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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024173774
(43)【公開日】2024-12-12
(54)【発明の名称】遠隔固体再充填チャンバ
(51)【国際特許分類】
C23C 16/448 20060101AFI20241205BHJP
C23C 16/455 20060101ALI20241205BHJP
H01L 21/31 20060101ALI20241205BHJP
【ＦＩ】
C23C16/448
C23C16/455
H01L21/31 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】21
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2024086322
(22)【出願日】2024-05-28
(31)【優先権主張番号】63/470,024
(32)【優先日】2023-05-31
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】519237203
【氏名又は名称】エーエスエム・アイピー・ホールディング・ベー・フェー
(74)【代理人】
【識別番号】100108453
【弁理士】
【氏名又は名称】村山 靖彦
(74)【代理人】
【識別番号】100110364
【弁理士】
【氏名又は名称】実広 信哉
(74)【代理人】
【識別番号】100133400
【弁理士】
【氏名又は名称】阿部 達彦
(72)【発明者】
【氏名】エリック・ジェームズ・シェロ
(72)【発明者】
【氏名】ポール・マ
(72)【発明者】
【氏名】ジェレルド・リー・ウィンクラー
(72)【発明者】
【氏名】トッド・ロバート・ダン
(72)【発明者】
【氏名】シュアイディ・ジャン
(72)【発明者】
【氏名】ジャクリーン・レンチ
(72)【発明者】
【氏名】シュバム・ガーグ
(72)【発明者】
【氏名】ジョナサン・バッケ
【テーマコード（参考）】
4K030
5F045
【Ｆターム（参考）】
4K030AA03
4K030AA13
4K030AA14
4K030AA17
4K030AA18
4K030BA02
4K030BA10
4K030BA12
4K030BA17
4K030BA20
4K030BA22
4K030BA29
4K030EA01
4K030HA01
4K030JA10
4K030KA05
4K030KA41
4K030KA45
5F045AA03
5F045AB31
5F045AB32
5F045AC03
5F045AC11
5F045AC15
5F045AC16
5F045AC17
5F045AF02
5F045AF03
5F045AF04
5F045AF07
5F045DP03
5F045EE02
5F045EE19
(57)【要約】
【課題】遠隔固体再充填チャンバを提供する。
【解決手段】本開示の様々な実施例は、基材処理プラットフォーム上の第一の位置に配置された送達容器を、基材処理プラットフォームから離間した第二の位置に配置された遠隔再充填容器に結合することと、化学物質を遠隔再充填容器内に第一の相で貯蔵することと、遠隔再充填容器内の化学物質を第二の相に変化することと、化学物質を第二の相で送達容器に輸送することと、送達容器の内部容積内の温度勾配を維持することと、化学物質を内部容積内の第一の相に戻すこととのための、方法、システム、及び装置に関する。
【選択図】図１
【解決手段】本開示の様々な実施例は、基材処理プラットフォーム上の第一の位置に配置された送達容器を、基材処理プラットフォームから離間した第二の位置に配置された遠隔再充填容器に結合することと、化学物質を遠隔再充填容器内に第一の相で貯蔵することと、遠隔再充填容器内の化学物質を第二の相に変化することと、化学物質を第二の相で送達容器に輸送することと、送達容器の内部容積内の温度勾配を維持することと、化学物質を内部容積内の第一の相に戻すこととのための、方法、システム、及び装置に関する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
方法であって、
基材処理プラットフォーム上の第一の位置に配置された送達容器を、前記基材処理プラットフォームから離間した第二の位置に配置された遠隔再充填容器に結合することと、
化学物質を前記遠隔再充填容器内に第一の相で貯蔵することと、
前記遠隔再充填容器内の前記化学物質を第二の相に変化させることと、
前記化学物質を前記第二の相で前記送達容器に輸送することと、
前記送達容器の内部容積内に温度勾配を維持することと、
前記化学物質を前記内部容積内で前記第一の相に戻すことと、を含む、方法。
基材処理プラットフォーム上の第一の位置に配置された送達容器を、前記基材処理プラットフォームから離間した第二の位置に配置された遠隔再充填容器に結合することと、
化学物質を前記遠隔再充填容器内に第一の相で貯蔵することと、
前記遠隔再充填容器内の前記化学物質を第二の相に変化させることと、
前記化学物質を前記第二の相で前記送達容器に輸送することと、
前記送達容器の内部容積内に温度勾配を維持することと、
前記化学物質を前記内部容積内で前記第一の相に戻すことと、を含む、方法。
【請求項2】
前記第一の相が、固体であり、前記第二の相が、気体であり、前記温度勾配を前記維持することが、
前記送達容器の上部に配置された加熱装置を制御すること、又は前記送達容器の下部に配置された冷却装置を制御すること、又はそれらの組合わせであって、前記送達容器内部の１つ以上の温度センサから受信したセンサデータに応答して、制御することと、
前記送達容器の少なくとも底面で、前記内部容積内の前記化学物質を固化することと、を更に含む、請求項１に記載の方法。
前記送達容器の上部に配置された加熱装置を制御すること、又は前記送達容器の下部に配置された冷却装置を制御すること、又はそれらの組合わせであって、前記送達容器内部の１つ以上の温度センサから受信したセンサデータに応答して、制御することと、
前記送達容器の少なくとも底面で、前記内部容積内の前記化学物質を固化することと、を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記送達容器の前記上部に配置された前記加熱装置を制御すること、又は前記送達容器の前記下部に配置された前記冷却装置を制御すること、又はそれらの組合わせが、前記センサデータと、前記送達容器の少なくとも上部に対する所定の第一の温度及び第一の閾値温度範囲、並びに前記送達容器の少なくとも下部に対する所定の第二の温度及び第二の閾値温度範囲を識別する、前記送達容器に対応するプロファイルとの比較に更に基づく、請求項２に記載の方法。
【請求項4】
前記第一の温度が、前記第二の温度より高い、請求項３に記載の方法。
【請求項5】
前記第一の温度が、前記化学物質の昇華温度より高く、前記第二の温度が、前記化学物質の凝縮温度より低い、請求項３に記載の方法。
【請求項6】
前記温度勾配を維持することが、
前記送達容器の上部を、前記化学物質の相変化温度より高い第一の温度に保持し、前記送達容器の下部を、前記化学物質の相変化温度より低い第二の温度に保持することと、
前記送達容器の前記上部と前記送達容器の前記下部との間に、サーマルブレイクを提供することとを更に含む、請求項１に記載の方法。
前記送達容器の上部を、前記化学物質の相変化温度より高い第一の温度に保持し、前記送達容器の下部を、前記化学物質の相変化温度より低い第二の温度に保持することと、
前記送達容器の前記上部と前記送達容器の前記下部との間に、サーマルブレイクを提供することとを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項7】
前記温度勾配を維持することが、前記送達容器の上部と前記送達容器の下部との間に、サーマルブレイクを提供することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項8】
前記サーマルブレイクが、前記送達容器の上面から前記送達容器の底面まで延在する長手方向軸に対して、前記送達容器の下半分に配置される、請求項７に記載の方法。
【請求項9】
前記サーマルブレイクが、前記送達容器の上面から前記送達容器の底面まで延在する長手方向軸に対して、前記送達容器の上半分に配置される、請求項７に記載の方法。
【請求項10】
前記温度勾配を維持することが、送達容器の基部に熱的に結合された熱伝導性冷却部材を介して、前記送達容器の底面における前記化学物質の固化後に、前記化学物質を通して熱を放散することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項11】
前記温度勾配を維持することが、
制御装置メモリ内に、前記送達容器の少なくとも上部に対応する、第一の温度及び第一の閾値温度範囲を保存することと、
前記制御装置メモリ内に、前記送達容器の少なくとも下部に対応する、第二の温度及び第二の閾値温度範囲を保存することであって、前記第一の温度が前記第二の温度よりも高い、保存することと、
前記送達容器の前記内部容積内の第三の温度を検出することと、
前記検出に応答して加熱装置又は冷却装置を調整することと、を更に含む、請求項１に記載の方法。
制御装置メモリ内に、前記送達容器の少なくとも上部に対応する、第一の温度及び第一の閾値温度範囲を保存することと、
前記制御装置メモリ内に、前記送達容器の少なくとも下部に対応する、第二の温度及び第二の閾値温度範囲を保存することであって、前記第一の温度が前記第二の温度よりも高い、保存することと、
前記送達容器の前記内部容積内の第三の温度を検出することと、
前記検出に応答して加熱装置又は冷却装置を調整することと、を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項12】
前記第三の温度を前記検出することが、
前記送達容器の底面上の固化化学物質の上面での前記第三の温度が閾値温度を上回ることを検出することと、
前記検出に応答して、前記冷却装置を前記第二の温度を下回る第四の温度に調整することと、を更に含む、請求項１１に記載の方法。
