KR20210018762A - 온도 제어된 화학물질 전달 시스템 및 이를 포함하는 반응기 시스템 - Google Patents

온도 제어된 화학물질 전달 시스템 및 이를 포함하는 반응기 시스템 Download PDF

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카일 폰더룰리아
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에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이.
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Abstract

(예를 들어, 반응기 시스템에 포함된) 화학물질 전달 시스템용 온도 제어 시스템은, 화학물질 전달 시스템의 적어도 하나의 구성 요소의 적어도 일부분과 결합하고/결합하거나 이를 둘러싸는 온도 제어 쉘을 포함할 수 있다. 화학물질 전달 시스템은 임의의 적절한 배열 및/또는 구성에서 서로 유체 결합된 필터, 축적장치 및/또는 화학물질 인가 라인을 포함할 수 있다. 이러한 화학물질 전달 시스템용 온도 제어 시스템은, 필터의 적어도 일부분과 결합하고/결합하거나 이를 둘러싸는 필터 온도 제어 쉘, 축적장치의 적어도 일부분에 결합하고/결합하거나 이를 둘러싸는 축적장치 온도 제어 쉘, 및/또는 화학물질 인가 라인의 적어도 일부분에 결합하고/결합하거나 이를 둘러싸는 인가 라인 온도 제어 쉘을 포함할 수 있다.

Description

온도 제어된 화학물질 전달 시스템 및 이를 포함하는 반응기 시스템{TEMPERATURE-CONTROLLED CHEMICAL DELIVERY SYSTEM AND REACTOR SYSTEM INCLUDING SAME}
본 개시는 일반적으로 기상 반응기 및 시스템에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 개시는 온도 제어된 화학물질 전달 시스템, 온도 제어된 화학물질 전달 시스템을 포함하는 반응기 시스템, 및 이를 사용하는 방법에 관한 것이다.
화학 기상 증착(CVD), 플라즈마 강화 CVD(PECVD), 원자층 증착(ALD) 등에 사용하기 위한 것과 같은 기상 반응기는 기판 표면 상에 재료의 증착 및 에칭을 포함하여, 다양한 응용에 사용될 수 있다. 예를 들어, 기상 반응기는 반도체 소자, 평면 패널 디스플레이 장치, 광전지 소자, 마이크로전자기계시스템(MEMS) 등을 형성하기 위해 기판 상에 층을 증착하고/증착하거나 에칭하기 위해 사용될 수 있다.
통상적인 기상 반응기 시스템은, 반응 챔버, 반응 챔버에 유체 결합되는 하나 이상의 전구체 가스 공급원, 반응 챔버에 유체 결합되는 하나 이상의 캐리어 및/또는 퍼지 가스 공급원, 및/또는 진공원을 포함하는 반응기를 포함한다.
다양한 반응기는 바람직하게는 반응 챔버 내에서, 특히 기판 표면 상에서 또는 근처에서 원하는 반응을 얻기 위해 상승된 온도에서 가동될 수 있다. 예를 들어, 기상 반응기는 200℃ 이상의 온도에서 자주 작동할 수 있다. 추가적으로, 전구체 또는 반응물 가스는, 특히 전구체 또는 반응물 가스가 고체 또는 액체 공급원으로부터 유래되는 경우에 상승된 온도에서 반응 챔버로 전달될 수 있다. 특히 전구체 또는 반응물이 액체 또는 고체 공급원으로부터 유래되는 경우, 바람직하지 않은 응축이 공급원과 반응 챔버 사이의 전달 경로에서 발생할 수 있다. 일부 경우에, 전달 경로는 응축을 완화하기 위해 가열될 수 있다. 그러나, 너무 높은 온도로 가열된 전구체 또는 반응물이 발생하는 경우, 전구체 또는 반응물의 분해가 일어난다. 따라서, 반응기 시스템에 포함된 것과 같이, 개선된 온도 제어된 화학물질 전달 시스템이 요구된다.
본 개시의 다양한 구현예는 화학물질 전달 시스템의 온도 제어 시스템, 온도 제어된 화학물질 전달 시스템, 상기 온도 제어 시스템과 상기 온도 제어된 화학물질 전달 시스템을 포함하는 반응기 시스템, 및 이를 사용하는 방법에 관한 것이다. 다양한 구현예에서, 화학물질 전달 시스템용 온도 제어 시스템은 화학물질 전달 시스템, 또는 화학물질 전달 시스템의 부분(들)과 결합하고 캡슐화하도록 구성된 다양한 가열 쉘을 포함할 수 있다. 따라서, 화학물질 전달 시스템을 통해 반응 챔버에 전달되는 전구체 또는 반응물 가스(또는 증기 또는 임의의 다른 유형의 가스)는 화학물질 전달 시스템 전체에 걸쳐 다양한 지점에서 목표 온도로 (또는 온도 범위 내에서) 유지될 수 있다. 목표 온도는 (화합물을 기상으로 유지하기 위해) 각각의 화합물의 승화 또는 기화 온도, 및 분해 온도 사이일 수 있고, 여기서 화합물은 분해되거나 그렇지 않으면 열화될 수 있다. 추가적으로, 목표 온도는 전구체 또는 반응물 가스가 화학물질 전달 시스템을 통과하는 지점에서 응축되거나 증착되는 것을 방지하는 온도일 수 있다.
다양한 구현예에서, (예를 들어, 반응기 시스템에 구성된) 화학물질 전달 시스템용 온도 제어 시스템은, 화학물질 전달 시스템 중 적어도 하나의 구성 요소 중 적어도 일부와 결합하고 둘러싸는 온도 제어 쉘을 포함할 수 있다. 다양한 구현예에서, 화학물질 전달 시스템은 화학물질 전달 라인, 필터, 축적장치, 및/또는 화학물질 인가 라인을 포함할 수 있다. 화학물질 전달 시스템의 구성 요소는 임의의 적절한 배열 또는 순서로 서로 유체 결합될 수 있다. 이러한 화학물질 전달 시스템의 경우, 온도 제어 시스템은, 예를 들어 화학물질 전달 라인의 적어도 일부분과 결합하고/결합하거나 둘러싸는 전달 라인 온도 제어 쉘, 필터의 적어도 일부분과 결합하고/결합하거나 둘러싸는 필터 온도 제어 쉘, 축적장치의 적어도 일부분과 결합하고/결합하거나 둘러싸는 축적장치 온도 제어 쉘, 및/또는 화학물질 인가 라인의 적어도 일부분에 결합하고/결합하거나 둘러싸는 인가 라인 온도 제어 쉘을 포함할 수 있다. 온도 제어 시스템의 온도 제어 쉘은, 열 에너지를 분산 및/또는 분배하도록 구성된 임의의 적합한 재료(예, 전도성 재료, 예컨대 알루미늄, 스틸 등을 포함하는 금속)를 포함할 수 있다.
다양한 구현예에서, 화학물질 전달 시스템의 구성 요소는 각각의 온도 제어 쉘의 공동 내에 배치될 수 있다. 다양한 구현예에서, 온도 제어 쉘의 두 개 이상의 피스가 함께 결합해서 화학물질 전달 시스템 구성 요소를 수용하도록 그 안에 구성된 공동 및 온도 제어 쉘을 형성할 수 있다. 다양한 구현예에서, 화학물질 전달 시스템용 온도 제어 시스템의 각 온도 제어 쉘은, 각각의 온도 제어 쉘의 온도를 조절하도록 구성된 온도 조절 장치(예, 히터 및/또는 냉각기)를 포함할 수 있다. 각 온도 조절 장치는 하나 이상의 온도 제어 쉘 각각 안에 포함되고/포함되거나 이와 결합할 수 있다. 각 온도 조절 장치는 온도 조절 장치의 온도를 조절하도록 구성된 제어기와 전자식 통신할 수 있고, 이에 따라 각각의 온도 제어 쉘 및 화학물질 전달 구성 요소의 온도를 조절할 수 있다.
