KR20210031391A - 화학 물질 승화기용 충전 용기 및 커넥터 - Google Patents

화학 물질 승화기용 충전 용기 및 커넥터 Download PDF

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KR20210031391A
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폴 마
칼 루이스 화이트
에릭 제임스 시로
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에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이.
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Abstract

여기에 고체 소스 케미컬 중간 충전 용기들과 관련된 시스템들 및 방법들이 개시되어 있다. 충전 용기는 근위 단부, 원위 단부, 및 고체 소스 케미컬 반응물을 내부에 보유하도록 구성된 근위 단부에 배치된 베이스를 포함할 수 있다. 중간 충전 용기는 제2 열 전도체를 포함하는 원위 단부에 뚜껑을 추가로 포함할 수 있다. 뚜껑은 케미컬 유입구, 캐리어 가스 유입구 및 케미컬 배출구를 포함할 수 있다. 충전 용기는 베이스와 뚜껑 사이에 배치되는 중간 층을 더 포함할 수 있다. 중간 층은 베이스와 뚜껑 사이의 열 흐름을 감소시키도록 구성된 절연체를 포함할 수 있다.

Description

케미컬 승화기들을 위한 충전 용기들 및 커넥터들{FILL VESSELS AND CONNECTORS FOR CHEMICAL SUBLIMATORS}
우선권 출원 참조에 의한 통합
본 출원과 함께 출원된 출원 자료서에서 외국 또는 국내 우선권 주장이 확인된 모든 출원은 37 CFR 1.57에 의거 본원에 참조로 포함된다.
통상적인 고체 또는 액체 소스 반응물 전달 시스템은, 고체 또는 액체 소스 용기 및 히터를 포함한다. 용기는 기화될 화학 물질 반응물을 포함할 수 있다. 캐리어 가스는 용기의 경로를 통해 이동하며, 기화되고/기화되거나 승화된 화학 물질 반응물을 용기 유출구를 통해 궁극적으로 기판 반응 챔버로 운반한다.
기술분야
본 출원은 일반적으로 반도체 처리 설비를 포함하는 시스템 및 방법에 관한 것으로, 특히 화학 물질 증기를 전달하기 위한 기화 시스템에 관한 것이다.
일부 구현예는 고체 소스 화학물질 중간 충전 용기를 포함하고, 이는 근위 단부, 원위 단부, 및 고체 소스 화학물질 반응물을 내부에 보유하도록 구성되고 상기 근위 단부에 배치된 베이스를 포함한다. 베이스는 제1 열 전도체를 포함할 수 있다. 베이스는 제1 임계 온도 이하로 유지되도록 구성될 수 있다. 중간 충전 용기는 제2 열 전도체를 포함한 원위 단부에 뚜껑을 추가로 포함할 수 있다. 뚜껑은 상기 제1 임계 온도 초과의 제2 임계 온도 이상으로 유지되도록 구성될 수 있다. 뚜껑은 화학물질 유입구를 포함할 수 있고, 이를 통해 승화 또는 기화된 화학물질 반응물을 베이스 내로 수용하도록 구성된다. 뚜껑은 캐리어 가스 유입구를 포함할 수 있고, 이를 통해 캐리어 가스의 흐름을 수용하도록 구성되며, 뚜껑은 상기 뚜껑으로부터 승화 또는 기화된 화학물질 반응물을 통과시키도록 구성된 화학물질 유출구를 포함할 수 있다. 충전 용기는, 베이스와 뚜껑 사이에 배치된 중간 층을 추가로 포함할 수 있다. 상기 중간 층은, 베이스와 뚜껑 사이의 열 흐름을 감소시키도록 구성된 절연체를 포함하거나 이로 이루어질 수 있다.
본 명세서에 기술된 주제를 하나 이상 구현한 것에 대한 세부 사항은, 첨부 도면 및 이하의 설명에 기재되어 있다. 다른 특징부, 양태 및 장점은 설명, 도면 및 청구 범위로부터 명백해질 것이다. 이 발명의 내용 및 다음의 상세한 설명은 본 발명의 주제의 범주를 정의하거나 제한하도록 주장하지 않는다.
본 개시의 이들 및 다른 양태는 본원의 설명, 첨부된 청구 범위, 및 도면으로부터 당업자에게 쉽게 명백해질 것이고, 이는 예시하기 위해 의도되며 본 발명을 제한하기 위함은 아니다.
도 1은 일부 구성에 따라 예시적인 충전 용기를 개략적으로 나타낸다.
도 2는 예시적인 충전 용기의 측면도를 나타낸다.
도 3은 도 2의 충전 용기의 사시도를 나타낸다.
도 4는 예시적인 충전 챔버 시스템의 측면도를 나타낸다.
도 5는 도 4에 나타낸 충전 챔버의 단면을 사시도로 나타낸다.
도 6은 충전 용기, 고체 소스 화학물질 승화기, 화학물질 소스, 및 캐리어 가스 소스를 포함하는 고체 소스 화학물질 시스템을 예시로 나타낸다.
본원에 제공된 표제는 존재하는 경우, 단지 편의를 위한 것이며 청구된 발명의 범주 또는 의미에 반드시 영향을 주지 않는다. 기화 또는 승화된 반응물을 용량이 큰 증착 모듈에 전달하기 위한 시스템 및 관련 방법론을 본원에 설명한다.
다음의 상세한 설명은 청구범위의 이해를 돕기 위해 특정 구현예를 상세히 설명한다. 그러나, 청구범위에 의해 정의되고 다루어지는 바와 같이, 다수의 상이한 구현예 및 방법으로 누구나 본 발명을 실시할 수 있다.
화학 물질 반응물 또는 고체 소스 전달 시스템은 고체 또는 액체 소스 용기 및 히터(예, 복사 열 램프, 저항성 히터 등)을 포함할 수 있다. 용기는 소스 전구체(또한 "화학 물질 전구체"라고도 지칭될 수 있음)를 포함하며, 고체(예, 분말 형태) 또는 액체일 수 있다. 히터는 용기를 가열하여 용기에서 반응물의 기화 및/또는 승화를 용이하게 한다. 용기는 캐리어 가스(예, N2)가 용기를 통해 흐르도록 유입구 및 유출구를 가질 수 있다. 캐리어 가스는 불활성일 수 있고, 예를 들어, 질소, 아르곤, 또는 헬륨일 수 있다. 일반적으로, 캐리어 가스는 용기 유출구를 통해 최종적으로 기판 반응 챔버에 캐리어 가스와 함께 반응물 증기(예, 기화 또는 승화된 화학 물질 반응물)를 전달시킨다. 용기는 통상적으로 용기 외부로부터 용기의 내용물을 유체 격리하기 위한 격리 밸브를 포함한다. 하나의 격리 밸브를 용기 유입구의 상류에 제공할 수 있고, 다른 하나의 차단 밸브를 용기 유출구의 하류에 제공할 수 있다. 일부 구현예의 소스 용기는, 승화기를 포함하거나, 이로 본질적으로 구성되거나, 또는 이로 구성된다. 이와 같이, "소스 용기"를 본원에서 언급하는 경우, ("고체 소스 화학 물질 승화기"와 같은) 승화기를 또한 명시적으로 고려한다.