前記送達容器の底面上の固化化学物質の上面での前記第三の温度が閾値温度を上回ることを検出することと、
前記検出に応答して、前記冷却装置を前記第二の温度を下回る第四の温度に調整することと、を更に含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項13】
基材処理システムであって、
基材処理プラットフォーム上の第一の位置に配置された、送達容器と、
化学物質送達ラインを介して前記送達容器と流体連通する遠隔再充填容器であって、前記基材処理プラットフォームから離間した第二の位置に配置される、遠隔再充填容器と、
前記送達容器の上面と熱連通する加熱装置と、
前記送達容器の底面と熱連通する冷却装置と、
前記上面と前記底面との間に配置されたサーマルブレイクと、
前記送達容器の内部容積内に位置するセンサと、
前記センサに結合された制御装置であって、前記送達容器内の温度勾配を維持するように、前記センサに応答して、前記加熱装置及び前記冷却装置を制御するように構成された、制御装置と、を備える、基材処理システム。
基材処理プラットフォーム上の第一の位置に配置された、送達容器と、
化学物質送達ラインを介して前記送達容器と流体連通する遠隔再充填容器であって、前記基材処理プラットフォームから離間した第二の位置に配置される、遠隔再充填容器と、
前記送達容器の上面と熱連通する加熱装置と、
前記送達容器の底面と熱連通する冷却装置と、
前記上面と前記底面との間に配置されたサーマルブレイクと、
前記送達容器の内部容積内に位置するセンサと、
前記センサに結合された制御装置であって、前記送達容器内の温度勾配を維持するように、前記センサに応答して、前記加熱装置及び前記冷却装置を制御するように構成された、制御装置と、を備える、基材処理システム。
【請求項14】
前記送達容器の基部に熱的に結合された１つ以上の冷却部材を更に備える、請求項１３に記載の基材処理システム。
【請求項15】
前記１つ以上の冷却部材が、ロッド、フィン、若しくはペグ、又はそれらの組合わせを含む、請求項１４に記載の基材処理システム。
【請求項16】
前記サーマルブレイクが、前記送達容器の壁内の真空セクションである、請求項１３に記載の基材処理システム。
【請求項17】
前記サーマルブレイクが、長手方向軸に対して、前記送達容器の上半分に配置される、請求項１３に記載の基材処理システム。
【請求項18】
前記サーマルブレイクが、長手方向軸に対して、前記送達容器の下半分に配置される、請求項１３に記載の基材処理システム。
【請求項19】
前記加熱装置が、ヒータ、加熱ジャケット、加熱ブロック、若しくは放射ヒータ、又はそれらの組合わせを備える、請求項１３に記載の基材処理システム。
【請求項20】
前記冷却装置が、冷却コイル、一体型冷却チャネル、冷却部材、冷却ジャケット、若しくはコールドプレート、又はそれらの組合わせを備える、請求項１３に記載の基材処理システム。
【請求項21】
複数のセンサを更に備え、前記複数のセンサの各々からのデータが、関連する位置データを含む、請求項１３に記載の基材処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、概して、半導体処理設備に関し、具体的には、化学的前駆体送達容器を再充填するための方法、システム、及び装置に関する。
【背景技術】
【0002】
化学蒸着（ＣＶＤ）及び原子層堆積（ＡＬＤ）などの半導体製造プロセスは、半導体ウエハ（本明細書では基材とも呼ばれる）上の薄膜の堆積を伴う。処理中、ウエハは、反応チャンバ内の１つ以上の前駆体に曝露されて、材料の薄い層を堆積させる。前駆体源は、典型的には、処理ツールに搭載された送達容器に貯蔵され、送達容器から反応チャンバに送達される。送達容器の保守及び交換の必要性を低減するために、送達容器は、漸進的に大きくなってきている。しかしながら、大型の送達容器でさえも最終的に空になり、交換する必要があるため、ダウンタイム、及び場合によっては、品質又は安全性からの逸脱を必要とする可能性もある。こうしたシステムは、概して、その意図される目的のために、受入れられてきた。
【0003】
しかしながら、送達容器の保守及び交換の必要性を低減するための改善された方法、システム、及び装置に対するニーズが依然として存在する。本開示は、このニーズに対する解決策を提供する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0004】
この概要は、選択された概念を、単純化した形態で紹介するために提供される。これらの概念は、下記の開示の例示の実施形態の、詳細な説明において、更に詳細に記述される。この概要は、特許請求の範囲に記載される主題の主要な特徴又は本質的な特徴を特定することを意図しておらず、特許請求の範囲に記載される主題の範囲を限定するために使用されることも意図していない。
【0005】
本開示の様々な実施形態は、基材処理プラットフォーム上の第一の位置に配置された送達容器を、基材処理プラットフォームから離間した第二の位置に配置された遠隔再充填容器に結合することと、遠隔再充填容器内に第一の相の化学物質を貯蔵することと、遠隔再充填容器内の化学物質を第二の相に変更することと、第二の相の化学物質を送達容器に輸送することと、送達容器の内部容積内の温度勾配を維持することと、化学物質を内部容積内で第一の相に戻すこととのための、方法、システム、及び装置に関する。
【0006】
本開示の様々な実施例によると、第一の相は固体であってもよく、第二の相は気体であってもよく、温度勾配を維持することは、送達容器の上部に配置された加熱装置を制御すること、又は送達容器の下部に配置された冷却装置を制御すること、又はそれらの組合わせであって、送達容器内の１つ以上の温度センサから受信したセンサデータに応答して、制御することと、送達容器の少なくとも底面で内部容積内の化学物質を固化することとを、更に含む。
【0007】
いくつかの実施例では、送達容器の上部に配置された加熱装置を制御すること、又は送達容器の下部に配置された冷却装置を制御すること、又はそれらの組合わせが、センサデータを、送達容器の少なくとも上部に対する所定の第一の温度及び第一の閾値温度範囲、並びに送達容器の少なくとも下部に対する所定の第二の温度及び第二の閾値温度範囲を識別する、送達容器に対応するプロファイルと比較することに、更に基づいてもよい。
【0008】
様々な実施例では、第一の温度は、第二の温度よりも高くてもよい。本開示の様々な実施例によると、第一の温度は、化学物質の昇華温度より高くてもよく、第二の温度は、化学物質の凝縮温度より低くてもよい。温度勾配を維持することは、送達容器の上部を化学物質の相変化温度より高い第一の温度に保持することと、送達容器の下部を化学物質の相変化温度より低い第二の温度に保持することと、送達容器の上部と送達容器の下部との間にサーマルブレイクを提供することとを、更に含んでもよい。
【0009】
本開示の様々な実施例によると、温度勾配を維持することは、送達容器の上部と送達容器の下部との間にサーマルブレイクを提供することを、更に含む。いくつかの実施形態では、サーマルブレイクは、送達容器の上面から送達容器の底面に延在する長手方向軸に対して、送達容器の下半分に配置されてもよい。別の方法として、サーマルブレイクは、送達容器の上面から送達容器の底面に延在する長手方向軸に対して、送達容器の上半分に配置されてもよい。
【0010】
本開示の様々な実施例によると、温度勾配を維持することは、送達容器の基部に熱的に結合された熱伝導性冷却部材を介して、送達容器の底面での化学物質の固化後に、化学物質を通して熱を放散することを、更に含む。
【0011】
本開示の様々な実施例によると、温度勾配を維持することは、制御装置メモリ内に、送達容器の少なくとも上部に対応する、第一の温度及び第一の閾値温度範囲を保存することと、制御装置メモリ内に、送達容器の少なくとも下部に対応する、第二の温度及び第二の閾値温度範囲を保存することと（第一の温度は第二の温度よりも高くてもよい）、送達容器の内部容積内の第三の温度を検出することと、検出に応答して加熱装置又は冷却装置を調整することと、を更に含む。第三の温度を検出することは、送達容器の底面上の固化化学物質の上面における、閾値温度を上回ってもよい、第三の温度を検出することと、検出に応答して冷却装置を第二の温度を下回る第四の温度に調整することを、更に含んでもよい。
【0012】
本開示の更なる実施例によると、基材処理システムが開示されており、基材処理プラットフォーム上の第一の位置に配置された、送達容器と、化学物質送達ラインを介して送達容器と流体連通する遠隔再充填容器であって、基材処理プラットフォームから離間した第二の位置に配置された、遠隔再充填容器と、送達容器の上面と熱連通する加熱装置と、送達容器の底面と熱連通する冷却装置と、上面と底面との間に配置されたサーマルブレイクと、送達容器の内部容積内に位置するセンサと、センサに結合された制御装置であって、加熱装置及び冷却装置が、送達容器内の温度勾配を維持するように、センサに応答して、加熱装置及び冷却装置を制御するように構成される、制御装置とを備える。
【0013】
基材処理システムは、送達容器の基部に熱的に結合された、１つ以上の冷却部材を更に備えてもよい。いくつかの実施例では、１つ以上の冷却部材は、ロッド、フィン、若しくはペグ、又はそれらの組合わせを含む。
【0014】
本開示のなお更なる実施例によると、サーマルブレイクは、送達容器の壁内の真空セクションであってもよい。サーマルブレイクは、長手方向軸に対して、送達容器の上半分に配置されてもよい。別の方法として、サーマルブレイクは、長手方向軸に対して、送達容器の下半分に配置されてもよい。
【0015】
いくつかの実施例では、加熱装置は、ヒータ、加熱ジャケット、加熱ブロック、若しくは放射ヒータ、又はそれらの組合わせを備える。追加の実施例では、冷却装置は、冷却コイル、一体型冷却チャネル、冷却部材、冷却ジャケット、若しくはコールドプレート、又はそれらの組合わせを備える。本開示のなお更なる実施例によると、基材処理システムは、複数のセンサを備え、複数のセンサの各々からのデータは、関連する位置データを含む。
【0016】
本明細書で開示される本発明のこれら及び他の特徴、態様、及び利点は、本発明を例示することを意図し、また本発明を限定することを意図しない、特定の実施形態の図面を参照しながら以下で記述される。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【発明を実施するための形態】