다양한 구현예에서, (예를 들어, 반응기 시스템에 포함된 화학물질 전달 시스템과 같은) 화학물질 전달 시스템은 본원에 기술된 온도 제어 시스템을 포함한다. 본원에 설명된 온도 제어 시스템을 포함한 화학물질 전달 시스템을 포함하는 반응기 시스템은, 하나 이상의 반응 챔버, 하나 이상의 가스 매니폴드, 하나 이상의 전구체 공급원, 하나 이상의 진공 공급원, 하나 이상의 로봇 이송 아암 등을 추가로 포함할 수 있다.
다양한 구현예에서, 화학물질을 반응 챔버에 전달하는 방법은, 화학물질 전달 시스템의 각각의 구성 요소에 결합된 온도 제어 시스템의 적어도 하나의 온도 제어 쉘을 가열하거나 냉각하는 단계; 화학물질 전달 시스템을 통해 화학물질을 흐르게 하는 단계; 및/또는 상기 화학물질을 상기 반응 챔버 내에 인가하는 단계를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 온도 제어 쉘의 가열 또는 냉각은, 화학물질 전달 시스템을 통해 화학물질을 흐르게 하기 이전, 도중 및/또는 이후에 발생할 수 있다. 적어도 하나의 제어 쉘의 가열 또는 냉각은, 각각의 온도 제어 쉘에 포함되고/포함되거나 이와 결합한 온도 조절 장치(예, 히터 및/또는 냉각기)를 통해 발생할 수 있다. 다양한 구현예에서, 온도 조절 장치는, 온도 제어 장치, 각각의 온도 제어 쉘, 열전대 및/또는 화학물질 전달 시스템의 각각의 구성 요소의 가열 및/또는 냉각을 제어하도록 구성된 제어기와 전자식 통신할 수 있다.
다음의 예시적인 도면과 연관하여 고려되는 경우에 발명의 상세한 설명 및 청구범위를 참조함으로써, 본 개시의 예시적인 구현예에 대해 더욱 완전한 이해를 얻을 수 있다. 도면 전체에 걸쳐 유사한 요소 번호를 갖는 요소는 동일한 것으로 의도된다.
도 1a는 본 개시의 다양한 구현예에 따른 반응기 시스템 및 그 내부의 구성요소의 블록도를 나타낸다.
도 1b는 본 개시의 다양한 구현예에 따라, 화학물질 전달 시스템을 포함한 반응기 시스템의 사시도를 나타낸다.
도 1c는 본 개시의 다양한 구현예에 따라, 도 1b의 반응기 시스템의 사시도를 반응 챔버 없이 나타낸다.
도 2는 본 개시의 다양한 구현예에 따른 화학물질 전달 시스템을 나타낸다.
도 3은 본 개시의 적어도 하나의 예시적 구현예에 따른 온도 제어 시스템을 포함한 화학물질 전달 시스템을 나타낸다.
도 4a는 본 개시의 다양한 구현예에 따른 도 3의 화학물질 전달 시스템과 온도 제어 시스템의 단면을 S-T선을 따라 나타낸다.
도 4b는 본 개시의 다양한 구현예에 따른 도 3의 화학물질 전달 시스템과 온도 제어 시스템의 단면을 X-Y선을 따라 나타낸다.
도 5는 본 개시의 다양한 구현예에 따라, 화학물질 전달 시스템을 통해 반응 챔버로 화학물질을 전달하는 방법을 나타낸다.
도면의 구성 요소들은 간략하고 명료하게 도시되어 있으며, 반드시 축적대로 도시되지 않았음을 이해할 것이다. 예를 들어, 본 개시의 예시적인 구현예의 이해의 개선을 돕기 위해 도면 중 일부 구성 요소의 치수는 다른 구성 요소에 비해 과장될 수 있다. 또한, 예시된 방법의 단계는 본 발명의 다양한 구현예에 따라 임의의 적절한 순서 및/또는 조합으로 수행될 수 있다.
아래에 제공된 예시적인 구현예의 설명은 단지 예시적인 것이고, 예시의 목적으로만 의도된 것이다. 다음의 설명은 본 개시의 범주 또는 청구범위를 제한하려는 것이 아니다. 또한, 특징을 기술한 다수 구현예를 인용하는 것이 추가적인 특징을 갖는 다른 구현예 또는 명시된 특징들의 다른 조합을 포함하는 다른 구현예를 배제하고자 함이 아니다.
본 개시는 일반적으로 반응기 시스템에 포함된 것들과 같이, 온도 제어된 화학물질 전달 시스템에 관한 것이다. 반응기 시스템은 기상 반응기에서 반도체 웨이퍼와 같은 기판 공정 처리에 사용될 수 있다. 예로서, 본원에 설명된 시스템은 기판의 표면 상에 에피택셜층(예, 두 성분 및/또는 도핑된 반도체층)을 형성하거나 성장시키기 위해 사용될 수 있다.
본원에 사용된 바와 같이, "기판"은 재료가 증착될 수 있는 표면을 갖는 임의의 재료를 지칭한다. 기판은, 실리콘(예, 단결정 실리콘)과 같은 벌크 재료를 포함하거나 벌크 재료의 위에 놓이는 하나 이상의 층을 포함할 수 있다. 또한, 기판은 기판의 층의 적어도 일부 내에 또는 위에 형성된, 예를 들어 트렌치, 비아, 라인 등과 같은 다양한 토폴로지를 포함할 수 있다.
도 1a는 다양한 구현예에 따른 반응기 시스템(10) 및 그 내부의 구성 요소의 블록도를 나타낸다. 다양한 구현예에서, 반응기 시스템(10)은 가스 공급원(1), 화학물질 전달 시스템(2), 온도 제어 시스템(4), 반응 챔버(6) 및/또는 제어기(8)를 포함할 수 있다. 반응기 시스템(10)의 구성 요소는 적절하게 서로 (예를 들어, 물리적, 유체적, 전기적, 열적으로, 작동 가능하게 등등) 결합될 수 있다. 예를 들어, 가스 공급원(1), 화학물질 전달 시스템(2), 및/또는 반응 챔버(6)는 서로에 대해 물리적으로 및/또는 유체적으로 결합될 수 있다. 다른 예로서, 화학물질 전달 시스템(2) 및 온도 제어 시스템(4)은 서로 물리적으로 및/또는 열적으로 결합될 수 있다. 또 다른 예로서, 제어기(8)는 반응기 시스템(10)의 다른 구성 요소 중 임의의 하나 또는 조합에 전자적으로, 물리적으로 및/또는 작동 가능하게 결합될 수 있다.
이하에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 화학물질 전달 시스템의 다양한 섹션 또는 구성 요소는 원하는 온도를 유지하기 위해 온도 제어될(즉, 가열 또는 냉각될) 수 있다. 이는 화학물질 전달 시스템 및 반응 챔버를 통한 화학물질(예, 전구체 또는 반응물 가스)의 전달을 가능하게 하면서, 화학물질에 악영향(예, 전체를 통해 너무 낮은 온도에 기인하는 화학물질 전달 시스템에서 화학물질의 응축 또는 증착, 또는 너무 높은 온도에 기인하는 화학물질의 분해 또는 열화)을 회피하게 한다. 화학물질 전달 시스템 전체에 걸쳐 원하는 온도를 유지하는(즉, 보다 정밀하게 온도를 유지하는), 온도 제어 시스템의 능력에 응답하여, 응축 또는 승화 온도와 분해 온도 사이의 비교적 작은 온도 범위를 가질 수 있는 화학 물질을, 전달 중 만난 문제를 온도로 제어된 화학물질 전달 시스템을 통해 반응 챔버로 전달할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 전구체 및 반응물과 같은 화학물질은 더 긴 거리에 걸쳐서 공급원과 반응 챔버 사이에 전달될 수 있다.
다양한 구현예에 따라, 도 1b 및 도 1c는 예시적인 반응기 시스템(50)을 나타낸다. (도 1a의 반응기 시스템(10)의 예시인) 반응기 시스템(50)은, 예를 들어 화학 기상 증착(CVD), 플라즈마 강화 CVD(PECVD), 원자층 증착(ALD), 세정 공정, 에칭 공정 및/또는 기타 유사와 같은 다양한 응용에 사용될 수 있다. 비록 예시적인 구현예가 에피택셜 반응기 시스템과 관련하여 아래에 설명되었지만, 달리 언급되지 않는다면 구현예 및 본 발명은 그렇게 제한되지 않는다.