화학 기상 증착법(ALD)은 반도체 산업에서 실리콘 웨이퍼와 같은 기판 상에 물질의 박막을 형성하는 공정으로 알려져 있다. CVD에서, 상이한 반응물 화학 물질의 반응물 증기("전구체 가스" 포함)를 반응 챔버 내 하나 이상의 기판으로 전달한다. 많은 경우에, 반응 챔버는 (서셉터와 같은) 기판 홀더 상에 지지되는 단일 기판만을 포함하며, 기판 및 기판 홀더는 원하는 공정 온도로 유지된다. 통상적인 CVD 공정에서, 상호 반응성 반응물 증기는 서로 반응하여 기판 상에 박막을 형성하며, 성장 속도는 반응물 가스의 온도와 양에 관련된다. 일부 변수로서, 증착 반응물을 구동하기 위한 에너지는 플라즈마에 의해 전체적으로 또는 부분적으로 공급된다.
일부 응용에서, 반응물 가스는 반응물 소스 용기에서 가스 형태로 저장된다. 이러한 용도에서, 반응물은 보통 약 1 기압 및 실온의 표준 압력과 온도에서 가스이다. 이러한 가스의 예는 질소, 산소, 수소 및 암모니아를 포함한다. 그러나 일부 경우에, 표준 압력 및 온도에서 액체 또는 고체인 소스 화학 물질(예, 염화하프늄, 산화하프늄, 이산화지르코늄 등)의 증기("전구체")를 사용한다. 일부 고체 물질(본원에서 "고체 소스 전구체", "고체 화학 물질 반응물", 또는 "고체 반응물")에 대해 실온에서의 증기압은 매우 낮아서, 이들은 반응 공정을 위한 충분한 양의 반응물 증기를 생성하기 위해서 매우 낮은 압력에서 통상 가열되고/가열되거나 유지된다. 일단 기화(예, 승화 또는 증발)되는 경우, 기상 반응물은 처리 시스템을 통해 기화 온도에서 또는 기화 온도보다 높게 유지되어서, 기상 반응물을 반응 챔버에 전달하는 것과 연관된 밸브, 필터, 도관 및 다른 구성 요소에서의 바람직하지 않은 응축을 방지할 수 있다. 이렇듯 자연스럽게 고체 또는 액체 물질로부터의 기상 반응물은 다양한 다른 산업에서의 화학 반응에 유용하다.
원자층 증착법(ALD)은 기판 상에 박막을 형성하기 위해 알려진 또 다른 공정이다. 많은 응용 분야에서, ALD는 본원에 설명한 바와 같이 고체 및/또는 액체 소스 화학 물질을 사용한다. ALD는 기상 증착법의 유형으로 사이클로 수행되는 자기-포화 반응을 통해 막을 형성한다. 막 두께는 수행되는 사이클의 수에 의해 결정된다. ALD 공정에서 기상 전구체는 기판 또는 웨이퍼에 교대로 및/또는 반복적으로 공급되어 기판 상에 물질의 박막을 형성한다. 하나의 반응물은 기판 상에 자기-제한 공정으로 흡착한다. 후속으로 상이한 반응물 펄스는 상기 흡착된 물질과 반응하여 원하는 물질의 단일 분자층을 형성한다. 리간드 교환 또는 제거 반응과 같이, 흡착된 종 사이에서 적절하게 선택된 시약으로 상호 반응을 통해 분해가 발생할 수 있다. 일부 ALD 반응에서, 하나의 분자 단층 이하가 사이클마다 형성된다. 목표 두께가 달성될 때까지 더 두꺼운 막을 반복된 성장 사이클을 통해 제조한다.
일부 ALD 반응에서, 상호 반응성인 반응물은 상이한 반응물에 대한 기판의 노출 사이에서 개입하는 제거 공정으로 기상에서 분리를 유지한다. 예를 들어, 시간 분할 ALD 공정에서, 통상 퍼지 또는 펌프 다운 단계에 의해 분리되는 펄스로 반응물을 정지 기판에 제공하고; 공간 분할 ALD 공정에서 상이한 반응물을 갖는 구역을 통해 기판을 이동시키고; 일부 공정에서 공간 분할 및 시간 분할 ALD 모두의 양태를 조합할 수 있다. 일부 변이 또는 하이브리드 공정은, 정상적인 ALD 파라미터 윈도우 밖의 증착 조건을 선택하고/선택하거나 기판에 노출되는 중에 상호 반응성인 반응물 사이에서 약간 중첩시킴으로써 약간의 CVD 유사 반응을 허용함을 당업자는 이해할 것이다.
일반적으로 유입구 및 유출구로부터 연장되는 가스 라인, 라인 상의 격리 밸브, 및 밸브 상의 피팅을 갖는 반응물 소스 용기를 공급하고, 피팅은 나머지 기판 처리 장치의 가스 흐름 라인에 연결되도록 구성된다. 이러한 구성 요소 상에 반응물 증기가 응축되고 증착되는 것을 방지하기 위해, 반응물 소스 용기와 반응 챔버 사이에서의 다양한 밸브 및 가스 흐름 라인을 가열하기 위한 다수의 추가 히터를 제공하는 것이 보통 바람직하다. 따라서, 소스 용기와 반응 챔버 사이의 가스 운반 구성 요소는, 온도가 반응물의 기화/응축/승화 온도 이상으로 유지되는 "핫 존"으로 자주 지칭된다.
본원에 설명된 바와 같이 소스 전구체로 반응물 소스 용기를 충전하기 위해 다양한 용기가 포함될 수 있다. 용기는 "중간 충전" 용기 또는 "트랜스필" 용기를 포함할 수 있다(간결함을 위해, 중간 충전 용기 또는 트랜스필 용기를 "충전 용기"로 간단히 지칭할 수 있음). 종래에는 소스 용기가 제거되고 반응기 시스템으로부터 재충전되어, 정지 시간 및 웨이퍼 생산 손실로 이어질 수 있다. 트랜스필 용기는 유리하게는 승화기를 교체하거나 재충전할 필요성을 감소시킬 수 있다. 대신, 트랜스필 용기는 반응기 시스템에 소스 전구체를 자동으로 및/또는 연속적으로 공급하는데 사용될 수 있다. 충전 챔버 시스템은 하나 이상의 트랜스필 용기를 포함할 수 있다. 게다가, 본원의 구현예에 따른 트랜스필 용기는 반응기 시스템 근처에, 인접하여, 또는 반응기 시스템 내에 배치될 수 있다. 반응기 시스템에 근접하게 트랜스필 용기를 갖는 것은, 긴 파이프에 대한 필요성을 감소시킬 수 있고, 파이프 내부 응축 가능성을 감소시킬 수 있고, 또는 불필요한 유체 요소의 필요성을 감소시킬 수 있다. 그러나, 트랜스필 용기는 재충전하기 위해 반응기 시스템으로부터 제거될 필요가 없으므로, 재충전과 연관된 노동력과 정지 시간 없이, 반응기 시스템에 근접하거나 반응기 시스템 내부에 있는 배치의 이점(예컨대 비교적 짧은 흐름 경로)을 달성할 수 있다. 다양한 구성을 참조하여 본원에서 추가 특징부를 설명한다.