【0018】
当然のことながら、図内の要素は、簡潔かつ明瞭のために図示されており、必ずしも縮尺通りに描かれていない。例えば、図内の要素のうちの一部の相対サイズは、本開示の図示された実施形態の理解の向上を助けるために、他の要素に対して相対的に誇張されている場合がある。
【0019】
ある特定の実施形態及び実施例を以下に開示するが、本発明の具体的に開示された実施形態及び／又は使用、並びにその明白な修正及び均等物を超えて本発明が延長することは、当業者によって理解されるであろう。それ故に、開示された本発明の範囲は、以下に記載の特定の開示された実施形態によって限定されるべきではないことが意図されている。
【0020】
本明細書で使用される場合、「基材」と言う用語は、修飾されてもよい、又はデバイス、回路、若しくは膜がその上に形成されてもよい、単一または複数の任意の下地材料を含む、単一または複数の任意の下地材料を指してもよい。「基材」は、連続的又は非連続的、剛性又は可撓性、中実又は多孔質、及びそれらの組合せであってもよい。基材は、粉末、プレート、又はワークピースなどの、任意の形態であってもよい。プレートの形態の基材は、様々な形状、及びサイズのウエハを含んでもよい。基材は、例えば、ケイ素、シリコンゲルマニウム、酸化ケイ素、ヒ化ガリウム、窒化ガリウム、及び炭化ケイ素を含む、半導体材料から作製されてもよい。
【0021】
連続基材は、堆積プロセスが生じるプロセスチャンバの境界を越えて、延在してもよい。一部の工程では、連続基材は、工程が基材の端部に達するまで継続されるように、プロセスチャンバを通して移動してもよい。連続基材は、任意の適切な形態で、連続基材の製造及び生産を可能にするために、連続基材供給システムから供給されてもよい。
【0022】
連続基材の非限定的な例としては、シート、不織布膜、ロール、箔、ウェブ、可撓性材料、連続フィラメント又は繊維（例えば、セラミック繊維、若しくはポリマー繊維）の束が、含まれてもよい。連続基材はまた、非連続基材がその上へと取付けられる、キャリア又はシートを備えてもよい。
【0023】
本明細書に提示された例示は、任意の特定の材料、構造、又は装置の実際の外観であることを意味せず、本開示の実施形態を記述するために使用される、単に理想化された表現にすぎない。
【0024】
示された、かつ記載された特定の実装は、本発明の及び最良の形態の例示であり、態様及び実装の範囲を、いかなる方法でも、他に限定することを意図していない。実際に、簡潔のために、従来の製造、接続、調製、及びシステムの他の機能的態様を詳細に記述していない場合がある。更に、様々な図に示された接続線は、様々な要素間の、例示的な機能的関係、及び／又は物理的連結を表すことが、意図されている。多くの代替的な若しくは追加の機能的関係、若しくは物理的接続が実際のシステムに存在してもよく、及び／又はいくつかの実施形態では存在しなくてもよい。
【0025】
化学反応物質又は固体原料の送達システムは、送達容器及びヒータ（例えば、放射加熱ランプ、抵抗ヒータ、及び／又は同種のもの）を含んでもよい。容器は、原料前駆体（「化学物質」又は「化学的前駆体」と呼ばれる場合もある）を含み、これは固体（例えば、粉末形態）又は液体であってもよい。ヒータは、送達容器を加熱し、容器内の反応物質の気化及び／又は昇華を促進させる。容器は、容器を通るキャリアガスの流れのための、入口及び出口を有してもよい。キャリアガスは、不活性、例えば、窒素、アルゴン、又はヘリウムであってもよい。一般的に、キャリアガスは、容器出口を通って、最終的に基材反応チャンバへ、反応物質蒸気（例えば、気化、又は昇華した化学反応物質）を運ぶ。容器は、典型的に、容器の内容物を、容器の外部から流体的に隔離するための隔離弁を備える。１つの隔離弁を容器の入口の上流に設け、別の隔離弁を容器の出口の下流に設けることができる。いくつかの実施形態の送達容器は、昇華器を備える、本質的に昇華器からなる、又は昇華器からなる。つまり、本明細書で「送達容器」が言及される場合は常に、昇華器（例えば、「固体原料の化学物質昇華器」）も明確に意図される。
【0026】
化学蒸着（ＣＶＤ）は、基材、例えばシリコンウエハ上に材料の薄膜を形成するための、半導体産業において既知のプロセスである。ＣＶＤでは、異なる反応物質の化学物質の（「前駆体ガス」を含む）反応物質の蒸気が、反応チャンバ内の１つ以上の基材に供給される。多くの場合、反応チャンバは、基材ホルダ（例えば、サセプタ）上に支持される単一の基材のみを備え、基材及び基材ホルダは所望のプロセス温度に維持される。典型的なＣＶＤプロセスでは、相互反応性の反応物質蒸気が互いに反応して基材上に薄膜を形成し、成長速度は、温度と反応物質ガスの量に関係する。
【0027】
いくつかの用途では、反応物質ガスは、反応物質送達容器内に貯蔵される。このような用途では、反応物質は、多くの場合、約１気圧及び室温の標準圧力及び温度で気体状である。このような気体の例としては、窒素、酸素、水素、及びアンモニアが挙げられる。しかし、いくつかの事例では、液体又は固体である原料化学物質（「前駆体」）の蒸気（例えば、塩化ハフニウム（ＨｆＣｌ４）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、塩化ジルコニウム（ＩＶ）（ＺｒＣｌ４）、塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ３）、五フッ化タンタル（ＴａＦ５）、五フッ化モリブデン（ＭｏＦ５）、四ヨウ化ケイ素（ＳｉＩ４）、五塩化モリブデン（ＭｏＣｌ５）、二塩化二酸化モリブデン（ＭｏＯ２Ｃｌ２）、五塩化タングステン（ＷＣｌ５）、若しくはこれに類するもの、又はそれらの組合わせ）が、標準圧力及び温度で使用される。（本明細書で「固体原料前駆体」、「固体化学反応物質」、又は「固体反応物質」と呼ばれる）一部の固体物質の場合、室温での蒸気圧は非常に低いため、典型的には、非常に低い圧力で加熱及び／又は保持され、反応プロセスに十分な量の反応物質蒸気を生成する。気化（例えば、昇華又は蒸発）した後、気相反応物質を処理システム全体にわたって、気化温度以上に保持することで、弁、フィルタ、導管、及び気相反応物質のある場所から別の場所へ、例えば、送達容器から反応チャンバへの送達に関連する、他の構成要素において、望ましくない凝縮を防止することができる。このような天然の固体又は液体の物質からの気相反応物質は、様々な他の産業における化学反応に有用である。
【0028】
原子層堆積（ＡＬＤ）は、基材上に薄膜を形成する、別の既知のプロセスである。多くの用途では、ＡＬＤは、本明細書に記載の固体及び／又は液体の原料化学物質を使用する。ＡＬＤは、サイクルで実行される自己飽和反応によって膜を堆積させる、蒸着の一種である。膜の厚さは、実行されるサイクルの数によって決定される。ＡＬＤプロセスでは、気体反応物質が、交互に及び／又は繰り返して、基材又はウエハに供給され、ウエハ上に材料の薄膜を形成する。１つの反応物質は、ウエハ上で自己制御的プロセスにより吸着する。続いて異なるパルス状の反応物質が、吸着された材料と反応して、所望の材料の単一分子層を形成する。分解は、例えば、配位子交換又はゲッタリング反応で、吸着種間での、及び適切に選択された試薬との、相互反応によって発生する場合がある。一部のＡＬＤ反応では、サイクルごとに僅か１分子の単分子層が形成される。より厚い膜は、目標の厚さが達成されるまで繰り返し成長サイクルを経て生成される。いくつかのＡＬＤ反応では、相互反応性の反応物質は、異なる反応物質へ基材を暴露させる間に、除去プロセスを介在させることにより、気相で別々に保持される。
【0029】
従来、送達容器は、基材処理プラットフォーム上で利用可能な限られた空間に起因して、サイズが制限される。枯渇すると、送達容器は取外されて再充填され、ダウンタイム及びウエハ生産の喪失につながる可能性がある。遠隔再充填容器は、基材処理プラットフォーム（又は「ツール」）上の送達容器を再充填するために、送達容器に結合されてもよい。遠隔再充填容器は、昇華器を交換又は再充填する必要性を低減することができる。代わりに、遠隔再充填容器を使用して、送達容器に原料前駆体などの化学物質を、自動及び／又は連続的に供給してもよい。したがって、遠隔再充填容器容積は、基材処理プラットフォーム上に配置された容器のサイズ制限を受けない。いくつかの例では、遠隔再充填容器は、ツールから離間した場所に配置されてもよい。例えば、遠隔再充填容器は、基材処理プラットフォームから別の部屋に、基材処理プラットフォームからクリーンルームを横切って、基材処理プラットフォームに隣接して、又はサブファブ内に、配置されてもよい。本開示の目的のために、「サブファブ」は、基材処理プラットフォームの下の領域である。いくつかの例では、これは、基材処理プラットフォームが配置されるレベルよりも低い建築物レベルで、クリーンルームの床内に構築されてもよく、又は基材処理プラットフォームの下側部分を含んでもよい。本明細書に記載されるように、送達容器を原料前駆体で充填するために、複数の遠隔再充填容器が含まれてもよい。
【0030】
遠隔再充填容器及び／又は送達容器には、入口及び出口から延在する気体ライン、ライン上の隔離弁、並びに弁上のフィッティングが付属し、フィッティングは、残りの基材処理プラットフォームのガスフローラインに結合するように構成されている。反応物質送達容器と反応チャンバの間の、様々な弁及びガスフローラインを加熱するために、幾つかの追加のヒータを設けて、反応物質液又は蒸気が、このような構成要素上に固化又は凝縮して堆積するのを、防止することが望ましい。したがって、遠隔再充填容器、送達容器、及び反応チャンバとの間の、気体及び／又は液体輸送構成要素は、反応物質の気化／凝縮／昇華温度を超える温度に維持されてもよい。
【0031】
更に、送達容器を効率的に再充填するために、制御された方法での堆積又は凝縮によって、容器を再充填することが有利である。堆積を制御するために、堆積する化学前駆体の温度を制御して、反応器及び「外界」への流体連通を可能にする、送達容器蓋に取付けられた、入力（又は出力）ラインの凝縮又は目詰まりを、低減又は防止することができる。更に、ボトムアップ充填、すなわち送達容器の下部及び内部側壁から充填することは、搭載型送達容器をほぼ充填することを可能にする場合がある。