다양한 구현예에서, 반응기 시스템(50)은 (가스 공급원(1)의 예시인) 가스 공급원(12), (도 1a의 화학물질 전달 시스템(2)의 예시인) 화학물질 전달 시스템(100), 및/또는 (도 1a의 반응 챔버(6)의 예시인) 반응 챔버(32)를 포함할 수 있다. 다양한 구현예에서, 반응기 시스템은 다수의 반응 챔버(32)(예컨대, 도 1b의 반응기 시스템(50)에 도시된 2개의 반응 챔버(32)) 및/또는 가스 공급원(12)을 포함할 수 있고/있거나 다중 가스 공급원이 가스 공급원(12)에 포함될 수 있다. 반응기 시스템(50)의 구성 요소는, 베이스(44) 및 그에 결합된 빔(42)을 포함하는 구조 프레임(40)에 결합될 수 있다. 구조 프레임(40)은 원하는 배열 또는 구성에서 반응기 시스템(50)의 구성 요소를 지지할 수 있다.
반응기 시스템(50)의 작동 중에, 반도체 웨이퍼(미도시)와 같은 기판은, 예를 들어 기판 핸들링 시스템(미도시)에서 반응 챔버(32)로 이송된다. 일단 기판(들)이 반응 챔버(32)로 이송되면, 하나 이상의 가스, 예컨대 전구체, 도펀트, 캐리어 가스, 및/또는 퍼지 가스는 화학물질 전달 시스템(100)을 통해 반응 챔버(32) 내로 유입된다. 임의의 미반응 가스 및/또는 반응 부산물은 반응 챔버(32)를 빠져나가고, 배기원을 통해 흐른다.
다양한 구현예에서, 가스 공급원(12)은 증착, 에칭, 세정, 퍼지 또는 처리 공정에 사용되는 하나 이상의 가스, 또는 (예를 들어, 고체 공급원 전달 시스템으로부터) 가스가 되는 재료를 포함할 수 있다. 따라서, 가스 공급원(12) 내에서 가스, 또는 가스가 되는 재료는, 전구체 또는 반응물, 퍼지 가스 등일 수 있다. 예시적인 가스 공급원은 삼불화질소(NF3), 암모니아(NH3), 수증기(H2O), 과산화수소(H2O2), MMH(모노 메틸 히드라진), UDMH(비대칭 디메틸 히드라진), O2/H2, N2/H2, 및 H2S를 포함한다.
도 2를 추가로 참조하면, 화학물질 전달 시스템(100)은 가스 공급원(12)으로부터 반응 챔버(32)로 가스(예, 전구체 또는 반응물 가스), 퍼지 가스, 또는 임의의 다른 적절한 가스를 전달하도록 구성될 수 있다. 화학물질 전달 시스템(100)은, 질량 흐름 제어기(예, 질량 흐름 제어기(105)) 및/또는 질량 유량계, 질량 흐름 제어기(105)에 유체 결합되고 그로부터 하류에 있는 필터(예, 필터(120)), 필터(120)에 유체 결합되고 하류에 있는 축적장치(예, 축적 장치(130)), 및/또는 축적장치(130)에 유체 결합되고 하류에 있는 화학물질 인가 라인(예, 화학물질 인가 라인(140))을 포함할 수 있다.
MFC(105)는 가스 공급원(12)에 유체 결합될 수 있고, 반응 챔버(32)에 전달된 가스의 유량을 제어하도록 구성될 수 있다. 예시적인 유량은, 예를 들어 약 2 L/분 내지 약 5.0 L/분, 및/또는 약 0.5 L/분 내지 약 2.0 L/분의 범위일 수 있다. (예를 들어, 그 내부 및/또는 그 위에 히터를 포함함으로써) 질량 흐름 제어기(105)가 가열될 수 있다.
다양한 구현예에서, 화학물질 전달 시스템(100)은 MFC(105)에 유체 결합된 필터(예, 필터(120))를 포함할 수 있다. 화학물질 전달 라인(110)(유체 채널)은 질량 흐름 제어기(105)를 필터(120)에 유체 결합시킬 수 있거나, 필터(120)는 MFC(105)에 직접 결합될 수 있다. 필터(120)는 가스 공급원(12)으로부터 화학물질 전달 시스템(100)을 통해 흐르는 가스 내의 임의의 미립자 또는 오염물을 여과하거나 제거할 수 있다.
다양한 구현예에서, 화학물질 전달 시스템(100)은 필터(120)에 유체 결합된 축적장치(예, 축적장치(130))를 포함할 수 있다. 축적장치(130)는 필터(120)의 하류에 있을 수 있다. 다양한 구현예에서, 축적장치(130)는 임의의 적절한 형상, 예컨대 (도 2에 도시된 바와 같이) T 형상, 임의의 적절한 단면 형상을 갖는 선형 형상 등을 가질 수 있다. 축적장치(130)는, 개방될 경우에 가스 공급원(12)으로부터 축적장치(130)로의 가스를 허용하고 밀폐될 경우에 가스 공급원(12)으로부터 가스가 축적장치(130)로 들어가는 것을 방지하는, 유입구 밸브를 포함할 수 있다. 축적장치(130)는, 가스가 축적장치(130)로부터(예를 들어, 화학물질 인가 라인(140)으로) 빠져나가는 것을 방지하기 위해 폐쇄될 수 있거나, 또는 가스가 축적장치(130)를 빠져나갈 수 있도록 개방될 수 있는, 유출구 밸브를 포함할 수 있다. 화학물질 전달 시스템(100) 및/또는 반응기 시스템(50)의 작동시, 가스는 축적장치(130) 내로 허용될 수 있고, 개방된 축전장치 유입구 밸브와 폐쇄된 축적장치 유출구 밸브에 의해 내부에 축적되어, 축적장치(130) 내의 가스의 원하는 압력 레벨에 도달된다. 반응하여, 축적장치 유입구 밸브는 폐쇄될 수 있다. 그런 다음, 축적장치(130) 내의 원하는 압력 하에 있는 가스는, 화학물질 인가 라인(140)을 통해 흐르도록 방출되어 반응 챔버(32) 내로 전달되고 인가될 수 있다. 적어도 하나의 구현예에서, 화학물질 전달 시스템(100)은 반응 챔버로부터 먼 거리에 위치할 수 있다. 따라서, 화학물질 전달 시스템(100)을 반응 챔버에 연결하는 전달 라인은, 가스에 대해 큰 축적장치로서 역할할 수 있다. 이로부터의 장점은 더 적은 압력 강하를 포함할 수 있어, 보다 일정한 펄스 주입을 허용한다.
다양한 구현예에서, 화학물질 전달 시스템(100)은 축적장치(130)에 결합된 압력 변환기(예, 압력 변환기(160))를 포함할 수 있다. 압력 변환기(160)는, 예를 들어 압력 라인(150)에 의해 축적장치(130)에 유체 결합될 수 있고, 축적장치(130)의 압력을 측정하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 화학물질 전달 시스템은 축적장치(130) 내에서 원하는 압력 임계값까지 축적장치(130)에 가스를 축적시킬 수 있다. 압력 변환기(160)에 의해 감지된 바와 같이, 축적장치(130) 내에서 도달한 희망 압력에 응답하여, 축적장치 유입구 밸브는 폐쇄될 수 있고, 따라서 추가 가스가 축적장치(130)에 진입하지 않고/않거나, 축적장치 유출구 밸브가 열릴 수 있어 가스가 축적장치(130)를 빠져나갈 수 있도록 한다.