본원에 설명된 다양한 트랜스필 용기의 또 다른 장점은, 트랜스필 용기 내에서 달성될 수 있는 온도 구배에 관한 것이다. 일반적으로, 화학 물질 전구체는 고체 상태에서 트랜스필 용기 내에 함유(예, 저장)될 수 있고, 승화 또는 기화되어 다른 위치(예를 들어, 증착 모듈 또는 반응 챔버)로 전달될 수 있다. 일부 구성에서, 캐리어 가스는 증발된 화학 물질 전구체를 트랜스필 용기로부터 다른 위치(예를 들어, 증착 모듈 또는 반응 챔버)로 운반하는 데 사용될 수 있다. 따라서, 트랜스필 용기의 베이스는 (예를 들어, 전구체를 고체로서 유지하기 위해) 바람직하게는 비교적 낮은 온도에 있을 수 있고, 트랜스필 용기의 뚜껑은 (예를 들어, 전구체가 기상으로 들어가 어디든 쉽게 이송되는 것을 용이하게 하면서, 밸브와 하류 흐름 경로에서의 응축을 최소화하도록) 바람직하게 비교적 높은 온도에 있을 수 있다. 본원에 설명된 바와 같이, 중간 층은 트랜스필 용기 내에서 온도 구배를 유지하는 것을 돕기 위해 사용될 수 있다. 중간 층은 뚜껑과 베이스 사이의 열적 연통을 감소 및/또는 억제하는 단열 재료를 포함할 수 있다.
도 1은 일부 구성에 따른 예시적인 충전 용기(100)를 개략적으로 나타낸다. 충전 용기(100)는 화학 물질 반응물, 예를 들어 고체 또는 액체 소스 전구체를 함유할 수 있다. "고체 소스 전구체"는 본 개시의 관점에서 당업계에서 관습적이고 통상적인 의미를 갖는다. 이는 표준 조건(즉, 실온 및 대기압) 하에서 고체인 소스 화학 물질을 지칭한다. 일부 구현예에서, 충전 용기(100)는 베이스(112), 뚜껑(120), 및 중간 부분(116)을 포함할 수 있다. 충전 용기(100)는 근위 방향(104) 및 원위 방향(108)으로 연장되는 용기 축을 정의할 수 있다. 용기 축은 도 1을 참조하여 "상방" 및 "하방"으로 배향될 수 있다. 나타낸 바와 같이, 베이스(112)는 중간 부분(116) 및 뚜껑(120)에 근위로 배치된다. 도 1은 본원에 설명된 바와 같이, 충전 용기(100)가 담을 수 있는 요소의 갯수를 제한하는 것으로 보여져서는 아니 된다. 중간 부분(116)은 베이스(112)와 뚜껑(120) 사이에 배치될 수 있다. 일부 구현예에서, 뚜껑(120)은 중간 부분(116)에 기계적으로 부착되도록 조정된다. 이는 부착 장치(예, 볼트, 스크류 등) 중 하나 이상을 사용하여 수행될 수 있다. 특정 구현예에서, 뚜껑(120) 및/또는 베이스(112)를 가스 밀폐 방식으로 중간 부분(116)에 기계적으로 부착한다. 일부 구현예에서, 베이스(112)는 중간 부분(116) 상에 탈착 가능하게 고정된다.
중간 부분(116)은 베이스와 뚜껑 사이에 배치될 수 있다. 중간 부분(116)은 베이스(112)와 뚜껑(120) 모두와 접촉하여 배치될 수 있다. 중간 부분(116)은 베이스(112)와 뚜껑(120) 사이의 열 흐름을 감소 및/또는 억제하도록 구성되는 단열체를 포함할 수 있다. 중간 부분(116)은 하나 이상의 개별 챔버를 포함할 수 있다. 챔버 중 하나 이상은 진공을 포함할 수 있다. 중간 부분(116)은 베이스(112)와 뚜껑(120) 사이의 온도 구배를 유지하도록 구성될 수 있어서, 베이스(112)는 제1 임계 온도 이하로 유지될 수 있는 반면에, 뚜껑(120)은 제1 임계 온도보다 높은 제2 임계 온도 이상으로 유지될 수 있다. 예를 들어, 베이스(112) 및 뚜껑(120)이 (예를 들어, 제2 임계 온도와 제1 임계 온도 사이에서 상이한) 온도 차이로 유지될 수 있다. 예를 들어, 베이스와 뚜껑 사이의 온도 차이는 적어도 약 1oC, 약 2oC, 약 3oC, 약 4oC, 약 5oC, 약 6oC, 약 7oC, 약 8oC, 약 9oC, 약 10oC, 약 11oC, 약 12oC, 약 13oC, 약 14oC, 약 15oC, 약 18oC, 약 20oC, 약 25oC, 약 30oC, 그 사이의 임의의 값, 또는 그 안에 종점을 갖는 임의의 범위 내에 있고, 예를 들어 약 1oC 내지 약 5oC, 약 1oC 내지 약 10oC, 약 1oC 내지 약 15oC, 약 1oC 내지 약 20oC, 약 1oC 내지 약 25oC, 약 5oC 내지 약 10oC, 약 5oC 내지 약 15oC, 약 5oC 내지 약 20oC, 약 5oC 내지 약 25oC, 약 10oC 내지 약 15oC, 약 10oC 내지 약 20oC, 또는 약 10oC 내지 약 25oC일 수 있다. 구배는, 약 1 인치, 약 2 인치, 약 3 인치, 약 6 인치, 약 9 인치, 약 12 인치, 약 15 인치, 약 18 인치, 약 21 인치, 약 24 인치, 약 27 인치, 약 30 인치, 약 33 인치, 약 36 인치, 그 사이의 임의의 값, 또는 그 안에 종점을 갖는 임의의 범위 내에 있고, 예를 들어 약 3 내지 약 9 인치, 약 3 내지 약 12 인치, 약 3 내지 약 24 인치, 약 3 내지 약 36 인치, 약 9 내지 약 12 인치, 약 9 내지 약 24 인치, 약 9 내지 약 36인치, 약 12 내지 약 24 인치, 또는 약 12 내지 약 36 인치, 또는 약 24 내지 약 36 인치 사이의 거리(예컨대, 축방향 거리)로 배치될 수 있다.