【0032】
図１は、基材処理プラットフォーム１１０上に配置された送達容器１０２を含む、基材処理システム１００の一例を示す、概略図である。基材処理プラットフォーム１１０は、各々の反応チャンバ１２２及び１２４を含む、１つ以上の反応器１３８及び１４０を含む。反応器１３８及び１４０は、処理中に各々の基材１４６及び１４８を保持するための、各々のサセプタ１４２及び１４４を含む。基材処理プラットフォーム１１０は、１つ以上の反応物質を基材１４６及び１４８の各々の表面に分配するための、ガス分配システム１５０及び１５２を含む。基材処理プラットフォーム１１０は、反応チャンバ１２２及び１２４の１つ以上における真空圧力を制御するための、真空源（図示せず）を含んでもよい。反応物質供給源は、固体前駆体原料送達容器１０２から生成される気相反応物質を、気相反応器に供給してもよい。反応チャンバ１３８及び／又は１４０は、気相反応器であってもよい。固体原料送達容器１０２は、ＨｆＣｌ４、ＨｆＯ２、ＺｒＯ２、ＺｒＣｌ４、ＡｌＣｌ３、ＴａＦ５、ＭｏＦ５、ＳｉＩ４、ＭｏＣｌ５、ＭｏＯ２Ｃｌ２、ＷＣｌ５など、又はその組合わせを含むがこれらに限定されない、原料化学物質又は前駆体などのような化学反応物質を含む、化学物質１１４を含有してもよい。化学物質１１４は、標準的な条件（即ち、室温及び大気圧）下で、固体であってもよい。キャリアガス源１２０は、化学物質送達ライン１３６を介して送達容器１０２に結合されてもよく、キャリアガスを保持してもよい。キャリアガス源１２０は、化学物質送達ライン１５４、並びに弁１５８及び１６０を介して、反応チャンバ１２２及び１２４に流体結合されてもよい。送達容器１０２内に導入される時に、キャリアガス１９８は、化学物質１１４などの気化及び／又は昇華した化学反応物質を、容器出口弁１２６を通して、化学物質送達ライン１０５を介して、アキュムレータ１０１に輸送するのを、助けてもよい。アキュムレータ１０１から、化学物質１１４は、弁１０７を出て、基材処理のために、化学物質送達ライン１２８を通って、反応チャンバ１２２及び／又は１２４に運ばれてもよい。アキュムレータ１０１は、化学物質１１４気体の流れを調節してもよく、基材の処理全体を通して一貫した圧力及び流量を維持してもよい。化学物質送達ライン１２８は、送達容器１０２から、各々の反応チャンバ１２２及び１２４への、化学物質１１４及び／又はキャリアガスの流体連通を制御するための、弁１３２及び１３４を備えてもよい。基材処理プラットフォーム１１０に搭載された、入口弁及び出口弁は、１つ以上の制御装置（例えば、制御装置１５６）によって、制御されてもよい。
【0033】
一例では、送達容器１０２は、化学物質送達ライン１０６を介して、遠隔再充填容器１０４に結合されてもよい。遠隔再充填容器１０４は、横方向に、送達容器１０２及び／又は基材処理プラットフォーム１１０の上方又は下方に、例えば、基材処理プラットフォーム１１０の下方に配置されるサブファブ内に、配置されてもよい。
【0034】
遠隔再充填容器１０４は、再充填用化学物質１１４を含有してもよい。遠隔再充填容器１０４は、基材処理プラットフォーム１１０に関連付けられた寸法制限によって制限されない場合もあるため、送達容器１０２よりも大きな、筐体１０８内の化学的容量を有し得る、バルク再充填容器であってもよい。例えば、遠隔再充填容器１０４は、送達容器１０２の容量の、少なくとも１．５倍、２倍、３倍、４倍、５倍、１０倍、又は２０倍を有してもよい。他の容量も可能であり、特許請求される主題はこれに関して限定されない。
【0035】
化学物質送達ライン１０６は、遠隔再充填容器１０４の出口弁１１６と送達容器１０２の入口弁１１８との間に、延在してもよい。入口弁１１８は、送達容器１０２の蓋１３０内に配置されてもよい。出口弁１１６は、遠隔再充填容器１０４の蓋１８２内に配置されてもよい。出口弁１１６及び入口弁１１８は、遠隔再充填容器１０４から送達容器１０２への、化学物質１１４の流体連通を制御してもよい。
【0036】
遠隔再充填容器１０４は、化学物質１１４を気化（例えば、昇華、蒸発）するために装備されてもよく、その後、気化又は昇華された化学物質１１４を、化学物質送達ライン１０６を介して送達容器１０２に輸送してもよい。一実施例では、遠隔再充填容器１０４は、加熱装置１７４に近接してもよい。加熱装置１７４は、蓋１８２及び／又は筐体１０８と熱連通してもよく、遠隔再充填容器１０４の外部に、又は蓋１８２及び／若しくは筐体１０８の内部部分内に、配置されてもよい。筐体１０８は、熱伝導性材料（例えば、ステンレス鋼）で作製されてもよく、加熱装置１７４から、蓋１８２及び／又は遠隔再充填容器１０４の内部容積に熱を伝達するように、構成されてもよい。加熱装置１７４は、化学物質１１４を、化学物質１１４の相を変化させるのに十分な温度に加熱して、化学物質１１４を気化及び／又は昇華させて、化学物質１１４を送達容器１０２に化学物質送達ライン１０６を介して輸送できるように、構成されてもよい。加熱装置１７４は、当業者に公知の、ヒータ、加熱ジャケット、加熱ブロック、及び／又は放射ヒータなどの、様々な加熱装置のいずれかを備えてもよく、特許請求される主題は、これに関して限定されない。
【0037】
遠隔再充填容器１０４は、再充填動作の間に、化学物質１１４を貯蔵するように構成されてもよい。冷却装置１８８は、遠隔再充填容器１０４の下部に結合されてもよい。冷却装置１８８は、底面１９６を冷却して、昇華前の化学物質１１４を固体形態に維持してもよい。冷却装置１８８は、冷却プレート、冷却コイル、可変ピッチ冷却コイル、冷却ジャケット、冷却ファン、ペルチェ冷却器、若しくは冷却部材を循環させる一体型冷却チャネルなど、又はそれらの任意の組合わせを備えていてもよい。
【0038】
遠隔再充填容器１０４は、選択された温度で動作するように、構成されてもよい。例えば、動作温度は、化学的前駆体／反応物質の所望の昇華速度に基づいて、決定されてもよい。いくつかの例では、動作温度は、約１０℃～約５００℃の範囲、又は約５０℃～約４００℃の範囲、又は約７５℃～約３００℃の範囲、又は約１００℃～約２５０℃の範囲内である。もちろん、気化又は昇華される化学物質によって、動作温度を選択してもよい。他の温度範囲も可能であり、特許請求される主題は、これに関して限定されない。
【0039】
送達容器１０２は、遠隔再充填容器１０４から化学物質送達ライン１０６を介して、気相で化学物質１１４を受取ってもよい。化学物質送達ライン１０６は、送達容器１０２の上部１９０、例えば、蓋１３０に配置されてもよい。一実施例では、蓋１３０及び入口弁１１８は、化学物質１１４が、蓋１３０、弁１８４及び／若しくは１１８、又は化学物質送達ライン１０６、又はこれに類するもの、又はそれらの任意の組合わせなどの、送達容器構成要素内で、凝縮するのを防止するように、送達容器１０２の中へと通る際に、化学物質１１４の気化温度を上回る温度を維持するように、構成されてもよい。
【0040】
送達容器１０２は、化学物質１１４を加熱し、送達容器１０２の上部１９０で気相に化学物質１１４を維持するために、１つ以上の加熱装置１７６に熱的に結合されてもよい。加熱装置１７６は、ヒータ、加熱ジャケット、加熱ブロック、加熱フィン、及び／若しくは放射ヒータ、又はこれに類するもの、又はそれらの組合わせを備えてもよい。加熱装置１７６は、送達容器１０２の上部１９０に、例えば、蓋１３０内及び／又は送達容器１０２の外側に、配置されてもよい。このような加熱装置１７６は、再充填動作、材料処理動作、及び化学物質１１４の貯蔵中に、化学物質１１４の温度を、制御又は調整する役割を果たす。
【0041】
送達容器１０２の下部１９２は、送達容器１０２の部分１９２で化学物質１１４を冷却するために、１つ以上の冷却装置１８６に熱的に結合されてもよい。冷却装置１８６は、冷却プレート、冷却コイル、可変ピッチ冷却コイル、冷却ジャケット、冷却部材（例えば、冷却ロッド、及び／又は冷却フィン（図６及び８を参照））、冷却ファン、ペルチェ冷却器、若しくは冷却剤またはこれに類するものを循環させる一体型冷却チャネル、又はそれらの任意の組合わせを備えていてもよい。
【0042】
より詳細に述べるが、こうした加熱装置１７６及び冷却装置１８６は、送達容器１０２内に温度勾配をもたらす（図３の要素３２４を参照）。
【0043】
一実施例では、内部側壁１７８及び／又は蓋１３０は、送達容器１０２に入る前に加熱装置１７６から化学物質１１４に熱を伝達して、化学物質１１４の凝縮点を超える温度を維持するように、構成されてもよい。こうした印加された熱及び／又は圧力は、化学物質１１４を気相に維持してもよい。化学物質１１４が冷却されると、サーマルブレイク１０９の下の、底面１９６及び／又は内部側壁１７８で凝縮し得る。
【0044】
送達容器１０２の下部１９２の温度は、冷却装置１８６（例えば、コールドプレート）によって、流入する化学物質送達ライン１０６、サーマルブレイク１０９の上の内部側壁１７８（後に詳述する）、又は送達容器１０２の蓋１３０よりも、低い温度に冷却されてもよい。これにより、送達容器１０２の上部１９０で、システム内で最高温度となり、基部１１１で、システム内で最低温度となるような、温度勾配を、長手方向軸２２４（図２を参照）に沿ってもたらす。化学物質１１４は、送達容器１０２の基部１１１の下部内部表面１９６と接触すると、固化し得る。再充填中、化学物質１１４は、送達容器１０２の下部に固体を形成し、材料処理動作までそこに貯蔵されてもよい。冷却装置１８６は、送達容器１０２の下部１９２の温度を、化学物質１１４を固相に維持するのに十分な温度に維持してもよい。
【0045】
送達容器１０２では、サーマルブレイク１０９は、送達容器１０２の上部１９０を下部１９２から断熱してもよい。これは、送達容器１０２の上部１９０を、下部１９２と比較して高温に保つのに役立ってもよい。サーマルブレイク１０９は、送達容器１０２の上部１９０から下部１９２まで延在する、温度勾配を強化してもよい。これは、サーマルブレイク１０９及び送達容器１０２の底面１９６の下方の、内部側壁１１５上への、化学物質１１４の堆積を容易にしてもよい。
【0046】