다양한 구현예에서, 화학물질 전달 시스템(100)은 화학물질 인가 라인(140)(또는 도 2에 나타낸 바와 같은 다수의 화학물질 인가 라인(140))을 포함할 수 있다. 화학물질 인가 라인(140)(유체 채널)은 축적장치(130)에 유체적으로 결합되어 축적장치(130)로부터 반응 챔버(32)로 가스를 전달할 수 있다. 가스는 축적장치 유출구 밸브 개구에 반응하여 화학물질 인가 라인(140)을 통해 흐를 수 있어, 가스가 축적장치(130)로부터 흐를 수 있도록 한다. 화학물질 인가 라인(140)은 가스 분배 시스템에 유체 결합될 수 있으며, 이는 다양한 가스 공급원로부터 가스를 혼합하고/혼합하거나 반응 챔버(32) 내로 분산시키도록 구성될 수 있다. 예시적인 가스 분배 시스템은 "ALD 반응기를 위한 가스 혼합기 및 매니폴드 어셈블리"라는 명칭으로 2012년 4월 10일에 출원된 슈미트 등의 미국 특허 제8,152,922호에 기재되어 있으며, 이의 내용은 본 개시 내용과 상충하지 않는 정도로 본원에 참조로 포함된다. 예로서, 분배 시스템은 샤워헤드 가스 분배 시스템을 포함할 수 있다.
다양한 구현예에서, 화학물질 전달 시스템은 임의의 적합한 유체 순서로, 본원에서 논의된 것과 같은 구성 요소의 임의 조합을 포함할 수 있다. 추가적으로, 화학물질 전달 시스템은 화학물질 전달 시스템(100)에 포함된 구성 요소(예, 추가 필터, 축적장치, 더 많거나 더 적은 유체 채널 등)보다 적은 구성 요소, 또는 추가적인 구성 요소를 포함할 수 있다.
본원에서 논의된 바와 같이, 화학물질 전달 시스템(100)을 통해 반응 챔버(32)에 전달된 가스는, 화학물질의 분해 또는 열화를 회피하면서(예, 분해 온도 미만의 온도), 화학물질을 기체 상태로 유지하기 위해 온도에 민감하고/민감하거나 다른 온도 요건(예, 기화 또는 승화 온도 이상의 온도)을 가질 수 있다. 따라서, 도 3, 도 4a 및 도 4b를 추가로 참조하면, 반응기 시스템(50) 및/또는 화학물질 전달 시스템(100)은 화학물질 전달 시스템(100)의 구성 요소 중 하나 이상 전반에 걸쳐 온도를 조절하기 위한 온도 제어 시스템(예, 온도 제어 시스템(200))을 포함할 수 있다. 온도 제어 시스템은, 화학물질 전달 시스템의 하나 이상의 구성 요소와 결합하고 이를 둘러싸기 위한 하나 이상의 온도 제어 쉘을 포함할 수 있다.
다양한 구현예에서, (도 1a에서 온도 제어 시스템(4)의 예시인) 온도 제어 시스템(200)은, 화학물질 전달 시스템(100) 중 적어도 하나의 구성 요소를 둘러싸는 적어도 하나의 온도 제어 쉘을 포함할 수 있다. 다양한 구현예에서, 온도 제어 시스템(200)은, 화학물질 전달 라인(110)과 결합하고 이를 둘러싸도록 구성된 전달 라인 온도 제어 쉘(210), 필터(120)와 결합하고 이를 둘러싸도록 구성된 필터 온도 제어 쉘(220), 축적장치(130)와 결합하고 이를 둘러싸도록 구성된 축적장치 온도 제어 쉘, 화학물질 인가 라인(140)과 결합하고 이를 둘러싸도록 구성된 인가 라인 온도 제어 쉘(240), 및 압력 라인(150)과 결합하고 이를 둘러싸도록 구성된 압력 라인 온도 제어 쉘(250)을 포함할 수 있다.
다양한 구현예에서, 화학물질 전달 시스템의 각 구성 요소에 대한 온도 제어 쉘은, 화학물질 전달 시스템의 각각의 구성 요소에 결합하고 이를 둘러싸도록 함께 결합된 하나 이상의 부품을 포함할 수 있다. 예를 들어, 화학물질 전달 시스템의 각 구성 요소에 대한 온도 제어 쉘은, 클램쉘 히터 또는 클램쉘 온도 제어 장치일 수 있다. 이 예와 함께, 다양한 구현예에서, 필터 온도 제어 쉘(220)은 제1 필터 쉘 피스(220A) 및 제2 필터 쉘 피스(220B)를 포함할 수 있고, 축적장치 온도 제어 쉘은 제1 축적장치 쉘 피스 및 제2 축적장치 쉘 피스를 포함할 수 있고/있거나, 인가 라인 온도 제어 쉘(240)은 제1 인가 라인 쉘 피스(240A) 및 제2 인가 라인 쉘 피스(240B)를 포함할 수 있다. 유사하게, 다양한 구현예에서, 전달 라인 온도 제어 쉘(210)은 제1 전달 라인 쉘 피스(210A) 및 제2 전달 라인 쉘 피스(210B)를 포함할 수 있고/있거나 압력 라인 제어 쉘(250)은 제1 압력 라인 쉘 피스(250A) 및 제2 압력라인 쉘 피스(250B)를 포함할 수 있다.
나타낸 예시에서 T 형상인 축적장치(130)는, 하나의 온도 제어 쉘을 가질 수 있거나, 이에 결합된 다수의 온도 제어 쉘을 가질 수 있다. 예를 들어 도 3에 나타낸 바와 같이, 축적장치(130)를 위한 축적장치 온도 제어 쉘은, 하나의 T 형상 온도 제어 쉘을 포함할 수 있거나, (제1 수직형 축적장치 쉘 피스(230A) 및 제2 수직형 축적장치 쉘 피스(230B)를 갖는) 수직형 축적장치 온도 제어 쉘(230) 및 (제1 수평형 축적장치 쉘 절반(235A) 및 제2 수평형 축적장치 쉘 절반(235B)을 갖는) 수평형 축적장치 온도 제어 쉘(235)을 포함할 수 있다.
다양한 구현예에서, 화학물질 전달 시스템의 임의의 구성 요소에 대한 온도 제어 쉘은, 각각의 구성 요소 또는 그의 부분과 결합하고 이를 둘러싸기 위한 임의 갯수의 쉘을 포함할 수 있다.
다양한 구현예에서, 화학물질 전달 시스템의 각 구성 요소에 대한 온도 제어 쉘은, 각각의 화학물질 전달 시스템 구성 요소의 형상에 상보적인 형상을 갖는 구성 요소 공동을 포함할 수 있다. 따라서, 각각의 화학물질 전달 시스템 구성 요소는, 구성 요소 공동 내에 배치될 수 있다. 예를 들어, 전달 라인 온도 제어 쉘(210)은 전달 라인 쉘 공동(212)을 포함할 수 있으며, 필터 온도 제어 쉘(220)은 필터 쉘 공동(222)을 포함할 수 있고, 축적장치 온도 제어 쉘은 축적장치 쉘 공동(예, 수직형 축적장치 쉘 공동(232) 및/또는 수평형 축적장치 쉘 공동(237))을 포함할 수 있고, 인가 라인 온도 제어 쉘(240)은 인가 라인 쉘 공동(242)을 포함할 수 있고/있거나 압력 라인 온도 제어 쉘(250)은 압력 라인 쉘 공동(252)을 포함할 수 있다.