충전 용기(100)는 하나 이상의 가열 및/또는 냉각 요소(미도시)를 포함할 수 있다. 냉각 요소(예, 물 냉각기 또는 냉각 플레이트)는 베이스(112)의 근위 부분 근처에 배치될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 가열 요소(예, 가열 막대, 가열 필라멘트, 가열 플레이트, 및/또는 가열 핀)는 뚜껑(120)의 원위 부분 또는 근처에서 배치될 수 있다. 따라서, 중간 부분(116)은, 충전 용기(100)의 능동적으로 가열된 부분(예, 뚜껑(120))과 능동적으로 냉각된 부분(예, 베이스(112))의 열 흐름을 감소 및/또는 억제할 수 있다. 가열 및/또는 냉각된 요소의 사용은 온도 구배 및/또는 온도의 보다 정밀한 제어를 제공할 수 있다. 일부 구현예에서, 냉각 요소(들)는 베이스(112)의 근위에 배치된다. 하나 이상의 냉각 요소는, 베이스(112)와 인접하여(예를 들어, 접촉하여) 배치될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 하나 이상의 가열 요소는 뚜껑(120)의 원위에 배치될 수 있다. 냉각 요소는 유체 냉각된 요소(예, 냉각된 물, 냉각된 공기 등)를 포함할 수 있다. 가열 요소는 가열 막대, 가열 필라멘트, 가열 플레이트, 가열 핀, 또는 임의의 다른 유형의 가열 요소를 포함할 수 있다. 하나 이상의 가열 요소는 뚜껑(120) 및/또는 하나 이상의 복사선 밸브를 가열하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 가열 요소는 전도에 의해 뚜껑(120)을 가열할 수 있다.
중간 부분(116)에 대한 뚜껑(120)의 높이의 비율은, 온도 구배가 뚜껑(120)의 하나 이상의 밸브로부터 온도 구배가 유리한 거리에 배치될 수 있도록, 예를 들어 뚜껑(120)의 밸브에서의 응축을 최소화하기 위해 이들 밸브를 충분히 높은 온도(예, 제2 임계 온도 이상)로 유지한다. 중간 층의 높이에 대한 뚜껑의 높이의 비율은, 약 1 초과, 약 1.5 초과, 약 2 초과, 약 3 초과, 약 4 초과, 약 5 초과, 약 6 초과, 그 사이의 임의의 값 초과, 또는 그 안에 종점을 갖는 임의의 범위 내에 있을 수 있다. 중간 부분(116)은 세라믹, 금속, 또는 다른 구조 재료를 포함할 수 있다.
예를 들어 반응기 시스템 내에 배치될 수 있도록, 충전 용기(100)가 수반할 수 있는 체적 또는 설치 면적을 최소화하는 것이 유리할 수 있다. 컴팩트한 용기 어셈블리는 이러한 설치 면적을 줄일 수 있다. 특정 구현예에서, 각각의 충전 용기(100)는 (예를 들어, 충전 용기(100)가 배치되는) 약 40 cm2 내지 150 cm2의 영역을 가질 수 있다.
중간 부분(116)은, 가열 흐름을 방지하도록 구성된 하나 이상의 배기 부분을 포함할 수 있다. 예를 들어, 중간 부분(116)은 복수의 이격된 배기 부분을 포함할 수 있다. 충전 용기(100)는, 배기 부분을 배기하기 위한 하나 이상의 진공 펌프(미도시)를 포함할 수 있다. 일부 구성에서, 진공 펌프는 충전 용기(100)의 배기 부분 사이에 배치된다.
뚜껑(120)은 하나 이상의 유입구 및/또는 유출구를 포함할 수 있다. 유입구 및/또는 유출구는 대응하는 밸브를 포함할 수 있다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 뚜껑(120)은 화학물질 유입구(124), 캐리어 가스 유입구(128), 및 화학 물질 유출구(132)를 포함할 수 있다. 화학 물질 유입구(124)는 화학 물질을 수용하도록 구성될 수 있다. 화학 물질은 충전 용기(100)로 (예를 들어, 더 큰 벌크 충전 용기로부터) 유입될 시, (예를 들어, 캐리어 가스와 결합한) 승화 또는 기화 형태일 수 있다.
캐리어 가스 유입구(128)는 캐리어 가스의 흐름을 허용할 수 있다. 캐리어 가스 유입구(128)는 충전 용기(100)의 캐리어 가스 유입구(128)에 결합된 밸브를 포함할 수 있다. 캐리어 가스는 충전 용기(100) 내에서 승화 또는 기화된 화학 물질과 결합할 수 있다. 이어서, 충전 용기(100)로부터의 유출은, 캐리어 가스 및 충전 용기(100)의 내부로부터 기화된 반응물 가스를 포함한다. 일부 구현예에서, 충전 용기(100)의 내부는 화학 물질 반응물로 충전된 이후에 헤드 스페이스를 포함하도록 구성된다. 헤드 스페이스는 화학 물질 유입구(124), 캐리어 가스 유입구(128), 및/또는 화학 물질 유출구(132)와 유체 연통할 수 있고, 헤드 스페이스 내에서 유체(예, 캐리어 가스)에 의한 화학 물질 반응물의 승화를 위해 구성될 수 있다. 따라서, 헤드 스페이스는 유입구/유출구 증 하나 이상이 막히더라도 화학 반응물이 계속해서 승화되거나 기화될 수 있도록 안전 장치를 제공할 수 있다.
비활성 또는 불활성 가스는 바람직하게는 기화된 전구체를 위한 캐리어 가스로서 사용된다. 불활성 가스(예, 질소, 아르곤, 헬륨 등)는 캐리어 가스 유입구(128)를 통해 충전 용기(100) 내에 공급될 수 있다. 일부 구현예에서, 상이한 불활성 가스를 본원에 기술된 다양한 공정 및 다양한 시스템에서 사용할 수 있다. 도시되지 않은 추가적인 밸브 및/또는 다른 유체 제어 요소를 포함할 수 있음을 이해할 것이다.
유출 물질(예를 들어, 캐리어 가스와 증발된 화학 물질)은 화학 물질 유출구(132)를 통과할 수 있다. 화학 물질 유출구(132)는 반응 챔버 또는 증착 모듈 및/또는 다른 충전 용기와 연통할 수 있다. 일부 구성에서, 화학 물질 유출구(132)는, 예를 들어 하류 화학 반응용 준비를 위해, 증발된 화학 물질을 (예를 들어, 캐리어 가스와 함께) 반응 챔버 또는 증착 모듈에 통과시키도록 구성된다. 화학 물질 유입구(124), 캐리어 가스 유입구(128), 및 화학 물질 유출구(132) 중 하나 이상은 가스의 흐름을 제어하도록 구성된 대응 밸브를 포함할 수 있다. 예시적인 고체 소스 화학 물질 승화기 및/또는 이의 유체에 대한 추가 정보는, "전구체 전달 시스템"이라는 명칭으로 2012년 3월 20일자로 출원된 미국 특허 제8,137,462호에서 찾을 수 있으며, 이는 모든 목적을 위해 전체가 본원에 참조로 포함된다. 도시되지 않은 추가적인 밸브 및/또는 다른 유체 요소를 포함할 수 있음을 이해할 것이다. 소정의 구성에 도시되지 않은 추가 밸브 및 다른 유체 요소를 포함할 수 있다.