一実施例では、サーマルブレイク１０９は、上部１９０と下部１９２との間で、送達容器１０２の周囲に円周方向に配置されてもよい。サーマルブレイク１０９は、様々な方法によって形成されてもよい。例えば、サーマルブレイク１０９は、内部側壁１７８に埋込まれた、断熱材料のリングを備えてもよい。これは、溶接、ろう付け、接合、気密締付けなど、又はそれらの組合わせなど、当業者に公知の様々な方法のいずれかによって埋込まれてもよい。
【0047】
一実施例では、サーマルブレイク１０９は、容器内部側壁１７８内に配置された、断熱層からなってもよい。側壁は、内壁と外壁との間に中空部分又は空間を有する、二重壁であってもよい。サーマルブレイク１０９は、断熱材料又は真空で充填された、二重壁のセクションであってもよい。断熱材料は、セラミック繊維、高温断熱ウール、及び／又は発泡断熱材（例えば、ポリスチレン、ポリウレタン、又はポリイソシアヌレート）などの、様々な材料であってもよい。送達容器１０２の長手方向軸におけるサーマルブレイク１０９の長さＬｔｂは、送達容器１０２内で望ましい温度範囲、貯蔵される化学物質１１４の化学的特性、送達容器１０２で使用される材料、及びサーマルブレイク１０９内の断熱層、並びに／又は他の類似の要因などの、様々な要因に応じて変化し得る。
【0048】
サーマルブレイク１０９は、送達容器１０２の上部１９０から熱が放散することを防止し、その結果、上部１９０で化学物質１１４の凝縮温度を上回る温度をより良好に維持してもよい。これは、化学物質１１４の凝縮を低減又は防止し、したがって、化学物質送達ライン１０６、弁１１８、１２６、及び１８４などの構成要素、又はそれらの組合わせの、目詰まりを低減又は防止してもよい。
【0049】
再充填動作中（図５～図８に示す）、送達容器１０２は、内部容積１８０内の温度勾配で動作するように、構成されてもよい。例えば、上部１９０に近接する部分の動作温度は、化学物質１１４の所望の凝縮速度に基づいて、決定されてもよい。いくつかの実施例では、動作温度は、約１０℃～約５００℃の範囲、又は約５０℃～約４００℃の範囲、又は約７５℃～約３００℃の範囲、又は約１００℃～約２５０℃の範囲内である。選択された動作温度は、化学物質１１４の気化温度に依存し得る。同様に、送達容器１０２の基部１１１を、上部１９０よりも低い温度に維持して、基部１１１上の化学物質１１４を固化して、送達容器１０２内の温度勾配を維持してもよい。もちろん、固化される化学物質によって、動作基本温度を選択してもよい。更に、気体状粒子が送達容器１０２の内部上の望ましくない領域で固化することを防止するために、下部１９２は、少なくとも上部１９０よりも低温の温度に設定してもよい。一実施例では、基部１１１は、送達容器１０２の内部容積１８０内の最も低温の場所である。したがって、基部１１１における動作温度は、化学物質１１４の融点をはるかに下回ってもよい。
【0050】
一実施例では、温度勾配は、基部１１１と蓋１３０との間に延在してもよい。一例では、下部１９２は、第一の閾値温度以下に維持されてもよく、一方、上部１９０は、第一の閾値温度よりも高い第二の閾値温度以上に維持されてもよい。例えば、基部１１１及び蓋１３０が、ある温度差（例えば、第二の閾値温度と第一の閾値温度との間の差）に維持されてもよい。一例では、基部１１１と蓋１３０との間の温度の差は、少なくとも、約１℃、約５℃、約１０℃、約２０℃、約３０℃、約４０℃、約５０℃、約６０℃、約７０℃、約８０℃、若しくは約１６０℃、又はその間の任意の値であってもよく、又はその中に終点を有する任意の範囲内に収まってもよい。他の温度差が可能であり、特許請求される主題は、これに関して限定されない。
【0051】
一実施例では、温度勾配は、長手方向軸２２４（図２を参照）に沿って、約１インチ、約３インチ、約６インチ、約９インチ、約１２インチ、約１５インチ、約１８インチ、約２１インチ、約２４インチ、約２７インチ、約３０インチ、約３２インチ、約３４インチ、約３６インチ、約６４インチ、又は約１２８インチの軸方向距離、又はその間の任意の値にわたって配置されてもよく、又はその中に終点を有する任意の範囲内に収まってもよい。勾配は、段階的又は直線的であってもよい。他の勾配寸法も可能であり、特許請求される主題は、これに関して限定されない。
【0052】
一実施例では、材料処理動作中、加熱装置１７６は、化学物質１１４を気化及び／又は昇華させるなど、化学物質１１４の相を変化させるのに十分な温度に、化学物質１１４を加熱するように、構成されてもよい。気化又は昇華されると、化学物質１１４は、基材処理のために、前述のように、反応チャンバ１２２及び／又は１２４に輸送されてもよい。気化及び／又は昇華の前に、化学物質１１４は、送達容器１０２内に固体として貯蔵されてもよい。
【0053】
材料処理中、送達容器１０２は、化学物質１１４の前駆体／反応物質の所望の昇華速度に基づいて、選択された温度で動作するように、構成されてもよい。いくつかの実施例では、動作温度は、約１０℃～約５００℃の範囲、又は約５０℃～約４００℃の範囲、又は約７５℃～約３００℃の範囲、又は約１００℃～約２５０℃の範囲内である。他の温度範囲が可能であり、特許請求される主題は、これに関して限定されない。
【0054】
化学物質１１４が枯渇したら、送達容器１０２は、遠隔再充填容器１０４から再充填されてもよい。遠隔再充填容器１０４から再充填する前に、化学物質１１４の送達容器１０２を必ずしも完全に枯渇させる必要はない。
【0055】
図示した例の制御装置１５６は、デバイスインターフェース１６２、プロセッサ１６４、ユーザーインターフェース１６６、及びメモリ１６８を含む。デバイスインターフェース１６２は、プロセッサ１６４を、有線又は無線リンク１７０に接続する。プロセッサ１６４は、（例えば、ユーザー入力を受信し、及び／又はそれを通してユーザー出力を提供するために）ユーザーインターフェース１６６に動作可能に接続され、メモリ１６８と通信するように配置されてもよい。メモリ１６８は、プロセッサ１６４によって読取られると、プロセッサ１６４に特定の動作を実行させる命令を含む、その上に記録された複数のプログラムモジュール１７２を有する、非一時的機械可読媒体を含む。動作の中には、記載されるように、材料層堆積方法、及び送達容器１０２（図５～６Ａ、及び７～１３に示す）を再充填するための方法の、動作がある。本開示を考慮して当業者によって理解されるように、制御装置１５６は、他の例において異なる配置を有して、なお本開示の範囲内に留まり得る。
【0056】
図２は、図１に示した基材処理システム１００の、再充填サブアセンブリ２００の一例を示す、概略図である。再充填サブアセンブリ２００は、化学物質送達ライン１０６を介して遠隔再充填容器１０４に結合された、送達容器１０２を含む。遠隔再充填容器１０４は、長手方向軸２０２に沿って温度勾配を維持し、昇華又は気化される前の化学物質１１４（例えば、前駆体）を固体状態に貯蔵するように、構成されてもよい。遠隔再充填容器１０４の基部２０４は、比較的低温（例えば、前駆体を固体として維持するため）であってもよい。蓋１８２は、送達容器１０２への輸送しやすくするため、比較的高温に達してもよい。この温度は、少なくとも、化学物質１１４が気相に入り、化学物質送達ライン１０６、蓋１８２、出口弁１１６、及び入口弁１１８などの、下流流路構成要素における凝縮を最小化するのに、十分である。
【0057】
一部の実施例では、キャリアガス源２１６は、化学物質送達ライン２２２を介して遠隔再充填容器１０４に結合されてもよく、キャリアガス２２０を遠隔再充填容器１０４に供給してもよい。弁２１８は、キャリアガス２２０の流れを制御してもよい。キャリアガス２２０は、遠隔再充填容器１０４から送達容器１０２への、昇華化学物質１１４の輸送を補助してもよい。
【0058】
一例では、ヒータ２０６及び２０８は、化学物質送達ライン１０６に結合されて、輸送中の凝縮を防止するための気化温度であり得る、「輸送温度」を維持してもよい。この気化温度は、化学物質１１４の相変化温度（例えば、昇華温度）を上回ってもよい。ヒータ２０６及び２０８は、当業者に公知のヒータジャケット又は他の加熱装置を備えてもよく、特許請求される主題は、これに関して限定されない。ヒータ２０６及び２０８は、化学物質送達ライン１０６の周囲に巻付けられてもよく、コイル状であってもよく、化学物質送達ライン１０６を包囲してもよく、あるいは、化学物質送達ライン１０６に近接して配置されてもよい。凝縮を阻止するために、化学物質送達ライン１０６は、非常に少ない角度又は角を有してもよい。化学物質送達ライン１０６内の弁、接続点、及び／又は他の遮断箇所は、遠隔再充填容器１０４の配置が基材処理プラットフォーム１１０から遠隔に（すなわち、離間して）配置されているため、化学物質送達ライン１０６内のより高い凝縮のリスクを相殺するために、可能な限り最小化されてもよい（図１を参照）。
【0059】
一実施例では、１つ以上のバックアップ遠隔再充填容器２９０は、遠隔再充填容器１０４として共同設置して、枯渇時に遠隔再充填容器１０４を交換するために必要なダウンタイムを低減してもよい。遠隔再充填容器１０４を交換する必要がある場合、バックアップ遠隔再充填容器２９０は、化学物質送達ライン１０６を介して（又は異なる化学物質送達ラインを介して）送達容器１０２に迅速に結合して、遠隔再充填容器１０４が取外されて交換されるのを待つ、ダウンタイムを回避してもよい。あるいは、バックアップ遠隔再充填容器２９０は、遠隔再充填容器１０４に結合されて、基材処理プラットフォーム１１０上のダウンタイムを必要とする、再充填動作又は上流イベントの間など、他の任意のアイドル時間に、容器１０４を再充填してもよい。
【0060】
