게는, 온도 및 압력의 조건은 각각 13℃ 또는 55℉ 및 700 torr이다. 이러한 방법에서, 공정으로부터의 가스성 WF6(g)이 WF6 증기압을 증가시키기 위해서 회수 또는 수거 용기를 가열함으로써 재사용을 위해서 회수될 수 있다. 예를 들어, 수거 용기가 실온(21℃ 또는 70℉)으로 가온되면, 증기압은 1000 torr이다. 이들 조건하에, 회수된 WF6(g)은 공정 도구 또는 증착 반응기에 전달될 수 있다.
대안적인 구체예에서, 착물화에 의한 응축성 물질의 포획은 회수 실린더 또는 수거 용기를 지지체, 예컨대, 이로 제한되는 것을 아니지만, 활성화된 포타슘 플루오라이드(KF)로 충진시킴으로써 달성된다. 활성화된 KF 지지체는 고체 KWF7(s)과 K2WF8(s)의 혼합물로서 가스성 WF6(g) 물질을 포획할 수 있다. 가스성 WF6(g)은 KF 지지체를 대략 100℃ 또는 212℉로 가열하여 가스 상 WF6(g)을 방출시킴으로써 재사용을 위해서 회수된다. 추가의 구체예에서, 지르코늄 또는 알루미나 지지체가 사용되어 착물화를 위한 더 큰 표면적을 제공함으로써 흡착을 활성화시킬 수 있다. 또 다른 구체예에서, 미세하게 분쇄된 분말이 사용될 수 있다. 앞서 말한 구체예에서, 포획된 텅스텐 함유 고체 또는 고체를 포함하는 지지체는 특정의 조건, 예컨대, 그러한 고체 또는 고체 포함하는 지지체를 WF6(g)으로 전환시키는 온도 및/또는 압력하에 가열될 수 있다.
도 3은 WF6을 포획하고 회수하기 위한 시스템(200)의 구체예를 제공한다. 공정으로부터의 미반응된 WF6 유출물은 공급 라인(204)을 통해서 도입되어 완충 탱크(210)를 통과하고, 압축기(220)를 사용하여 압축된다. WF6(g) 분압은 압력 변환기(235)를 사용하여 측정된다. 역-압 조절기(202)는 임의적이다. 가스 상 WF6은 필터(230), 차단밸브(shutoff valve: 240A, 250A), 필터(260A) 및 밸브(270A)를 통해서 저장 용기(205A)로 수송된다. WF6(g)이 필터(230)를 통해서, 그리고, 이어서, 차단밸브(240B, 250B), 필터(260B) 및 밸브(270B)를 통해서 저장 용기(205B)로 재유도될 수 있는 여분의 백-업(back-up) 시스템이 존재한다. WF6 가스가 냉각 재킷(290A)으로 냉각되는 용기(205A)에서 응축되기 전에, 임의의 응축기(280A 또는 280B)(위치에 따라서)가 상기 WF6 가스를 냉각시킬 수 있다. 약 13℃ 또는 55℉ 온도 및 700 torr 압력의 조건이 바람직한데, 그 이유는 그러한 조건이 공정 라인(300) 및 다이아프램 압축기(diaphragm compressor: 도시되지 않음)를 통해서 냉각수 공급부와 유체 소통관계에 있는 냉각 수 라인을 사용하여 달성될 수 있기 때문이다. 스케일 또는 레벨 센서(scale or level sensor: 295A 또는 295B)는 용기(205A 또는 205B)가 각각 가득 차고 또 다른 용기로 교체될 필요가 있는 때를 표시한다.
중앙처리장치 또는 공정 제어기(201)는 도 3에 제공된 구성요소 중 어떠한 하나 이상과 전기적인 소통관계에 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 구체예에서, 공정 제어기(201)는 저장 용기(205A 및/또는 205B)와 연관된 하나 이상의 센서와 전기적인 소통관계에 있어서 그 온도, 압력, 용량 또는 다른 관련 파라미터를 모니터링할 수 있다. 그러나, 공정 제어기(201)는 도면에 도시되지는 않은 시스템(200)의 추가 구성요소와 전기적인 소통관계에 있을 수 있다.