특정 구성에서, 베이스(112)는 고체 소스 화학 물질을 유지하도록 조정된다. 베이스(112)는 화학 물질 반응물을 유지하기 위해 실질적으로 평면인 표면을 포함할 수 있지만, 다른 형상 및 변형은 가능하다. 충전 용기(100)는, 벽의 내부, 충전 용기(100)의 천장과 베이스(112)의 바닥 사이의 공간과 같은 내부를 한정할 수 있다. 일부 구현예에서, 내부는 고체 소스 화학 물질과 같은 화학 물질 반응물을 함유하도록 구성된다. 충전 용기(100) 또는 이의 일부분은 다양한 방식으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 충전 용기(100)는 서로 적층되고/적층되거나 부착되는 두 개 이상의 횡방향 섹션을 포함할 수 있다.
일부 구현예에서, 충전 용기(100) 어셈블리의 높이는 약 25 cm 내지 120 cm의 범위에 있을 수 있다. 일부 구현예에서, 높이는 약 50 cm 내지 100 cm 범위일 수 있고, 일부 구현예에서, 약 60 cm(약 24 인치)이다. 일부 구현예에서, 충전 용기(100)의 폭(예, 직경)은 약 20 cm 내지 50 cm의 범위에 있을 수 있다. 일부 구현예에서, 충전 용기(100)의 폭은 약 30 cm 내지 40 cm 범위일 수 있고, 특정 구현예에서, 약 38 cm(약 15 인치)이다. 일부 구현예에서, 용기(104)는 약 1 내지 4 범위의 높이:직경 종횡비를 가질 수 있다. 일부 구현예에서, 용기는 원통에 근사한 형상을 차지하지만, 다른 형상도 가능하다. 이와 같이, 일부 구현예에서, 하우징(110)은 원통 형상을 포함하거나, 본질적으로 이를 구성하거나, 또는 이를 구성한다. 본원에 기술된 다양한 구현예의 충전 용기(100)(미충전)의 질량은, 일부 구현예에서 약 10 kg 내지 50 kg의 범위일 수 있다. 일부 구현예에서, 충전된 충전 용기(100)의 질량은 약 35 kg 내지 85 kg의 범위일 수 있다. 질량이 더 적은 용기는 보다 쉬운 이송을 허용할 수 있지만, 질량이 더 많은 용기는 부피가 큰 반응물을 용이하게 하고 재충전을 적게 필요로 하고 승화기에 대해 더 긴 충전을 허용할 수 있다.
도 2 및 도 3은 일부 구현예의 다른 예시적인 충전 용기(200)를 나타낸다. 도 2는 예시적인 충전 용기(200)의 측면도를 나타낸다. 충전 용기(200)는 베이스(212), 중간 부분(216), 및 뚜껑(220)을 포함할 수 있다. 도 3은 충전 용기(200)의 사시도를 나타낸다. 나타낸 바와 같이, 충전 용기(200)는 화학 물질 유입구(224), 캐리어 가스 유입구(228), 및 화학 물질 유출구(232)를 포함한다. 각각의 화학 물질 유입구(224), 캐리어 가스 유입구(228), 및 화학 물질 유출구(232)는, 이를 통한 가스의 흐름을 제어하는 대응 밸브를 포함한다. 충전 용기(200)는 본원에서 설명하는 충전 용기(100)에 대해 본원에 설명된 특징부를 포함할 수 있다. 대응 요소는 뿐만 아니라 유사한 기능성을 가질 수 있다.
도 3에 나타낸 충전 용기(200)는 복수의 단열 챔버(236)를 포함한다. 각각의 단열 챔버(236)는 배기된 내부와 같은 단열체를 포함하여 이를 통한 열의 흐름을 방지할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 단열 챔버(236)는 단열 재료를 포함할 수 있다.
충전 용기(200)는 (나타낸 바와 같이) 별도의 뚜껑(220) 및 베이스(212) 측벽(미도시)을 포함할 수 있거나 단일 구조로 형성될 수 있다. 뚜껑(220)은 원형 또는 직사각형 단면 형상을 가질 수 있지만, 다른 형상도 적절하다. 일부 구현예에서, 뚜껑(220) 및/또는 베이스(212)는, 가스가 충전 용기(200)로 실질적으로 들어가고/들어가거나 빠져나올 수 없도록, 중간 부분(216)과 유체 밀봉된다. 화학 물질 반응물은 충전 용기(200)의 내부에 수용될 수 있다.
도시된 충전 용기(200)는, 하나 이상의 기상 반응 챔버에서 사용될 기상 반응물을 전달하기 위해 특히 적합한 증착 모듈에 (직접 또는 간접적으로) 결합될 수 있다. 기상 반응물은 화학 기상 증착(CVD) 또는 원자층 증착(ALD)을 위해 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, 본원에 개시된 구현예의 시스템 및 방법은 ALD를 수행하기 위해 구성되도록 제어 프로세서 및 컴퓨터 판독 가능 매체 상에 저장된 프로그래밍을 포함한다. 특정 구현예에서, 본원에 개시된 구현예가 CVD를 수행하기 위해 구성되도록 제어 프로세서 및 컴퓨터 판독 가능 매체 상에 저장된 프로그래밍을 포함한다.
도 4 및 도 5는 내부에 충전 용기(200)를 포함한 예시적인 충전 챔버 시스템(300)을 나타낸다. 도 4는 예시적인 충전 챔버 시스템(300)의 측면도를 나타낸다. 충전 챔버 시스템(300)은 충전 챔버 하우징(310)을 포함할 수 있다. 충전 용기(200)는 충전 챔버 하우징(310) 내에 배치될 수 있다. 충전 챔버 하우징(310)은 충전 챔버 시스템(300) 외부의 임의의 요소와의 열적 연통을 감소시키도록 구성될 수 있다. 충전 챔버 하우징(310)은 실질적으로 중공형일 수 있고, 직사각형 프리즘 또는 실린더의 외부 형상을 가질 수 있다. 충전 챔버 시스템(300)은 가열 요소(320) 및/또는 냉각 요소(330)를 포함할 수 있다. 가열 요소(320)는 충전 용기(200)의 원위에 배치될 수 있다. 가열 요소(320)는 본원에 설명된 하나 이상의 가열 요소의 기능을 포함할 수 있다. 냉각 요소(330)는 충전 용기(200)의 근위에 배치될 수 있다. 일부 구현예에서, 냉각 요소(330)는 수냉식이다. 냉각 요소(330)는, 베이스(212)와 인접하여(예를 들어, 접촉하여) 배치될 수 있다.
도 5는 도 4에 나타낸 충전 챔버 시스템(300)의 단면의 사시도를 나타낸다. 가열 요소(320)는 부분적인 루프를 포함할 수 있고 필라멘트일 수 있다. 냉각 요소(330)는 냉각 플레이트일 수 있다. 충전 챔버 시스템(300)은 밸브, 유입구, 유출구, 가열 요소, 냉각 요소, 지지 구조체, 및/또는 다른 요소와 같은 추가 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 구현예에서, 충전 용기(200)는 본원에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 시스템(예컨대 반응기 시스템)에 ALD를 수행하도록 구성될 수 있는, 하나 이상의 제어기(미도시)와 연관될 수 있다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 제어기는 ALD를 수행하기 위해 시스템(예컨대 반응기 시스템)에 명령하도록 프로그래밍된 프로세서 및 메모리를 포함한다. 증착 모듈 내의 임의의 히터, 펌프, 압력 제어용 펌프에 대한 밸브, 기판 취급용 로봇 제어, 및/또는 충전 용기(200)로의 캐리어 흐름 및 충전 용기로부터의 증기 흐름을 포함하는 증기 흐름 제어용 밸브를 제어하도록 하나 이상의 제어기를 구성할 수 있다.