一実施例では、再充填プロセスは手動で制御されてもよく、及び／又は再充填動作は、制御装置１５６による自動フィードバック制御のための様々なセンサを使用して、部分的又は完全に自動化されてもよい。例えば、センサ２１０は、送達容器１０２の内部容積１８０に隣接して、又はその内部容積１８０内に配置されてもよく、センサ２１２は、化学物質送達ライン１０６内に、又は化学物質送達ライン１０６に隣接して配置されてもよく、センサ２１４は、遠隔再充填容器１０４の内部容積２２０に隣接して、又はその内部容積２２０内に配置されてもよい。センサ２１０、２１２、及び２１４は、例えば、音響、振動、化学物質、水分、流れ、光、圧力、力、密度、温度、及び／若しくは存在など、又はそれらの任意の組合わせなどの、様々な物理的現象を監視してもよい。センサ２１０、２１２、及び／又は２１４は、例えば、送達容器１０２の温度勾配を監視してもよく、及び／又は化学物質送達ライン１０６、送達容器１０２、若しくは遠隔再充填容器１０４、又はそれらの組合わせの少なくとも１つに配置された、化学物質１１４の温度を監視してもよい。センサ２１０、２１２、及び／又は２１４は、代替的に又は追加的に、化学物質送達ライン１０６、送達容器１０２、及び／又は遠隔再充填容器１０４、又はそれらの組合わせの、又はそれらの内部の温度を監視してもよい。センサ２１０、２１２、及び／又は２１４は、監視に基づいてセンサデータを生成し、センサデータを制御装置１５６（図１を参照）に送信して、監視された装置を調整して、監視されたパラメータ（例えば、温度）を変更してもよい。例えば、制御装置１５６は、センサデータに基づいて、加熱装置１７４、１７６、２０６、及び／若しくは２０８、並びに／又は冷却装置１８６、及び１８８、又はそれらの組合わせの、１つ以上を調整してもよい。いくつかの実施形態では、反応チャンバ１２２、反応チャンバ１２４、送達容器１０２、及び／又は遠隔再充填容器１０４の１つ以上を制御する際に用いる、電子機器及び／又はコンピュータ要素は、システム内の他の場所にあってもよい。例えば、中央制御装置は、１つ以上のチャンバ自体の装置を制御するだけでなく、様々な容器及び任意の関連する加熱装置に接続する弁を制御することもできる。１つ以上の弁を使用して、基材処理システム１００全体の、気体の流れを制御することができる。
【0061】
【0062】
温度勾配３２４は、上部１９０の第一の温度、上側中間部分３０２の第二の温度、下側中間部分３０４の第三の温度、及び下部１９２の第四の温度を、含んでもよい。化学物質１１４による送達容器１０２の再充填動作のための理想的な温度勾配は、サーマルブレイク１０９の上で化学物質１１４の凝縮温度よりも高く、及びサーマルブレイク１０９の下で化学物質１１４の凝縮温度より低い、温度を有することを含むであろう。例えば、第一の温度及び第二の温度は、化学物質１１４の凝縮温度と同一か、それより高く、第三の温度及び第四の温度より高いであろう。こうした理想的なシステムでは、第三の温度及び第四の温度は同一であり、凝縮温度より低く、及び第一及び第二の温度より低い。
【0063】
しかしながら、実際のシステムでは、温度勾配３２４は、上部１９０の最高温度から、下部１９２の最低温度まで、徐々に低温になっていく。第一の温度は、第二の温度より高くてもよい、第一及び第二の温度の両方は、送達容器１０２の構成要素を保護するために、化学物質１１４の凝縮温度を上回ってもよい。第三の温度は第四の温度よりも高くてもよく、両方が、化学物質１１４の凝縮温度より低くてもよく、両方が、第一及び第二の温度よりも低くてもよい。
【0064】
温度勾配３２４は、制御装置１５６を含むフィードバック機構を介して、維持されてもよい。センサアレイ３１２は、送達容器１０２の内部容積１８０内に配置された、１つ以上のセンサ２１０、３０６、３０８、及び／又は３１０を備えてもよい。センサ２１０、３０６、３０８、及び／又は３１０は、例えば、音響、振動、化学物質、水分、流れ、光、圧力、力、密度、温度、及び／若しくは存在など、又はそれらの任意の組合わせなどの、様々な物理的現象を監視してもよい。センサ２１０、３０６、３０８、及び／又は３１０は、温度データ（又は他のデータ）と温度勾配３２４に沿った位置とを相関させるために、送達容器１０２の選択された位置に、温度勾配３２４に沿って位置付けられてもよい。例えば、センサ２１０は、上部１９０内に配置されてもよく、センサ３０６は、上中間部分３０２内に配置されてもよく、センサ３０８は、下中間部分３０４内に配置されてもよく、センサ３１０は、下部１９２内に配置されてもよい。センサ２１０、３０６、３０８、及び／又は３１０の少なくとも１つのセンサは、物理的現象を監視し（例えば、温度読取りを取る）、及び／又はセンサデータ（例えば、測定／監視された物理的現象に関連するデータ、センサ識別、位置データなど、又はそれらの組合わせを含む）を制御装置１５６に通信してもよい。一実施例では、位置データは、送達容器１０２の容積１８０内のセンサの位置に関連付けられた、センサ識別と相関する表の、メモリ１６８に保存されてもよい。
【0065】
一実施例では、制御装置１５６は、センサ２１０、３０６、３０８、及び／又は３１０からのデータに基づいて、加熱装置１７６及び／又は冷却装置１８６を制御して、温度勾配３２４を維持してもよい。温度勾配３２４は、温度プログラムされた時間的プロファイルに基づいてもよい。温度勾配３２４は、様々な他の方法で、かつ様々なセンサデータ、並びに／又は保存された時間的プロファイル及び温度パラメータに基づいて維持されてもよく、特許請求される主題は、これに関して限定されない。
【0066】
図４は、加熱装置１７６及び冷却装置１８６を備える、例示的な送達容器１０２を示す。一実施例では、温度勾配３２４は、上部１９０での化学物質１１４の凝縮温度より高い第一の温度から、送達容器１０２の下部１９２近くの化学物質１１４の凝縮温度より低い第二の温度まで、延在する。化学物質１１４は、気相で、遠隔再充填容器１０４から送達容器１０２に輸送されてもよい。化学物質１１４は、冷却装置１８６によって冷却され得る底面４１４で、送達容器１０２の最も低温の位置で最初に凝縮することが、望ましい場合がある。この第一の凝縮部分は、送達容器１０２に入る化学物質１１４の、更なる固化の核形成部位として作用してもよい。蓋１３０は、化学物質１１４が、入口弁１１８、出口弁１２６、及び／又は化学物質送達ライン１０６などの構成要素で、凝縮するのを防止するために、より高い温度に維持されてもよい（図１を参照）。したがって、温度勾配３２４を維持して、冷却された内側表面４１４上の化学物質１１４の固化を促進し、また、化学物質１１４が蓋１３０内及びその周囲で固化することを防止することが望ましい。温度勾配３２４は、サーマルブレイク１０９の有効性及び配置に応じて、送達容器１０２の上部１９０での最高温度から、下部１９２での最低温度まで、急激又は徐々に変化してもよい。加熱装置１７６及び冷却装置１８６は、温度勾配３２４を維持するために、センサアレイ３１２のセンサ２１０、３０６、３０８、及び／又は３１０に応答して、加熱装置１７６及び冷却装置１８６を制御するように構成され得る、制御装置１５６に結合されてもよい。
【0067】
一実施例では、冷却装置１８６は、例えば、冷却コイル４０２、一体型冷却チャネル４０４、冷却部材４０６、冷却ジャケット４０８、コールドプレート４１０、及び／若しくは同種のもの、又はそれらの組合わせなどの、様々な冷却機構のいずれかを備えてもよい。制御装置１５６は、温度勾配３２４を維持するために、冷却装置１８６の様々な機能（例えば、装置温度、冷却剤温度、冷却剤の流れ）を制御してもよい。
【0068】
一実施例では、冷却コイル４０２は、下部１９２の近くの外表面４１２の一部分上に配置されてもよく、又は送達容器１０２の任意のレベルに配置されてもよい。冷却コイル４０２は、下部１９２を閾値温度（例えば、化学物質１１４の凝縮温度）未満に冷却された状態に維持することによって、温度勾配３２４の維持を支援してもよい。冷却コイル４０２は、冷却剤がそれを通って流れることを可能にする、中空であってもよい。冷却剤は、水、脱イオン水、グリコール／水溶液、及び誘電体流体など、又はそれらの組合わせなど、当業者に公知の様々な冷却剤のいずれかであってもよい。冷却コイル４０２は、ステンレス鋼、アルミニウム、銅など、又はこれらの組合わせを含むがこれに限定されない、様々な熱伝導性材料から形成されてもよい。
【0069】
一実施例では、一体型冷却チャネル４０４は、任意のレベルで、送達容器１０２の内部側壁１７８内に形成（例えば、機械加工、エッチング、及び／又は３Ｄ印刷）されてもよい。一体型冷却チャネル４０４は、下部１９２を閾値温度未満に冷却された状態に維持することによって、温度勾配３２４の維持を支援してもよい。一体型冷却チャネル４０４は、冷却剤がそれを通って流れることを可能にする、中空であってもよい。冷却剤は、水、脱イオン水、グリコール／水溶液、及び誘電体流体など、又はそれらの組合わせなど、当業者に公知の様々な冷却剤のいずれかであってもよい。一体型冷却チャネル４０４は、熱伝導性材料から形成された冷却チャネル４０４内に配置された、導管を更に備えてもよい。
【0070】
一実施例では、冷却部材４０６は、底面４１４に結合されてもよい。図２に関して論じるように、冷却部材４０６は、表面４１４上の再充填動作中に形成された固体化学物質１１４を通して、熱を放散することによって、温度勾配３２４の維持を支援してもよい。固体塊を通したこうした冷却は、固体化学物質１１４の上面で、閾値温度を下回る冷却を容易にしてもよい。冷却部材４０６は、ステンレス鋼、アルミニウム、銅など、又はこれらの組合わせを含むがこれに限定されない、様々な熱伝導性材料から形成されてもよい。
【0071】
一実施例では、冷却ジャケット４０８は、下部１９２の近くの外表面４１２の一部分上に配置されてもよく、又は送達容器１０２の任意のレベルに配置されてもよい。冷却ジャケット４０８は、一体化された冷却導管４２０を備える、ケーシングであってもよい。冷却ジャケット４０８は、下部１９２を閾値温度未満に冷却したままにすることによって、温度勾配３２４の維持を支援してもよい。冷却導管４２０は、冷却剤がそれを通って流れることを可能にする、中空であってもよい。冷却剤は、水、脱イオン水、グリコール／水溶液、及び誘電体流体など、又はそれらの組合わせなど、当業者に公知の様々な冷却剤のいずれかであってもよい。
【0072】
一実施例では、コールドプレート４１０は、送達容器１０２の底面４１６上に配置されてもよい。コールドプレート４１０は、アルミニウムなどの高い熱伝導率を有する材料で作製された、平坦な金属プレートであってもよい。コールドプレート４１０は、下部１９２を、下部表面４１６から熱を放散することによって、閾値温度未満に冷却された状態に保つことによって、温度勾配３２４の維持を支援してもよい。コールドプレート４１０は、冷却剤がそれを通って流れて、底面４１４から追加の熱を引き出すことを可能にする、一体化された冷却チャネル及び／又は埋め込まれた冷却導管を有してもよい。
【0073】