본원에서 논의된 바와 같이, 화학물질 전달 시스템(100)의 각 구성 요소에 대한 온도 제어 쉘은, 함께 결합되는 다수(두 개 이상)의 피스(예, 각각의 화학물질 전달 시스템 구성 요소의 온도 제어 쉘에 대한 두 개의 피스)를 포함하여 각각의 온도 제어 쉘을 형성할 수 있다. 따라서, 화학물질 전달 시스템(100)의 각 구성 요소에 대한 온도 제어 쉘이 두 개의 피스를 포함하는 다양한 구현예에서, 두 개의 피스 각각은, 구성 요소 절반 공동을 포함할 수 있으며, 상기 구성 요소 온도 제어 쉘의 두 개의 피스 각각의 구성 요소 절반 공동은 함께 쉘 공동을 형성하고, 이 안에 화학물질 전달 시스템(100) 구성 요소가 배치될 수 있다. 두 개의 피스 각각에 포함된 절반 공동은, 최종 구성 요소 공동의 절반을 반드시 구성하는 것은 아니지만, 최종 구성 요소 공동의 적어도 일부를 구성한다. 예를 들어, 전달 라인 온도 제어 쉘(210)의 두 개의 피스(210A 및 210B) 각각은, 화학물질 전달 라인(110)에 상보적인 전달 라인 절반 공동을 포함할 수 있되, 전달 라인 온도 제어 쉘(210)의 두 개의 피스(210A 및 210B) 각각의 전달 라인 절반 공동은 함께 전달 라인 쉘 공동(212)을 형성한다. 다른 예로서, 필터 온도 제어 쉘(220)의 두 개의 피스(220A 및 220B) 각각은 필터(120)에 상보적인 필터 절반 공동을 포함할 수 있되, 필터 온도 제어 쉘(220)의 두 개의 피스(220A 및 220B) 각각의 필터 절반 공동은 함께 필터 쉘 공동(222)을 형성한다. 다른 예로서, 축적장치 온도 제어 쉘의 두 개의 피스 각각은 축적장치(130)에 상보적인 축적장치 절반 공동을 포함할 수 있되, 축적장치 온도 제어 쉘의 두 개의 피스 각각의 필터 절반 공동은 함께 축적장치 쉘 공동(예, 수직형 축적장치 쉘 공동(232) 및/또는 수평형 축적장치 쉘 공동(237))을 형성한다. 다른 예로서, 인가 라인 온도 제어 쉘(240)의 두 개의 피스(240A 및 240B) 각각은 화학물질 인가 라인(140)에 상보적인 인가 라인 절반 공동을 포함할 수 있되, 인가 라인 온도 제어 쉘(240)의 두 개의 피스(240A 및 240B) 각각의 인가 라인 절반 공동은 함께 인가 라인 쉘 공동(242)을 형성한다. 또 다른 예로서, 압력 라인 온도 제어 쉘(250)의 두 개의 피스(250A 및 250B) 각각은 압력 라인(150)에 상보적인 압력 라인 절반 공동을 포함할 수 있되, 압력 라인 온도 제어 쉘(250)의 두 개의 피스(250A 및 250B) 각각의 압력 라인 절반 공동은 함께 압력 라인 쉘 공동(252)을 형성한다. 다양한 구현예에서, 각각의 화학물질 전달 시스템 구성 요소 쉘은, 서로 결합되어 각각의 구성 요소의 적어도 일부를 둘러싸는 두 개 이상의 피스를 포함할 수 있다.
다양한 구현예에서, 화학물질 전달 시스템(100)의 각 구성 요소에 대한 온도 제어 쉘은, 화학물질 전달 시스템(100)의 각 구성 요소의 적어도 일부와 직접 접촉할 수 있다. 다양한 구현예에서, 화학물질 전달 시스템(100)의 각 구성 요소에 대한 온도 제어 쉘은, 화학물질 전달 시스템(100)의 각 구성 요소와 바로 접촉하는 것을 최소로 하여 화학물질 전달 시스템(100)의 각 구성 요소가 온도 제어 쉘 공동에서 부유하도록 할 수 있다. 즉, 화학물질 전달 시스템(100)의 각 구성 요소에 대한 온도 제어 쉘 공동의 가장자리 대부분은 그 안에 배치된 화학물질 전달 시스템(100) 구성 요소에 근접할 수 있으나 바로 접촉하지는 않는다(여기서, 문맥상 "대부분"은 공동 표면적의 50% 초과, 공동 표면적의 70% 초과, 공동 표면적의 90% 초과, 공동 표면적의 95% 초과, 또는 공동 표면적의 98% 초과임). 온도 제어 쉘, 및 온도 제어 쉘 공동 내에 배치된 각각의 화학물질 전달 시스템(100) 구성 요소 사이의 직접적인 최소 접촉은, 온도 제어 쉘과 직접 접촉하는 온도 제어 쉘(100) 구성 요소 부분과 온도 제어 쉘로부터 이격된 부분 간의 상당한 온도 차이를 야기하는 것을 피할 수 있다. 예를 들어, 온도 제어 쉘과 직접 접촉하는 화학물질 전달 시스템(100) 구성 요소의 일부는, 직접적인 접촉 지점에서 고온 또는 저온 스폿을 (온도 제어 쉘이 화학물질 전달 시스템(100) 구성 요소를 가열하거나 냉각하는 것에 따라) 야기할 수 있다.
화학물질 전달 시스템(100)의 각 구성 요소에 대한 온도 제어 쉘 공동의 가장자리 사이의 직접적인 최소 접촉을 달성하기 위해, 온도 제어 시스템(200)의 각 온도 제어 쉘은 온도 제어 쉘의 공동 내에 돌출된 리테이너를 포함할 수 있다. 리테이너는, 화학물질 전달 시스템(100)의 안에 배치된 구성 요소의 단면의 적어도 일부분(또는 단면의 외부 표면)과 바로 접촉하도록 구성된 온도 제어 쉘 공동 내로의 돌출부일 수 있다. 리테이너의 표면적은, 온도 제어 쉘과 화학물질 전달 시스템(100)의 안에 배치된 구성 요소 사이의 직접적인 접촉량을 최소화하기 위해 최소일 수 있다.
각각의 온도 제어 쉘은, 화학물질 전달 시스템(100)의 안에 배치된 구성 요소를 제 자리에 다시 직접적인 최소 접촉으로 유지하도록 구성된 각 온도 제어 쉘 공동 내로 돌출하는 하나 이상의 리테이너를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전달 라인 온도 제어 쉘(210)은 적어도 하나의 전달 라인 리테이너(214)를 포함할 수 있고, 필터 온도 제어 쉘(220)은 적어도 하나의 필터 리테이너(224)를 포함할 수 있고, 축적장치 온도 제어 쉘은 적어도 하나의 축적장치 리테이너(239)를 포함할 수 있고, 인가 라인 온도 제어 쉘(240)은 적어도 하나의 인가 라인 리테이너(244)를 포함할 수 있고/있거나 압력 라인 제어 쉘(250)은 적어도 하나의 압력 라인 리테이너(254)를 포함할 수 있다. 다양한 구현예에서, 온도 제어 쉘의 다른 부분은, 각각의 온도 제어 쉘에 포함된 리테이너(들) 외에, 화학물질 전달 시스템(100)의 안에 배치된 각 구성 요소와 바로 접촉할 수 없다.
다양한 구현예에서, 온도 제어 시스템(200)의 각 온도 제어 쉘은, 하나 이상의 온도 조절 요소(예, 화학물질 전달 시스템(100) 안에 배치된 구성 요소 및 온도 제어 쉘의 온도를 증가시키기 위한 하나 이상의 히터 및 이를 감소시키기 위한 하나 이상의 쿨러)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전달 라인 온도 제어 쉘(210)은 전달 라인 쉘 온도 조절 요소(216)를 포함할 수 있고, 필터 온도 제어 쉘(220)은 필터 쉘 온도 조절 요소(226)를 포함할 수 있고, 축적장치 온도 제어 쉘은 축적장치 쉘 온도 조절 요소(236)를 포함할 수 있고, 인가 라인 온도 제어 쉘(240)은 인가 라인 쉘 온도 조절 요소(246)를 포함할 수 있고/있거나 압력 라인 온도 제어 쉘(250)은 압력 라인 쉘 온도 조절 요소(256)를 포함할 수 있다. 온도 조절 요소는, 커플러(203)에 의해 전기 공급원, 또는 다른 공급원에 결합되어 가열 또는 냉각을 용이하게 할 수 있다.
온도 제어 시스템(200)의 각 온도 제어 쉘 내의 온도 조절 요소는 임의의 적절한 방식으로 각각의 온도 제어 쉘에 결합되고/결합되거나 그 안에 포함될 수 있다. 예를 들어, 온도 조절 요소는 각각의 온도 조절 쉘 내에 내장되어, 온도 조절 요소의 적어도 일부가 온도 제어 쉘의 재료에 의해 둘러싸이도록 할 수 있다. 다른 예로서, 온도 조절 요소는 온도 제어 쉘의 외부 표면에 결합될 수 있다.