일부 구현예에서, 충전 용기(200)는 하나 이상의 가열 요소를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 가열 요소는 충전 용기(200)에 수직으로 인접하거나 수직으로 근접해서 배치될 수 있다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 가열 요소는 전도에 의해 승화기(100)를 가열하도록 구성된다. 특정 구현예에서, 히터 플레이트는 뚜껑(220)의 횡방향으로 배치된다. 특정 구현예에서, 히터는 하우징(110) 원위에 배치될 수 있다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 밸브는 전도 및/또는 복사로 가열될 수 있다. 충전 용기(200)는 약 0.1 토르 내지 20 토르 사이, 예를 들어 약 5 토르의 저압으로 펌핑을 허용하도록 공기 밀폐식으로 구성된 캐비넷(예, 충전 챔버 하우징(310)) 내에 배치될 수 있고, 따라서 효율적인 복사 가열을 용이하게 하여 캐비넷 내부의 대기에 대한 전도 또는 대류 손실을 최소화할 수 있다. 일부 구성에서, 충전 용기(200)는 100 토르, 200 토르, 300 토르, 500 토르 또는 대기압과 같은 고압에 배치될 수 있다. 다른 압력이 가능하다. 일부 구현예에서, (본원에 개시된 바와 같은) 고체 소스 어셈블리는 목표 진공 압력에서 작동할 수 있다. 일부 구현예에서, 목표 진공 압력은 5 토르와 같이, 약 0.5 토르 내지 20 토르의 범위일 수 있다. 특정 구현예에서, 고체 소스 어셈블리 내의 진공 압력은 하나 이상의 압력 제어기를 사용하여 조절될 수 있다.
도 6은 충전 용기(100), 화학 물질 소스 용기(450), 및 캐리어 가스 소스(440)를 포함하는 고체 소스 화학 물질 시스템(400)을 예시로 나타낸다. 화학 물질 소스 용기(450)는 화학 물질 전달 라인(404)을 통해 충전 용기(100)에 결합될 수 있다. 화학 물질 소스 용기(450)는 벌크 충전 용기와 같은 더 큰 화학 물질 소스 용기를 포함할 수 있다. 화학 물질 소스 용기(예, 벌크 충전 용기)는 충전 용기(100)와 유사한 용기일 수 있지만, 소스 용기는 하우징(402) 내에 더 큰 화학 물질 용량, 예를 들어 적어도 1.5x, 2x, 3x, 4x, 5x, 10x, 또는 20x 충전 용기(100)의 용량을 가질 수 있다. 캐리어 가스 소스(440)는, 본원에서 설명하는 바와 같은 캐리어 가스의 소스를 포함할 수 있다. 화학 물질 소스 용기(450)는 화학 물질 전달 라인(404)을 통해 충전 용기(100)에 그 안에서 화학 물질을 통과시킬 수 있다. 화학 물질은 화학 물질 전달 라인(404)을 통과하기 전에 기화(예, 승화, 증발)될 수 있다.
화학 물질 유출구(132)는 반응 유동 라인(434)을 통해 반응(예, 반응 챔버)으로 기화된 화학 물질을 (예를 들어, 캐리어 가스와 함께) 통과시킬 수 있다. 충전 용기(100)는 "반응물 기화기 그리고 이와 관련된 시스템 및 방법"이라는 명칭으로 2016년 9월 30일자로 출원된 미국 특허 출원 공개 제2018/0094350호에 개시되어 있으며, 이는 모든 목적 상 본원에 참조로 전체가 포함된다.
일부 구현예에서, 하나 이상의 반응 챔버 및/또는 하나 이상의 충전 용기(예, 충전 용기(100), 충전 용기(200))를 제어하는 데 사용하기 위한 전자 장치 및/또는 컴퓨터 요소는 시스템의 다른 곳에서 찾을 수 있다. 예를 들어, 중앙 제어기는 하나 이상의 챔버 자체의 장치 모두를 제어할 수 있을 뿐만 아니라 다양한 용기 및 임의의 관련 히터에 연결되는 밸브를 제어할 수 있다. 하나 이상의 밸브가 고체 소스 화학물질 시스템(400) 전체에 걸쳐 가스의 흐름을 제어하는 데 사용될 수 있다.
예시적인 실시예
아래는 전술한 구현예의 비제한적인 실시예의 세트이다.
제1 실시예에서, 고체 소스 화학 물질 중간 충전 용기는 근위 단부; 원위 단부; 고체 소스 화학 물질 반응물을 내부에 유지하도록 구성된 근위 단부에서의 베이스(상기 베이스는 제1 열 전도체를 포함하고 제1 임계 온도 이하에서 유지되도록 구성됨); 상기 제1 임계 온도보다 더 높은 제2 임계 온도 이상에서 유지되도록 구성되며 제2 열 전도체를 포함하는 원위 단부에서의 뚜껑(상기 뚜껑은 기화된 화학 물질 반응물을 상기 베이스 내로 수용하도록 구성된 화학 물질 유입구; 캐리어 가스의 흐름을 수용하도록 구성된 캐리어 가스 유입구; 및 상기 뚜껑으로부터 기화된 화학 물질 반응물을 통과시키도록 구성된 화학 물질 유출구를 포함함); 및 상기 베이스와 상기 뚜껑 사이에 배치된 중간 층(상기 중간 층은 상기 베이스와 상기 뚜껑 사이에 열 흐름을 감소시키도록 구성된 단열재를 포함함)을 포함한다.
제2 실시예는, 제1 실시예의 중간 충전 용기로서, 상기 중간 층은 진공을 포함하는 하나 이상의 챔버를 각각 포함한다.
제3 실시예는, 제1 또는 제2 실시예 중 어느 하나의 중간 충전 용기로서, 상기 중간 층은 상기 베이스 및 상기 뚜껑 모두와 접촉하여 배치된다.
제4 실시예는, 제1 내지 제3 실시예 중 어느 하나의 중간 충전 용기로서, 상기 제1 임계 온도 이하에서 상기 베이스를 유지하도록 구성된 냉각 요소를 추가로 포함한다.
제5 실시예는, 제4 실시예의 중간 충전 용기로서, 상기 냉각 요소는 상기 베이스에 열적으로 결합된 수냉식 요소를 포함한다.
제6 실시예는, 제1 내지 제5 실시예 중 어느 하나의 중간 충전 용기로서, 상기 제1 임계 온도는 약 135oC이다.
제7 실시예는, 제1 내지 제6 실시예 중 어느 하나의 중간 충전 용기로서, 상기 제2 임계 온도는 약 145oC이다.
제8 실시예는, 제1 내지 제7 실시예 중 어느 하나의 중간 충전 용기로서, 상기 제1 임계 온도 이상에서 상기 뚜껑을 유지하도록 구성된 가열 요소를 추가로 포함한다.