도 3의 시스템의 또 다른 구체예에서, 추가의 압축기, 예컨대, 임의의 압축기(220)가 필요할 수 있다. 이러한 시스템에서, 용기(205A 및/또는 205B)는 약 -10℃ 또는 14℉ 또는 그 미만으로 냉각될 수 있다. WF6은 255 torr의 증기압과 함께 약 -10℃ 또는 14℉에서 고형물이다. 포획 모드에서, 회수 WF6은 압축기가 없는 용기(205A 또는 205B)에 유도된다. 이러한 구체예에서, 공급 라인 압력은 이러한 단계에서 255 torr보다 더 높아야 한다. 용기(205A 또는 205B)가 스케일(295A 또는 295B)에 의해서 나타나는 바와 같이 가득차면, 그러한 용기는 또 다른 용기로 교체될 수 있다. 용기의 충전 후에, 용기(205A 또는 205B)는 실온으로 가온되어 순수한 WF6의 공급원을 제공할 수 있다.
정상적으로 실행된 실린더 변경 및 자동 크로스-오버(cross-over) 기술이 연속적인 회수 작업을 가능하게 할 수 있다. 도 3은 WF6의 포획을 위한 2개의 실린더 캐비닛을 포함하는 시스템의 구체예를 예시하고 있다. 용기(205A)가 가득 차는 때에, 실린더 밸브(250A)가 폐쇄되고 WF6이 용기(205B)로 유도된다. 미반응된 WF6 유출물은 공급 라인(200)으로부터 완충 탱크(210)를 통해서 도입되고 압축기(220)를 사용함으로써 압축된다. 추가의 완충 탱크(212)가 라인에 추가되어 압축기(220)에 의해서 유발되는 어떠한 압력 맥동(pressure pulsation)을 제거한다. WF6(g) 분압은 변환기(235)를 사용하여 측정된다. 가스 상 WF6은 필터(230), 차단밸브(240B, 250B), 필터(260B), 및 밸브(270B)를 통해서 저장 용기(205B)에 수송된다. WF6 가스가 냉각 재킷(290B)으로 냉각되는 용기(205B)에서 응축되기 전에, 임의의 응축기(280B)가 상기 WF6 가스를 냉각시킬 수 있다. 약 13℃ 또는 55℉ 온도 및 700 torr 압력의 조건이 바람직한데, 그 이유는 그러한 조건이 냉각수 및 다이아프램 압축기를 사용하여 달성될 수 있기 때문이다. "A" 쪽과 유사하게, 스케일(295B)은 용기가 가득 차고 또 다른 용기로 교체될 필요가 있는 때를 표시한다. 정상적으로 실행된 실린더 변경 및 자동 크로스-오버 기술이 연속적인 회수 작업을 가능하게 할 수 있다.
도 3은 또한, 예를 들어, 공정 반응기에의 가스 전달에서 정상적으로 실행되는 실린더 변경 작업을 위해서, 임의로 요구될 수 있는 다양한 유틸리티(utility)(예, 진공(310), 퍼지 라인(305), 예컨대, N2)를 위한 공정 라인을 나타내고 있다. 냉각수는 냉각수 입력부(320)를 통해서 라인(300)을 경유하여 응축기(280A 및 280B) 및 냉각 재킷(290A 및 290B)에 공급되고 냉각수 리턴(cooling water return: 330)으로 반송된다.
수거 용기(205A, 205B) 또는 이들의 조합이 가득 차면, 이들은 부식 및 작업자 노출을 방지하기 위해서 정상적으로 실행되는 퍼지 및 배기(evacuation) 기술을 사용하여 회수 캐비닛 시스템으로부터 제거된다. 이들 기술은 동일한 시스템 내의 하나 이상의 자동 밸브와의 전기적인 소통관계에 있는 공정 제어기(210)를 사용하여 자동화될 수 있다. 이어서, 수거 용기(205A 및/또는 205B)는 WF6을 공정 반응기, 예컨대, 이로 한정되는 것은 아니지만, 도 1에서의 WF6 공급 캐비닛(10)으로 공급하기 위해서 사용되는 공급 캐비닛으로 이동될 수 있다.