온도 제어 시스템(200)의 각 온도 제어 쉘 내의 하나 이상의 온도 조절 요소가 히터를 포함하는 다양한 구현예에서, 히터는 카트리지 히터와 같은 임의의 적합한 히터일 수 있다. 온도 제어 시스템(200)의 각 온도 제어 쉘 내의 하나 이상의 온도 조절 요소가 냉각 요소를 포함하는 다양한 구현예에서, 냉각 요소는 냉각 코일과 같은 임의의 적합한 장치일 수 있다.
다양한 구현예에서, 온도 제어 시스템(200)의 각 온도 제어 쉘은 열 에너지의 전달을 용이하게 하는 재료(예, 전도체)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 온도 제어 시스템(200)의 온도 제어 쉘은, (예를 들어, 알루미늄, 알루미늄 합금, 스틸, 니켈 합금 등을 포함하는) 금속 재료, 높은 열 전도성을 갖는 세라믹, 및/또는 임의의 다른 적합한 재료를 포함할 수 있다.
다양한 구현예에서, 온도 제어 시스템(200)의 온도 제어 쉘 중 하나 이상은 절연체 재료에 래핑되어, 온도 제어 쉘 중 하나 이상의 적어도 일부분이 절연체에 의해 덮이도록 할 수 있다. 예를 들어, 절연체는 고무, 폴리머 재료(예, 폴리에테르 에테르 케톤), 및/또는 임의의 다른 적절한 재료를 포함할 수 있다.
다양한 구현예에서, 온도 제어 시스템(200)의 온도 제어 쉘 각각은 애퍼처를 각각의 온도 제어 쉘의 몸체에 포함할 수 있고, 여기서 열전대(211)가 결합할 수 있다. 열전대(211)는 애퍼처 내에 삽입될 수 있고 각각의 온도 제어 쉘(들)의 온도를 측정하도록 구성될 수 있다. 열전대(211)는 밀착 끼워맞춤, 나사 결합 등을 통해 각각의 온도 제어 쉘에 결합될 수 있다. 다양한 구현예에서, 열전대(211)의 선단은 바이어스를 가지면서 스프링으로 로딩될 수 있어서, 온도 제어 쉘의 애퍼처 내에 삽입되는 것에 반응하여, 열전대(211)의 선단은 각각의 온도 제어 쉘 재료로 이들과 충분한 접촉을 하기 위해 로딩될 수 있다(보다 정확한 온도 판독을 초래함). 열전대(211)는 임의의 적절한 열전대를 포함할 수 있다. 열전대(211)로서 사용하기에 적합한 예시적인 열전대를 OMEGA Engineering으로부터 이용 가능하다.
각각의 온도 제어 쉘은 다수의 열전대(211)를 포함할 수 있어서, 하나의 열전대(211)가 고장나거나 오작동할 경우, 다른 하나가 백업으로서 기능할 수 있고 원하는 온도 측정을 제공할 수 있도록 한다.
다양한 구현예에서, (도 1a의 제어기(8) 예시인) 반응기 시스템(50) 내의 제어기는 반응기 시스템(50)의 하나 이상의 다른 구성 요소와 전자식 통신할 수 있다. 예를 들어, 제어기는 열전대(211) 및/또는 온도 조절 장치와 전자식 통신할 수 있다. 다양한 구현예에서, 하나의 제어기는 온도 제어 시스템(200)에 포함된 모든 열전대(211) 및 온도 조절 장치와 전자식 통신할 수 있다. 다양한 구현예에서, 제어기는 하나 이상의 열전대(211) 및 온도 조절 장치에 전자식으로 결합될 수 있고, 제2 제어기는 다른 열전대(211) 및 온도 조절 장치에 전자식으로 결합될 수 있다.
제어기는 본원에 설명된 다양한 기능 및/또는 단계를 수행하도록 구성될 수 있다. 제어기는 다양한 기능을 수행하기 위해서 하나 이상의 프로세서, 마이크로프로세서, 메모리 요소, 및/또는 스위칭 요소를 포함할 수 있다. 예로서, 제어기는, 화학물질 전달 시스템(100)을 통해 흐르는 가스 흐름(제어기가 전자 통신할 수 있는 질량 흐름 제어기(105)를 경유함), 온도 제어 쉘 중 하나 이상의 가열 또는 냉각(예, 각각의 온도 조절 장치로 전류를 증가시키거나 감소시킴으로써, 가열 또는 냉각 온도 조절 장치에 의함), 다양한 밸브(예, 축적장치 유입구 및 유출구 밸브)의 개방 및 폐쇄 및/또는 이와 유사한 것을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 다양한 구현예에서, 제어기는, 온도 제어 시스템(200)의 온도 제어 쉘 및/또는 이의 일부분의 가열 및/또는 냉각의 폐쇄 루프 제어를 허용하는 비례-적분-미분(PID) 제어기를 포함할 수 있다.
작동시, 화학물질 전달 시스템을 통해 화학물질을 반응 챔버에 전달하기 위해 도 5의 방법(500)을 추가적으로 참조하면, 온도 제어 시스템(200) 내의 온도 제어 쉘 중 하나 이상은 원하는 온도(예를, 원하는 온도 범위 내의 온도)로 가열되거나 냉각될 수 있다(단계(504)). 다양한 구현예에서, 반응기 시스템(50)의 제어기는, 온도 조절 장치로 하여금 온도 제어 시스템(200) 내의 하나 이상의 온도 제어 쉘을 가열시키거나 냉각시켜 원하는 온도를 달성할 수 있다. 예를 들어, 제어기는 각각의 온도 제어 쉘을 가열하기 위해 히터에 더 많은 전류를 보낼 수 있고, 히터에 전류를 감소시켜 히터에 의해 방출된 열을 감소시킬 수 있고, 전류를 냉각 코일로 증가시켜 각각의 온도 제어 쉘을 냉각시키고, 전류를 냉각 코일로 감소시켜 각각의 온도 제어 쉘을 덜 냉각시킬 수 있다 등등.
온도 제어 시스템(200)의 온도 제어 쉘의 가열 또는 냉각은, 각각의 온도 제어 쉘의 온도가 원하는 온도 범위 내에 있지 않음을 감지하는 제어기에 반응할 수 있다. 예를 들어, 각각의 온도 제어 쉘에 결합된 열전대(211)는 온도 제어 쉘의 온도를 측정하고 온도 정보를 제어기에 전송할 수 있다. 제어기는, 수신된 온도 정보를, 온도 제어 쉘 또는 온도 제어 시스템(200) 및/또는 화학물질 전달 시스템(100)에 대한 희망 온도 및/또는 온도 범위와 비교할 수 있다. 원하는 온도와 상이하게 측정된 온도 및/또는 원하는 온도 범위 밖에 있는 측정된 온도에 반응하여, 제어기는, 원하는 온도가 달성될 때까지 각각의 온도 제어 쉘 또는 온도 제어 시스템(200)의 부위를 가열 또는 냉각할 수 있다.
화학물질 전달 시스템(100)을 통해 가스 공급원(12)으로부터 반응 챔버(32)로 가스가 흐를 수 있다(단계(502)). 하나 이상의 온도 제어 쉘 또는 부위 온도 제어 시스템(200)의 가열 또는 냉각은, 화학물질 전달 시스템(100)을 통해 가스가 흐르기 이전, 도중 및/또는 이후에 발생할 수 있다. 즉, 온도 제어 시스템(200) 및 화학물질 전달 시스템(100), 및 이의 구성 요소 또는 일부는, 가스가 화학물질 전달 시스템(100)을 통해 흐르기 시작하기 전에, 그리고 가스가 화학물질 전달 시스템(100)을 통해 흐르는 동안 특정 온도로(예를 들어 온도 범위 내로) 가열될 수 있다. 이는 가스 흐름 지속 시간 전체에 걸쳐 화학물질 전달 시스템(100) 내에서 흐르는 화학물질의 응축 또는 증착을 피할 수 있다.