제9 실시예는, 제1 내지 제8 실시예 중 어느 하나의 중간 충전 용기로서, 상기 냉각 요소는 상기 베이스에 열적으로 결합된 수냉식 요소를 포함한다.
제10 실시예는, 제9 실시예의 중간 충전 용기로서, 상기 가열 요소는 복사를 통해 상기 뚜껑을 가열하도록 구성된 막대 또는 플레이트를 포함한다.
제11 실시예는, 제1 내지 제10 실시예 중 어느 하나의 중간 충전 용기로서, 상기 화학 물질 유입구, 상기 캐리어 가스 유입구, 및 상기 화학 물질 유출구 각각은 가스의 흐름을 제어하도록 구성된 대응 밸브를 포함한다.
제12 실시예는, 제1 내지 제11 실시예 중 어느 하나의 중간 충전 용기로서, 상기 화학 물질 유출구는 미립자 물질의 통과를 방지하도록 구성된 필터를 포함한다.
제13 실시예는, 제12 실시예의 중간 충전 용기로서, 상기 필터의 다공성이 상기 제2 임계 온도 미만에서 상기 반응물의 통과를 방지하고 상기 제2 임계 온도 이상에서 상기 반응물의 통과를 허용하도록 구성된다.
제14 실시예는, 제12 또는 제13 실시예의 중간 충전 용기로서, 상기 필터는 세라믹 또는 금속 중 적어도 하나를 포함한다.
제15 실시예는, 제1 내지 제14 실시예 중 어느 하나의 중간 충전 용기로서, 상기 뚜껑의 높이에 대한 베이스의 높이의 비율은 약 4보다 크다.
제16 실시예는, 제1 내지 제15 실시예 중 어느 하나의 중간 충전 용기로서, 상기 중간 층은 상기 뚜껑과 상기 베이스 사이의 온도 구배를 적어도 10 oC로 유지하도록 구성된다.
제17 실시예는, 제1 내지 제16 실시예 중 어느 하나의 중간 충전 용기로서, 상기 중간 층의 높이에 대한 상기 뚜껑의 높이의 비율은 약 2보다 크다.
제18 실시예는, 제1 내지 제17 실시예 중 어느 하나의 중간 충전 용기로서, 상기 베이스의 단면이 적어도 두 개의 평평한 에지를 포함한다.
제19 실시예는, 제1 내지 제18 실시예 중 어느 하나의 중간 충전 용기로서, 상기 중간 층은 세라믹 또는 금속을 포함한다.
제20 실시예는, 제1 내지 제19 실시예 중 어느 하나의 중간 충전 용기로서, 중간 충전 용기는 고체 소스 화학 물질 반응 챔버에 인시츄로 배치되도록 크기 조절된다.
제21 실시예는, 제1 내지 제19 실시예 중 어느 하나의 중간 충전 용기로서, 미충전 상태의 상기 중간 충전 용기는 약 10 kg 내지 50 kg의 질량을 갖는다.
제22 실시예에서, 고체 소스 화학 물질 시스템은, 제1 내지 제21 실시예 중 어느 하나의 중간 고체 소스 화학 물질 용기 및 상기 중간 용기와 유체 연통하는 고체 소스 화학 물질 승화기를 포함하고, 상기 고체 소스 화학 물질 승화기는, 내부 공간과 상기 내부 공간을 대면하는 내부 표면을 갖는 하우징; 및 제1 단부와 제2 단부를 갖는 필터(상기 필터는 고체 화학 물질 반응물의 통과를 제한하도록 구성된 다공성을 갖고, 상기 필터와 상기 내부 표면 사이의 공간에 상기 필터를 둘러싸는 유동 경로를 정의하도록 형상화되고 위치함)를 갖는다.
제23 실시예에서, 기화된 화학 물질 반응물을 반응 챔버에 제공하는 방법은, 제1 내지 제21 실시예 중 어느 하나의 중간 충전 용기의 화학 물질 유입구로 기화된 화학 반응물을 연속적으로 흐르게 하되, 상기 뚜껑은 상기 베이스보다 높은 온도에서 유지됨으로써 상기 기화된 화학 물질 반응물은 상기 베이스에서 응축되고, 상기 응축된 화학 물질 반응물은 상기 베이스에서 승화하고, 상기 승화된 화학 물질 반응물을 반응 챔버로 상기 유출구를 통해 흐르게 한다.
기타 고려 사항
전술한 명세서에서, 본 발명은 그의 특정 구현예를 참조하여 설명되었다. 그러나, 본 발명의 더 넓은 사상 및 범주를 벗어나지 않고서 여기에 다양한 수정 및 변경을 할 수 있음이 명백할 것이다. 따라서, 본 명세서 및 도면은 제한적 의미보다는 예시적인 것으로 간주된다.
실제로, 본 개시의 시스템 및 방법은 각각 몇 가지 혁신적인 양태를 가지며, 그 중 단 하나도 본원에 개시된 바람직한 속성에 대해 요구하거나 책임지지 않음을 이해할 것이다. 본원에 설명한 다양한 특징부 및 공정을 서로 독립적으로 사용할 수 있거나, 다양한 방식으로 조합할 수 있다. 모든 가능한 조합 및 하위 조합은 본 개시의 범주 내에 속하는 것으로 의도된다.
별도의 구현예의 맥락에서 본 명세서에 설명된 특정 특징부는 또한 단일 구현예에서 조합하여 구현될 수도 있다. 역으로, 단일 구현예의 문맥에서 설명되는 다양한 특징부는 또한 다수의 구현예에서 개별적으로 또는 임의의 적절한 하위 조합으로 구현될 수도 있다. 또한, 특징부는 특정 조합에서 작용하는 것으로 본원에 설명되고 심지어 처음에 이와 같이 청구될 수 있지만, 청구된 조합으로부터 하나 이상의 특징부는 일부 경우에 조합으로부터 실시될 수 있고, 청구된 조합은 하위 조합 또는 하위 조합의 변형에 관한 것일 수 있다. 각각의 모든 구현예에 있어서 단일 특징부 또는 특징부의 그룹이 필요하지 않거나 필수적이지 않다.