본원에서 기재된 시스템 및 구체예에서, 액체 WF6과 접촉되는 표면은 이상적으로는 니켈이거나 니켈 도금되어서 금속에 의한 이의 오염을 방지하는 것이 바람직하다. 이와 관련하여, 스테인리스 스틸 합금 중의 크롬 성분은 크롬 플루오라이드로서 휘발할 수 있다. 니켈은 스테인리스 스틸보다 부식에 더욱 내성이다. 도 3의 시스템의 한 가지 구체예에서, 수거 용기(205A 및 205B)는 니켈로 제조되거나 니켈 도금될 수 있다. 이들 또는 다른 구체예에서, 포획된 WF6은 오염되지 않은 채로 유지되고, 이어서, 어떠한 정제에 대한 필요 없이 본래의 제조 공정에서 재사용될 수 있다.
한 가지 구체예에서, WF6 회수 캐비닛 및 공급 캐비닛이 한 시스템 내에서 조합될 수 있다. 이러한 구체예에서, 통합된 공급 및 회수 캐비닛이 독립형 회수 캐비닛에 필요한 실린더 변경에 대한 필요 없이 회수 및 재사용을 가능하게 할 수 있다. 가스 상 WF6은 캐비닛 내의 하나의 용기로부터 공급되고 다른 용기 내에 액체로서 회수될 수 있다. 이러한 시스템은 제 3 실린더를 추가로 포함하여 끊임없는 가동을 가능하게 할 수 있다. 이러한 시스템 또는 다른 시스템에서, 중앙 회수 캐비닛은 다중 공정 반응기로부터의 WF6의 회수를 가능하게 한다. 회수 캐비닛 내의 수거 용기의 크기는 공정 반응기의 수 및 이들의 WF6 사용을 기준으로 하여 선택될 수 있다.
본원에서 나타낸 구체예가 응축성 물질로서 WF6을 사용하여 기재되고 있지만, 회수되고 재활용될 수 있는 다른 응축성 물질은, 예를 들어, 증착 전구체, 예컨대, 유기실란(organosilane) 또는 유기금속 물질일 수 있음이 예상된다. 한 가지 구체예에서, 화학 공정 반응기는 증착 챔버, 예컨대, 화학적 기상 증착 반응기 또는 원자층 증착 반응기이다. 과도한 증착 전구체 물질, 예컨대, 유기실란 또는 유기금속 물질이 본원에 기재된 시스템 및 방법을 이용하여 증착 챔버로부터의 회수되고 재사용을 위해서 포획될 수 있다. 예시적인 유기실란 물질은, 이로 한정되는 것은 아니지만, 디실란, 테트라실란, 펜타실란, 디-이소프로필아미노실란 또는 이들의 조합물을 포함한다. 예시적인 유기금속 물질은 유기 성분과 다음 금속, Ru, Ti, Zr, Hf, Cu, Al, Ta, Zn, W, Nb, Mo, Mn, Ce, Gd, Sn, Co, Mg, Sr, La 및 이들의 조합 중 하나 이상을 지니는 어떠한 물질을 포함한다.

Claims (7)

  1. 응축성 물질을 사용하는 화학 공정 반응기로부터 응축성 물질의 회수를 위한 장치로서,
    (a) 공정 제어기와 전기적인 소통 관계에 있는 응축성 물질을 도입시키기 위한 하나 이상의 라인이 제공된 화학 공정 반응기;
    (b) 화학 공정 반응기 내로 도입된 미반응된 응축성 물질을 제거할 수 있는 화학 공정 반응기로부터의 유출물 라인;
    (c) 체크 밸브의 상부에 있으며, 유출물 라인으로부터의 미반응된 응축성 물질을 회수 용기에 보내는, 유출물 라인에의 연결부를 지니는 회수 라인;
    (d) 공정 제어기에 대한 신호 연결부를 지니는 회수 라인 내의 자동 밸브;
    (e) 공정 제어기; 및
    (f) 공정 제어기와 전기적인 소통 관계에 있는 냉각 재킷을 추가로 포함하며 미반응된 응축성 물질을 수용할 수 있는 회수 용기를 포함하는 장치
  2. 제 1항에 있어서, 응축성 물질이 WF6을 포함하는 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 응축성 물질이 유기실란을 포함하는 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 응축성 물질이 유기금속 물질을 포함하는 장치.
  5. 제 1항에 있어서, 응축성 물질을 수거하는 회수 용기가 착물화제로서 KF를 추가로 포함하는 장치.
  6. 제 1항에 있어서, 회수 용기가 니켈을 포함하는 장치.
  7. 제 1항에 있어서, 회수 용기가 니켈-도금된 물질을 포함하는 장치.
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