화학물질 전달 시스템(100)을 통해 흐르는 화학물질은, 예를 들어 기판 상의 증착, 반응 챔버 세척, 에칭, 또는 임의의 다른 원하는 효과를 위해, 반응 챔버(32)로 인가될 수 있다(단계(506)).
본원에서 설명된 시스템 및 방법은, 화학물질 전달 전체에 걸쳐 원하는 온도 또는 온도 범위의 정밀한 유지를 허용한다. 따라서, 기상 반응기, 및 이러한 반응기(예, ALD, CVD 등)를 사용하여 수행되는 방법에, 더 많은 온도 민감성 화학물질이 이용될 수 있다. 원하는 온도 또는 온도 범위는 ±5°C, ±3°C, 또는 ±1.5°C에서 유지될 수 있다. 다른 응용예에서, ±10°C 또는 ±15°C 이내에서 유지되는 범위는 허용 가능할 수 있다. 예를 들어, 실험을 통해 결정된 바와 같이, (본원에서 논의된 것들과 같은) 반응기 시스템은 화학물질 전달 시스템과 온도 제어 시스템을 포함하고, 상기 화학물질 전달 시스템은 화학물질 전달 라인, 필터, 축적장치, 두 개의 화학물질 인가 라인, 압력 라인, 및 압력 변환기를 포함하고, 상기 온도 제어 시스템은 전달 라인 온도 제어 쉘, 필터 온도 제어 쉘, 축적장치 온도 제어 쉘, 인가 라인 온도 제어 쉘, 및 압력 라인 온도 제어 장치를 포함하고, 각각은 상기 화학물질 전달 시스템의 각 구성 요소와 결합하고 이를 둘러싸되, 각 온도 제어 쉘은 알루미늄으로 구성되고 +/- 1.5°C 이내에서 150℃의 목표 온도로 유지된다. 동일한 화학물질 전달 시스템과 온도 제어 시스템을 갖는 동일한 반응기 시스템은 +/- 3°C 이내에서 220℃의 목표 온도로 유지된다.
본 개시의 예시적인 구현예가 본원에 명시되지만, 본 개시는 이에 한정되지 않는다는 것을 이해해야 할 것이다. 예를 들어, 반응기 시스템은 다양한 특정 구조와 관련하여 설명되었지만, 본 개시는 반드시 이들 실시예에 한정되지 않는다. 본원에 기재된 시스템 및 방법의 다양한 변형, 변화 및 개선이 본 개시의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 이루어질 수 있다.
본 개시의 요지는 본원에 개시된 다양한 시스템, 구성 요소, 및 구조, 및 다른 특징, 기능, 행위 및/또는 성질의 모든 신규하고 비자명한 조합 및 하위 조합뿐만 아니라 임의의 그리고 모든 이들의 균등물을 포함한다.

Claims (22)

  1. 화학물질 전달 시스템용 온도 제어 시스템으로서,
    상기 화학물질 전달 시스템의 필터를 둘러싸도록 구성된 필터 온도 제어 쉘;
    상기 화학물질 전달 시스템의 축적장치를 둘러싸도록 구성되며 상기 필터와 유체 연통하는 축적장치 온도 제어 쉘;
    상기 화학물질 전달 시스템의 화학물질 인가 라인을 둘러싸도록 구성되며 상기 축적장치와 유체 연통하는 인가 라인 온도 제어 쉘을 포함하는, 온도 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 필터 온도 제어 쉘, 상기 축적장치 온도 제어 쉘, 및 상기 인가 라인 온도 제어 쉘 각각은 함께 결합된 두 개의 피스를 포함하되,
    상기 필터 온도 제어 쉘의 두 개의 피스 각각은, 상기 필터에 상보적인 필터 절반 공동을 포함하며, 상기 필터 온도 제어 쉘의 두 개의 피스 각각의 필터 절반 공동은, 상기 필터가 내부에 배치될 수 있도록 상기 필터 쉘 공동을 함께 형성하고,
    상기 축적장치 온도 제어 쉘의 두 개의 피스 각각은, 상기 축적장치에 상보적인 축적장치 절반 공동을 포함하며, 상기 축적장치 온도 제어 쉘의 두 개의 피스 각각의 축적장치 절반 공동은, 상기 축적장치가 내부에 배치될 수 있도록 상기 축적장치 쉘 공동을 함께 형성하고,
    상기 인가 라인 온도 제어 쉘의 두 개의 피스 각각은, 상기 화학물질 인가 라인에 상보적인 화학물질 인가 라인 절반 공동을 포함하며, 상기 화학물질 인가 온도 제어 쉘의 두 개의 피스 각각의 화학물질 인가 라인 절반 공동은, 상기 화학물질 인가 라인이 내부에 배치될 수 있도록 상기 화학물질 인가 라인 쉘 공동을 함께 형성하는, 온도 제어 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 필터 온도 제어 쉘, 상기 축적장치 온도 제어 쉘, 및 상기 인가 라인 온도 제어 쉘 각각은 내부에 배치된 열전대를 포함한 애퍼처를 포함하는, 온도 제어 시스템.
  4. 제2항에 있어서, 다음 중 적어도 하나는,
    상기 필터 온도 제어 쉘이, 상기 필터와 직접 접촉하도록 구성된 상기 필터 쉘 공동의 일부 내에 배치된 필터 리테이너를 포함하고,
    상기 축적장치 온도 제어 쉘이, 상기 축적장치와 직접 접촉하도록 구성된 상기 축적장치 쉘 공동의 일부 내에 배치된 축적장치 리테이너를 포함하고,
    상기 인가 라인 온도 제어 쉘이, 상기 화학물질 인가 라인과 직접 접촉하도록 구성된 상기 화학물질 인가 라인 쉘 공동의 일부 내에 배치된 화학물질 인가 라인 리테이너를 포함하는, 온도 제어 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 필터 리테이너 이외에, 상기 필터 온도 제어 쉘의 다른 부분은 상기 필터와 직접 접촉하지 않고, 상기 축적장치 리테이너 이외에, 상기 축적장치 온도 제어 쉘의 다른 부분은 상기 축적장치와 직접 접촉하지 않고, 상기 화학물질 인가 라인 리테이너 이외에, 상기 인가 라인 온도 제어 쉘의 다른 부분은 상기 화학물질 인가 라인과 직접 접촉하지 않는, 온도 제어 시스템.
  6. 제2항에 있어서, 상기 축적장치 온도 제어 쉘은 T 형상의 축적장치를 둘러싸도록 집합적으로 구성된 수평형 온도 제어 쉘과 수직 온도 제어 쉘을 포함하는, 온도 제어 시스템.
  7. 제2항에 있어서, 상기 필터 온도 제어 쉘, 상기 축적장치 온도 제어 쉘, 및 상기 인가 라인 온도 제어 쉘 각각은, 알루미늄, 스틸 및 니켈 중 적어도 하나를 포함한 금속과 세라믹 재료 중 적어도 하나를 포함하는, 온도 제어 시스템.
  8. 제2항에 있어서, 상기 필터 온도 제어 쉘, 상기 축적장치 온도 제어 쉘, 및 상기 인가 라인 온도 제어 쉘 각각은, 원하는 온도의 5℃ 이내로 온도를 유지하도록 구성되는, 온도 제어 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 상기 축적장치와 유체 연통하는 압력 라인을 둘러싸도록 구성된 압력 라인 온도 제어 쉘을 추가로 포함하는, 온도 제어 시스템.