"할 수 있다", "예를 들어", 등과 같이, 무엇보다 본원에서 사용되는 조건적인 언어는, 특히 달리 언급되지 않는 한 또는 사용된 문맥 내에서 이해되지 않는 한, 다른 구현예가 특정 특징부, 요소 및/또는 단계를 포함하지 않는 동안에 특정 구현예는 포함할 수 있음을 일반적으로 의도한다. 따라서, 특징부, 요소 및/또는 단계가 하나 이상의 구현예에 필요한 임의의 방식이거나, 하나 이상의 구현예가 발명자 입력 또는 프롬프트 유무에 따라 이러한 특징부, 요소 및/또는 단계를 포함하는지 또는 임의의 특정 구현예에서 수행해야 하는지 여부를 결정하기 위한 로직을 반드시 포함하는 것을 의미하기 위해 이러한 조건적인 언어를 의도한 것은 아니다. 용어 "포함하는", "포함하는", "갖는" 등은 동의어이며, 개방된 방식으로 포용적으로 사용되며, 추가 요소, 특징부, 동작, 작동 등을 배제하지 않는다. 또한, 용어 "또는"은 그의 포용적인 의미(및 배제하는 의미가 아님)로 사용되어, 예를 들어 요소의 리스트를 연결하기 위해 사용되는 경우에 "또는"이라는 용어는 리스트 내의 요소 중 하나, 일부, 또는 전부를 의미하도록 한다. 또한, 본 출원 및 첨부된 청구 범위에 사용된 관사 "한", "하나", 및 "그"는 달리 특정되지 않는 한 "하나 이상" 또는 "적어도 하나"를 의미하는 것으로 해석되어야 한다. 유사하게, 작동이 특정 순서로 도면에 도시될 수 있지만, 원하는 결과를 달성하기 위해 이러한 작동은 도시된 또는 순차적인 순서로, 또는 도시된 모든 작동이 수행되어야 하는 특정 순서로 수행될 필요가 없음을 인식해야 한다. 또한, 도면은 흐름도의 형태로 하나 이상의 예시적인 공정을 개략적으로 도시할 수 있다. 그러나, 도시되지 않은 다른 작동은 개략적으로 도시되는 예시적인 방법 및 공정에 포함될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 추가 작동은 도시된 작동 중 임의의 작동 이전, 이후, 동시 및 사이에 수행될 수 있다. 또한, 작동은 다른 구현예에서 재배열되거나 재순서화될 수 있다. 특정 상황에서, 멀티태스킹 및 병렬 처리가 유리할 수 있다. 또한, 본원에서 설명한 구현예에서의 다양한 시스템 구성 요소의 분리는 모든 구현예에서의 이러한 분리를 필요로 하는 것으로 이해해서는 안되며, 설명된 구성 요소 및 시스템이 일반적으로 단일 제품에서 함께 통합되거나 다수의 제품(예를 들어, 하우징 및 베이스를 포함하는 소스 용기 및 필터 삽입부)에 패키징될 수 있음을 이해해야 한다. 또한, 다른 구현예는 다음의 청구범위의 범주 내에 있다. 일부 경우에, 청구범위에 인용된 동작은 상이한 순서로 수행될 수 있고 여전히 바람직한 결과를 달성한다.
따라서, 청구범위는 본원에 나타낸 구현예에 한정하기 위해 의도된 것은 아니고, 본 개시와 일치하는 가장 넓은 범주, 본원에 개시된 특징 및 특징에 부여되어야 한다. 예를 들어, 본 개시 내에서의 많은 예가 반도체 제조를 위한 증착 챔버를 공급하기 위해 고체 소스로부터 증기를 공급하는 것과 관련하여 제공되지만, 본원에 기술된 특정 구현예는 광범위한 다른 적용 및/또는 수많은 다른 상황에 대해 구현될 수 있다.

Claims (20)

  1. 고체 소스 화학 물질 중간 충전 용기로서,
    근위 단부;
    원위 단부;
    고체 소스 화학 물질 반응물을 내부에 보유하도록 구성된 상기 근위 단부에서의 베이스(상기 베이스는 제1 열 전도체를 포함하고, 제1 임계 온도 이하로 유지되도록 구성됨);
    제2 열 전도체를 포함하고 상기 제1 임계 온도보다 큰 제2 임계 온도 이상으로 유지되도록 구성된 상기 원위 단부에서의 뚜껑(상기 뚜껑은,
    기화된 화학 물질 반응물을 상기 베이스로 수용하도록 구성된 화학 물질 유입구;
    캐리어 가스의 흐름을 수용하도록 구성된 캐리어 가스 유입구; 및
    상기 뚜껑으로부터 기화된 화학 물질 반응물을 통과시키도록 구성된 화학 물질 유출구를 포함함); 및
    상기 베이스와 상기 뚜껑 사이에 배치되고 상기 베이스와 상기 뚜껑 사이의 열 흐름을 감소시키도록 구성된 단열체를 포함한 중간 층을 포함하는, 중간 충전 용기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 중간 층은 각각 진공을 포함한 하나 이상의 챔버를 포함하는, 중간 충전 용기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 중간 층은 상기 베이스 및 상기 뚜껑 둘 모두와 접촉하여 배치되는, 중간 충전 용기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 임계 온도 이하로 상기 베이스를 유지하도록 구성된 냉각 요소를 추가로 포함하는 중간 충전 용기.
  5. 제4항에 있어서, 상기 냉각 요소는 상기 베이스에 열적으로 결합된 수냉식 요소를 포함하는, 중간 충전 용기.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 임계 온도는 약 135oC인, 중간 충전 용기.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제2 임계 온도는 약 145oC인, 중간 충전 용기.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제1 임계 온도 이상으로 상기 뚜껑을 유지하도록 구성된 가열 요소를 추가로 포함하는 중간 충전 용기.
  9. 제1항에 있어서, 상기 냉각 요소는 상기 베이스에 열적으로 결합된 수냉식 요소를 포함하는, 중간 충전 용기.
  10. 제9항에 있어서, 상기 가열 요소는 복사를 통해 상기 뚜껑을 가열하도록 구성된 막대 또는 플레이트를 포함하는, 중간 충전 용기.
  11. 제1항에 있어서, 상기 화학 물질 유입구, 상기 캐리어 가스 유입구, 및 상기 화학 물질 유출구 각각은 가스의 흐름을 제어하도록 구성된 대응 밸브를 포함하는, 중간 충전 용기.
  12. 제1항에 있어서, 상기 화학 물질 유출구는 미립자 물질의 통과를 방지하도록 구성된 필터를 포함하는, 중간 충전 용기.
  13. 제12항에 있어서, 상기 필터의 다공도는 상기 제2 임계 온도 미만에서 상기 반응물의 통과를 방지하고 상기 제2 임계 온도 이상에서 상기 반응물의 통과를 허용하도록 구성되는, 중간 충전 용기.
  14. 제1항에 있어서, 상기 필터는 세라믹 또는 금속 중 적어도 하나를 포함하는, 중간 충전 용기.
  15. 제1항에 있어서, 상기 뚜껑의 높이에 대한 상가 베이스의 높이의 비율은 약 4보다 큰, 중간 충전 용기.
  16. 제1항에 있어서, 상기 중간 층은 상기 뚜껑과 상기 베이스 사이의 온도 구배를 적어도 10oC로 유지하도록 구성되는, 중간 충전 용기.
  17. 제1항에 있어서, 상기 중간 층의 높이에 대한 상기 뚜껑의 높이의 비율은 약 2보다 큰, 중간 충전 용기.
  18. 제1항에 있어서, 상기 베이스의 단면이 적어도 두 개의 평평한 에지를 포함하는, 중간 충전 용기.
  19. 제1항에 있어서, 상기 중간 층은 세라믹 또는 금속을 포함하는, 중간 충전 용기.
  20. 제1항에 있어서, 상기 중간 충전 용기는 고체 소스 화학 물질 반응 챔버에 인시츄로 배치되도록 크기 조절되는, 중간 충전 용기.
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