一実施例では、加熱装置１７６は、例えば、加熱ブロック４１８、加熱ジャケット４２０、抵抗ヒータ４２２、ホットプレート４２４、ヒートランプ４２６、及び／若しくは同種のもの、又はそれらの組合わせなどの、様々な加熱機構のいずれかを備えてもよい。制御装置１５６は、温度勾配３２４を維持するために、加熱装置１７６の様々な機能（例えば、装置温度、輝度、温度ランピング）を制御してもよい。
【0074】
一実施例では、加熱ジャケット４２０は、送達容器１０２の上部１９０の近くの、外表面４１２の一部分に熱的に結合され、その上に配置されてもよい。加熱ジャケット４２０は、蓋１３０、弁１１８、１８４、及び／若しくは１２６、化学物質送達ライン１０６（図１を参照）、若しくはこれに類するもの、又はそれらの組合わせなどの、上部１９０の近くの構成要素を、閾値温度（例えば、化学物質１１４の凝縮温度）超に加熱することによって、温度勾配３２４を維持することを支援してもよい。加熱ジャケット４２０は、統合された発熱体４２８を有する、ケーシングを備えてもよい。統合された発熱体４２８は、それを通して加熱された流体が流れ得る、又は抵抗加熱装置であり得る、導管であってもよい。
【0075】
一実施例では、抵抗ヒータ４２２は、上部１９０及び／又は蓋１３０内で、送達容器１０２に熱的に結合されてもよい。抵抗ヒータ４２２は、蓋１３０、弁１１８、１８４、及び／若しくは１２６、化学物質送達ライン１０６、若しくはこれに類するもの、又はこれらの組合わせなどの、上部１９０の近くの構成要素を、閾値温度を超えて加熱することによって、温度勾配３２４の維持を支援してもよい。
【0076】
一実施例では、ホットプレート４２４は、上部１９０及び／又は蓋１３０内で、送達容器１０２に熱的に結合されてもよい。ホットプレート４２４は、蓋１３０、弁１１８、１８４、及び／若しくは１２６、化学物質送達ライン１０６、若しくはこれに類するもの、又はそれらの組合わせなどの、上部１９０の近くの構成要素を、閾値温度を超えて加熱することによって、温度勾配３２４の維持を支援してもよい。
【0077】
一実施例では、ヒートランプ４２６は、上部１９０及び／又は蓋１３０内で、送達容器１０２に熱的に結合されてもよい。ヒートランプ４２６は、蓋１３０、弁１１８、１８４、及び／若しくは１２６、化学物質送達ライン１０６、若しくはこれに類するもの、又はそれらの組合わせなどの、上部１９０の近くの構成要素を、閾値温度を超えて加熱することによって、温度勾配３２４の維持を支援してもよい。
【0078】
図５は、例示的なバルク再充填プロセス５００を示す、概略図である。一実施例では、送達容器１０２は、（図１～４を参照して上記で詳細に記載するように）上部１９０の様々な加熱装置のいずれかによって加熱されてもよく、（図１～４を参照して上記で詳細に記載するように）様々な冷却装置のいずれかによって能動的に冷却されてもよい。サーマルブレイク１０９は、送達容器１０２内に提供されて、能動的に冷却された下部１９２を、加熱された上部１９０から、熱的に分離してもよい。こうした熱分離は、化学物質１１４が上部１９０の気体状形態で加熱された構成要素（例えば、蓋１３０、弁１８４、及び／又は化学物質ライン１０６）を出た後、送達容器１０２の能動的に冷却された領域内で、化学物質１１４の凝縮を容易にするように機能してもよい。
【0079】
バルク再充填プロセス５００は、段階５０２で概略的に示されるように開始され、化学物質１１４は、気体形態で送達容器１０２の内部容積１８０に入る。化学物質１１４は、加熱された化学物質ライン１０６を介して、加熱された蓋１３０を通って内部容積１８０内に流れる。化学物質１１４が送達容器１０２内に流れ続けると、化学物質１１４は、凝縮し、下部１９２に堆積し始める。段階５０４で、化学物質１１４は、送達容器１０２の内部容積１８０内の基部１１１で、蓄積し始める。駆動力は、１５０℃の純粋な成分の蒸気圧と１３０℃の蒸気圧の間の蒸気圧デルタである。一実施例では、化学物質１１４の流れを駆動するための外部ポンプが、ない場合がある。むしろ、駆動力は、送達容器１０２内の化学物質１１４の凝縮によって生成される、遠隔再充填容器１０４から送達容器１０２への、気体輸送を駆動するための、圧力勾配であってもよい。気体から固体への化学物質１１４の相変化によって生成される圧力勾配は、再充填容器１０４から送達容器１０２への気体流を、駆動することができる。
【0080】
サーマルブレイク１０９は、送達容器１０２の下部１９２の近くに配置される。一実施例では、サーマルブレイク１０９は、内部側壁１７８内に配置された断熱層から成ってもよい。側壁は、内壁６２４と外壁６２６との間に中空部分６２２（例えば、空間）を有する、二重壁であってもよい。サーマルブレイク１０９は、断熱材料又は真空で充填された、二重壁のセクションであってもよい。
【0081】
本明細書に提供される例示的な温度は、例示のみを目的としており、特許請求される主題を限定することを意図するものではない。代表的な温度は、その凝縮温度が約１５０℃である、化学物質１１４に対するものである。
【0082】
一実施例では、温度勾配５１０は、送達容器１０２の長さに沿って、上部分１９０でのより高い温度Ｔ１（例えば、約１７０℃）から、下部１９２でのより低い温度Ｔ２（例えば、約１３０℃）まで、長手方向に延在する。
【0083】
例示的なシステムでは、サーマルブレイク１０９は、下部１９２を完全に断熱しなくてもよく、したがって、温度は、上部１９０から下部１９２に向かって、長手方向に徐々に減少してもよい。例えば、温度Ｔ３は、温度Ｔ１と温度Ｔ２との間（例えば、約１６０℃）にあってもよく、温度Ｔ４は、温度Ｔ３と温度Ｔ２との間（例えば、約１５０℃）にあってもよい。しかしながら、温度Ｔ３及びＴ４は、依然として、化学物質１１４の相変化温度を上回る場合がある。これは、蓋１３０、弁１８４、及び／又は化学物質ライン１０６の、目詰まりを低減してもよい。更に、これは、上部１９０の内部側壁１７８上での凝縮を低減してもよい。熱は、送達容器１０２の加熱された上部１９０から、冷却された下部１９２に放散される。化学物質１１４は、相変化温度以下で表面と接触すると、及び／又は周囲雰囲気が相変化温度以下で凝縮する原因となると、その相変化温度まで冷却され得る。
【0084】
段階５０６で、化学物質１１４が送達容器１０２内で凝縮し続けるにつれて、固体化学物質１１４は、送達容器１０２内の温度分布に起因して、表面５２６にわたって均等に充填されるのではなく、垂直カラム５１２を形成する中間部分でより高く蓄積し得る。内部側壁１７８は、送達容器１０２を通した、上部１９０内の加熱された構成要素からの熱の放散に起因して、下部１９２よりも温かくてもよい。それ故に、サーマルブレイク１０９における又はその上の、内部側壁１７８の温度は、化学物質１１４の相変化温度を上回る場合があり、それ故に、化学物質１１４は、サーマルブレイク１０９における又はその上の、内部側壁１７８上で凝縮しない場合がある。破線矢印５１８及び５２０は、側壁１７８を通る熱の放散方向を指す。
【0085】
熱はまた、化学物質１１４を通して表面５２６から基部１１１に放散する。点線矢印５２２及び５２４は、固化化学物質１１４を通した熱の放散方向を指す。化学物質１１４を通した熱放散は、内部側壁１７８を通した熱放散よりも遅くてもよい。凝縮した厚さが増加するにつれて、化学物質１１４を通した熱伝達はますます困難になり、昇華の熱を容易に拒絶することができない。この時点で、垂直カラム５１２及び／又は表面５２６内の温度は、より冷たい基部１１１ではなく、内部側壁１７８の温度に到達し、化学物質１１４の凝縮を遅く又は停止させ、垂直カラム５１２が成長を停止させ得る。凝縮が停止し得る垂直カラム５１２の高さは、化学物質１１４の熱伝導率に依存する。
【0086】
一実施例では、段階５０８に移動すると、基部１１１の温度を低減することは、表面５２６における化学物質１１４の温度を低減し、垂直カラム５１２内の化学物質１１４の凝縮を再開（又は更に可能にする）し得る。上記の例示的な温度を続けると、表面５２６は、凝縮が停止した時に、約１５０℃に達し得る。基部１１１の温度を、例えば、約１３０℃～約１１０℃に下げることは、表面５２６（及び内部側壁１７８）を冷却してもよく、また垂直カラム５１２が新しい高さに達することを可能にする、凝縮を再開してもよい。基部１１１の温度が低下すると、結果として生じる冷却は、送達容器１０２の内部側壁１７８を通って、蓋１３０、弁１８４及び１１８、並びに／又は化学物質送達ライン１０６内に、延在し得る。これらの構成要素及びその他の構成要素の目詰まりが、発生する可能性がある。いくつかの実施例では、成長する固体は熱容量が増加しているため、より低温を維持するために、熱流束の増加によって、基準温度を低下させる必要がない場合がある。
【0087】
図６Ａは、基部１１１に結合された熱伝達部材６０２を含む、例示的な送達容器１０２を示す。粉末化学物質１１４の熱伝導率は、送達容器１０２が作成される材料、例えば、ステンレス鋼よりも低くてもよい。一実施例では、１つ以上の熱伝達部材６０２は、基部１１１に結合されて、化学物質１１４を通した熱伝導率を改善してもよい。熱伝達部材６０２は、粉末化学物質１１４を通した、冷却表面５２６への熱拡散のための、より短い経路を提供してもよい。熱伝達部材６０２は、基部１１１に結合するように構成された、共通部材基部６１０の周囲に、接続されてもよい。あるいは、熱伝達部材６０２は、基部１１１に各々接続された、個別の部材であってもよい（図８を参照）。熱伝達部材６０２は、フィン、丸いロッド、多角形ペグ、若しくはこれに類するもの、若しくは当業者に公知の様々な熱伝達装置のいずれか、又はそれらの組合わせを、含んでもよい。対照的な矢印６０４は、化学物質１１４から熱伝達部材６０２への、熱伝達の方向を示す。矢印６０６は、熱伝達部材６０２の上部から基部１１１への、熱伝達部材６０２に沿った長手方向の熱伝達の方向を示す。
【0088】
図６Ｂは、例示的な送達容器１０２の、側面図を示す。サーマルブレイク１０９は、上部１９０と下部１９２との間の送達容器１０２の周囲に、環状リング６２０を円周方向に形成して、配置されてもよい。
【0089】
図７は、例示的なバルク再充填プロセス７００を示す。
【0090】
本明細書に提供される例示的な温度は、例示のみを目的としており、特許請求される主題を限定することを意図するものではない。代表的な温度は、その凝縮温度が約１５０Ｃである、化学物質１１４に対するものである。
【0091】