  10. 필터;
    상기 필터와 결합하고 이를 둘러싸는 필터 온도 제어 쉘;
    상기 필터와 유체 연통하고 이로부터 하류에 있는 축적장치;
    상기 필터와 결합하고 이를 둘러싸는 축적장치 온도 제어 쉘;
    상기 축적장치와 유체 연통하고 이로부터 하류에 있는 화학물질 인가 라인; 및
    상기 화학물질 인가 라인과 결합하고 이를 둘러싸는 인가 라인 온도 제어 쉘을 포함하되, 상기 화학물질 인가 라인은 상기 축적장치와 유체 연통하고 이로부터 하류에 있는, 화학물질 전달 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 필터 온도 제어 쉘, 상기 축적장치 온도 제어 쉘, 및 상기 인가 라인 온도 제어 쉘 각각은 함께 결합된 두 개의 피스를 포함하되,
    상기 필터 온도 제어 쉘의 두 개의 피스 각각은, 상기 필터에 상보적인 필터 절반 공동을 포함하고, 상기 필터 온도 제어 쉘의 두 개의 피스 각각의 필터 절반 공동은, 필터 쉘 공동을 함께 형성하고, 상기 필터가 상기 필터 쉘 공동에 배치되고,
    상기 축적장치 온도 제어 쉘의 두 개의 피스 각각은, 상기 축적장치에 상보적인 축적장치 절반 공동을 포함하고, 상기 축적장치 온도 제어 쉘의 두 개의 피스 각각의 축적장치 절반 공동은, 축적장치 쉘 공동을 함께 형성하고, 상기 축적장치가 상기 축적장치 쉘 공동에 배치되고,
    상기 인가 라인 온도 제어 쉘의 두 개의 피스 각각은, 상기 화학물질 인가 라인에 상보적인 화학물질 인가 라인 절반 공동을 포함하고, 상기 화학물질 인가 온도 제어 쉘의 두 개의 피스 각각의 화학물질 인가 라인 절반 공동은, 화학물질 인가 라인 쉘 공동을 함께 형성하고, 상기 화학물질 인가 라인은 상기 화학물질 인가 라인 공동에 배치되는, 화학물질 전달 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 상기 필터 온도 제어 쉘, 상기 축적장치 온도 제어 쉘, 및 상기 적용 라인 온도 제어 쉘 각각은 내부에 배치된 열전대를 포함한 애퍼처를 포함하는, 화학물질 전달 시스템.
  13. 제11항에 있어서, 다음 중 적어도 하나는,
    상기 필터 온도 제어 쉘이, 상기 필터와 직접 접촉하는 상기 필터 쉘 공동의 일부 내에 배치된 필터 리테이너를 포함하되, 상기 필터 리테이너는 상기 필터와 직접 접촉하는 상기 필터 온도 제어 쉘의 유일한 부분이고,
    상기 축적장치 온도 제어 쉘이, 상기 축적장치와 직접 접촉하는 상기 축적장치 쉘 공동의 일부 내에 배치된 축적장치 리테이너를 포함하되, 상기 축적장치 리테이너는 상기 축적장치와 직접 접촉하는 상기 축적장치 온도 제어 쉘의 유일한 부분이고,
    상기 인가 라인 온도 제어 쉘이, 상기 화학물질 인가 라인과 직접 접촉하는 상기 화학물질 인가 라인 쉘 공동의 일부 내에 배치된 화학물질 인가 라인 리테이너를 포함하되, 상기 화학물질 인가 라인 리테이너는 상기 화학물질 인가 라인과 직접 접촉하는 상기 인가 라인 온도 제어 쉘의 유일한 부분인, 화학물질 전달 시스템.
  14. 제11항에 있어서, 상기 필터 온도 제어 쉘, 상기 축적장치 온도 제어 쉘, 및 상기 인가 라인 온도 제어 쉘 각각은, 알루미늄, 스틸 및 니켈 중 적어도 하나를 포함한 금속과 세라믹 재료 중 적어도 하나를 포함하는, 화학물질 전달 시스템.
  15. 제11항에 있어서, 상기 필터 온도 제어 쉘, 상기 축적장치 온도 제어 쉘, 및 상기 인가 라인 온도 제어 쉘 각각은, 원하는 온도의 5℃ 이내로 온도를 유지하도록 구성되는, 화학물질 전달 시스템.
  16. 제11항에 있어서, 압력 변환기와 상기 축적장치 사이에서 그리고 이에 유체 결합된 압력 라인; 및 상기 압력 라인과 결합하고 이를 둘러싸는 압력 라인 온도 제어 쉘을 추가로 포함하는, 화학물질 전달 시스템.
  17. 제11항에 있어서, 상기 필터 온도 제어 쉘, 상기 축적장치 온도 제어 쉘, 및 상기 인가 라인 온도 제어 쉘 중 적어도 하나는, 상기 필터 온도 제어 쉘, 상기 축적장치 온도 제어 쉘, 및 상기 인가 라인 온도 제어 쉘 중 적어도 하나의 온도를 조절하도록 구성된 온도 조절 장치를 포함하되, 상기 화학물질 전달 시스템은 상기 온도 제어 장치와 전자식 통신하는 제어기를 추가로 포함하고, 상기 제어기는 상기 온도 조절 장치의 온도를 조절하도록 구성되는, 화학물질 전달 시스템.
  18. 반응 챔버에 화학물질을 전달하는 방법으로서,
    화학물질 전달 시스템의 필터, 상기 필터와 유체 결합하고 이의 하류에 있는 상기 화학물질 전달 시스템의 축적장치, 및 상기 축적장치와 유체 결합하고 이의 하류에 있는 상기 화학물질 전달 시스템의 화학물질 인가 라인를 통해 상기 화학물질을 흐르게 하는 단계;
    상기 화학물질을 흐르게 하기 이전과 그 동안 중 적어도 하나에서, 상기 화학물질의 승화 온도와 분해 온도 사이의 제1 온도로, 상기 필터와 결합하고 이를 둘러싸는 필터 온도 제어 쉘을 가열 또는 냉각하는 단계;
    상기 화학물질을 흐르게 하기 이전과 그 동안 중 적어도 하나에서, 상기 화학물질의 승화 온도와 분해 온도 사이의 제2 온도로, 상기 축적장치와 결합하고 이를 둘러싸는 축적장치 온도 제어 쉘을 가열 또는 냉각하는 단계; 및
    상기 화학물질을 흐르게 하기 이전과 그 동안 중 적어도 하나에서, 상기 화학물질의 승화 온도와 분해 온도 사이의 제3 온도로, 상기 화학물질 인가 라인과 결합하고 이를 둘러싸는 인가 라인 온도 제어 쉘을 가열 또는 냉각하는 단계를 포함하는, 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 화학물질을 흐르는 단계는, 상기 화학물질 전달 시스템의 질량 흐름 제어기 또는 질량 흐름계에 의해 달성되는, 방법.
  20. 제18항에 있어서, 상기 제1 온도, 상기 제2 온도, 및 상기 제3 온도는 서로에 대해 5
    Figure pat00001
    이내에 있는, 방법.
  21. 제18항에 있어서, 상기 필터 온도 제어 쉘을 가열 또는 냉각하는 단계, 상기 축적장치 온도 제어 쉘을 가열 또는 냉각하는 단계, 및 상기 인가 라인 온도 제어 쉘을 가열 또는 냉각하는 단계는, 온도 조절 장치를 포함한 상기 필터 온도 제어 쉘, 상기 축적장치 온도 제어 쉘, 및 상기 인가 라인 온도 제어 쉘 각각에 의해 달성되는, 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 필터 온도 제어 쉘, 상기 축적장치 온도 제어 쉘, 및 상기 인가 라인 온도 제어 쉘 중 적어도 하나의 온도를 측정하는 단계;
    상기 온도 조절 장치에 전자식 결합된 제어기에 의해, 상기 필터 온도 제어 쉘의 측정된 온도를 상기 제1 온도와 비교, 상기 축적장치 온도 제어 쉘의 측정된 온도를 상기 제2 온도와 비교, 상기 인가 라인 온도 제어 쉘의 측정된 온도를 상기 제3 온도와 비교하는 것 중 적어도 하나를 하는 단계; 및
    상기 제1 온도와 상이한 상기 필터 온도 제어 쉘의 측정 온도에 반응하여 상기 필터 온도 조절 쉘의 온도 조절 장치, 상기 제2 온도와 상이한 상기 축적장치 온도 제어 쉘의 측정 온도에 반응하여 상기 축적장치 온도 조절 쉘의 온도 조절 장치, 및 상기 제3 온도와 상이한 상기 인가 라인 온도 제어 쉘의 측정 온도에 반응하여 상기 인가 라인 온도 조절 쉘의 온도 조절 장치 중 적어도 하나의 온도를 상기 제어기로 조절하는 단계를 포함하는, 방법.
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