一実施例では、サーマルブレイク７２６は、送達容器１０２の上部１９０に配置されてもよい。上述のように、送達容器は、（図１～図４を参照して、上記で詳細に記載したように）上部１９０の様々な加熱装置のいずれかによって、加熱されてもよく、（図１～図４を参照して、上記で詳細に記載したように）様々な冷却装置のいずれかによって、能動的に冷却されてもよい。
【0092】
繰り返しになるが、送達容器１０２の能動的に冷却された領域内の、化学物質１１４の凝縮を容易にするために、サーマルブレイク７２６は、上部１９０の送達容器１０２内に、配置されてもよい。
【0093】
バルク再充填プロセス７００は、段階７０２で概略的に示されるように開始し、化学物質１１４は、気体形態で、送達容器１０２の内部容積１８０に入る。化学物質１１４は、加熱された化学物質ライン１０６を介して、加熱された蓋１３０を通って内部容積１８０内に流れる。化学物質１１４が送達容器１０２内に流れ続けると、化学物質１１４は、基部１１１及び内部側壁１７８で堆積し始める。
【0094】
段階７０４で、化学物質１１４は、送達容器１０２の内部容積１８０内の、基部１１１及び内部壁１７８に蓄積し始める。サーマルブレイク７２６は、送達容器１０２の上部１９０の近くに配置される。温度勾配７１０は、送達容器１０２の長さに沿って、上部１９０での高温Ｔ１（例えば、約１７０℃）から、下部１９２での低温Ｔ２（例えば、約１３０℃）まで、長手方向に延在する。
【0095】
一実施例では、サーマルブレイク７２６は、サーマルブレイク７２６の下の領域を、完全に断熱しなくてもよい。むしろ、温度は、上部１９０から下部１９２に向かって長手方向に徐々に減少して、温度勾配７１０を作り出してもよい。温度Ｔ５は、温度Ｔ１と温度Ｔ２との間（例えば、約１５０℃）であってもよく、温度Ｔ４は、温度Ｔ５と温度Ｔ３との間（例えば、約１４０℃）であってもよく、温度Ｔ３は、勾配７１０がサーマルブレイク７２０から離れて長手方向に移動するにつれて、温度Ｔ２により近くても（例えば、約１３０℃）よい。温度Ｔ５、Ｔ４、及びＴ３は全て、側壁１７８及び底面１９６での化学物質１１４の凝縮を促進する、化学物質１１４の凝縮温度を下回る場合がある。
【0096】
段階７０６で、化学物質１１４が送達容器１０２内で凝縮し続けると、固体化学物質１１４は、側壁１７８上及び底面１９６から蓄積し得る。内部側壁１７８は、送達容器１０２を通して冷却された下部１９２へのサーマルブレイク部７２６の下の熱の放散に起因して、化学物質１１４の凝縮温度以下であってもよい。矢印７２２及び７２４は、内部側壁１７８を通る熱の放散方向を指す。
【0097】
熱はまた、化学物質１１４を通して、表面７３０から基部１１１に放散する。点線矢印７２６及び７２８は、固化化学物質１１４を通した熱の放散方向を指す。化学物質１１４の凝縮速度及び厚さは、任意の時点で、送達容器１０２内でより下の固化化学物質１１４よりも緩徐に成長し薄くなるであろう、サーマルブレイク７２６に近い化学物質１１４の凝縮速度及び厚さよりも、下部１９２の近く及び内部側壁１７８の下部でより大きくなる。化学物質１１４は、サーマルブレイクが配置される高さと直接相関する、送達容器１０２の最大充填高さを有してもよい。したがって、サーマルブレイク７２６を有する送達容器１０２の充填高さは、サーマルブレイク１０９を有する送達容器１０２の充填高さよりも高い（図５を参照）。化学物質１１４を通した熱放散は依然として、凝縮した厚さが成長するにつれて減速する場合があり、化学物質１１４を通した熱伝達は、ますます困難になる。この時点で、表面７３０は、化学物質１１４の凝縮温度に近いか、又はそれを上回る温度に到達し、化学物質１１４の凝縮を遅らせるか、又は停止させ、固体化学物質１１４が送達容器１０２を充填するのを停止させ得る。
【0098】
一実施例では、段階７０８に移動すると、基部１１１の温度を低減することは、化学物質１１４の表面７３０の温度を低減し、容器１０２内での化学物質１１４の凝縮を、再開（又は更に可能にする）し得る。上記の例示的な温度を続けると、表面７３０は、凝縮が減速又は停止するときに、１５０℃近くであり得る。基部１１１の温度、例えば、約１３０℃～約１１０℃を低下させることは、表面７３０を冷却してもよく、また固化化学物質１１４の体積が新しい高さに達することを可能にする、凝縮を再開始してもよい。基部１１１の温度が低下すると、結果として生じる冷却は、送達容器１０２側壁１７８を通って、蓋１３０、弁１８４及び１１８、並びに／又は化学物質送達ライン１０６内に延在し得る。これらの構成要素及び他の構成要素の目詰まりは、温度が下がった時の凝縮に起因して起こり得る。
【0099】
図８は、基部１１１に結合された熱伝達部材８０２を含む、例示的な送達容器１０２を示す。粉末化学物質１１４の熱伝導率は、送達容器１０２が作成される材料、例えば、ステンレス鋼よりも低くてもよい。一実施例では、１つ以上の熱伝達部材８０２は、基部１１１に結合されて、化学物質１１４を通した熱伝導率を改善してもよい。熱伝達部材８０２は、粉末化学物質１１４を通した冷却表面７３０への熱拡散のための、より短い経路を提供してもよい。熱伝達部材８０２は、基部１１１に各々接続される、個々の部材であってもよい。あるいは、部材８０２は、基部１１１に結合するように構成された、共通部材基部（図示せず）の周囲に接続されてもよい。熱伝達部材８０２は、フィン、丸いロッド、多角形ペグ、若しくはこれに類するもの、若しくは当業者に公知の様々な熱伝達装置のいずれか、又はそれらの組合わせを、備えてもよい。コントラストの矢印８０４は、化学物質１１４から熱伝達部材８０２への、熱伝達の方向を示す。矢印８０６は、熱伝達部材８０２の上部から基部１１１への熱伝達部材８０２に沿った、長手方向の熱伝達の方向を示す。熱伝達部材８０２は、ステンレス鋼、アルミニウム、チタン、及び／若しくはタングステン、若しくはこれに類するもの、又はそれらの組合わせなどの、様々な熱伝導性材料で作製されてもよい。
【0100】
図９は、概して、固体原料再充填プロセス９００の一実施形態を示す、フローチャートである。プロセス９００について、図１～２を参照して記載する。プロセス９００は、制御装置１５６によって制御されてもよい。プロセス９００は、ブロック９０２から始まり、送達容器１０２（図１を参照）を遠隔再充填容器１０４に結合してもよい。送達容器１０２は、基材処理プラットフォーム１１０上の第一の位置に配置されてもよく、遠隔再充填容器１０４は、基材処理プラットフォーム１１０から離間した第二の位置に配置されてもよい。一実施例では、第一の位置は、約１フィート～約２０フィート、２０フィート～約１００フィート、１００フィート～約２００フィート、又は２００フィート～約５００フィートの距離だけ、第二の位置から離隔してもよい。他の距離も可能であり、特許請求される主題は、これに関して限定されない。
【0101】
送達容器１０２は、化学物質送達ライン１０６を介して、遠隔再充填容器１０４に結合されてもよい。プロセス９００は、ブロック９０４に進み、化学物質１１４（例えば、前駆体）を、第一の相で、遠隔再充填容器に貯蔵してもよい。一実施例では、第一の相は、固相であってもよい。別の例では、第一の相は、液体又は気体であってもよい。ブロック９０６で、化学物質１１４の相は、遠隔再充填容器１０４の１つ以上の構成要素の作用によって、第二の相に変化させることができる。こうした作用は、化学物質１１４の加熱及び／又は加圧を含んでもよい。一実施例では、第一の相と第二の相は異なる。プロセス９００は、ブロック９０８に進み、化学物質１１４を第二の相で送達容器１０２に輸送して、化学物質１１４で、送達容器１０２を再充填することができる。化学物質１１４は、化学物質送達ライン１０６を開くことによって、遠隔再充填容器１０４から送達容器１０２へと輸送されてもよく、開放した化学物質送達ライン１０６は、遠隔再充填容器１０４を、送達容器と流体連通させる。ブロック９１０では、送達容器１０２内の温度勾配を、維持することができる。一実施例では、制御装置１５６は、加熱装置１７６、冷却装置１８６、及び内部容積１８０内に配置された１つ以上のセンサに、結合されてもよい。制御装置１５６は、１つ以上のセンサ（例えば、センサ２１０、３０６、３０８、及び／又は３１０）から受信したセンサデータに応答して、加熱装置１７６及び／又は冷却装置１８６の温度を制御するように、構成されてもよい。ブロック９１２で、化学物質１１４は、少なくとも送達容器１０２の底面４１４（図４を参照）上で、内部容積１８０内の第一の相（例えば、固化）に戻されてもよい。
【0102】
ブロック９０２、９０４、９０６、９０８、９１０、及び／又は９１２に記載される１つ以上の動作は、同時に及び／又は連続的に実行されてもよい。再充填が完了した後、化学物質１１４は、送達容器１０２と流体連通する、アキュムレータ１０１、又は反応チャンバ１３８及び／若しくは１４０などの、他の構成要素に輸送されて、基材１４６及び／又は１４８の１つ以上を処理してもよい。
【0103】
図１０は、図９に示す固体原料再充填プロセス９００の例示的な実施形態である、例示的なプロセス１０００を示す、フローチャートである。一実施例では、プロセス１０００は、図１～９を参照して記載される。プロセス１０００は、制御装置１５６によって制御されてもよい。プロセス１０００は、ブロック１００２で始まり、ここで、送達容器１０２（図１を参照）が、化学物質送達ライン１０６を介して、上部１９０で遠隔再充填容器１０４に結合されてもよい。送達容器１０２は、基材処理プラットフォーム１１０上の第一の位置に配置されてもよく、遠隔再充填容器１０４は、基材処理プラットフォーム１１０から離間した第二の位置に配置されてもよい。プロセス１０００は、継続して、ブロック１００４において、固体化学物質１１４（例えば、前駆体）は、固体としての第一の相で、化学物質１１４の凝縮温度を下回る第一の温度で、遠隔再充填容器１０４内に固相で貯蔵することができる。ブロック１００６で、化学物質１１４を熱及び／又は圧力に曝露して、固体を気体に変換することによって、化学物質１１４は、凝縮温度を上回る第二の温度で、遠隔再充填容器１０４内で昇華させることができる。
【0104】
一実施例では、ブロック９１０（図９を参照）の「送達容器内の温度勾配を維持する」は、ブロック１００８、ブロック１０１０、及び／又はブロック１０１２を含んでもよい。
【0105】
ブロック１００８で、制御装置１５６は、送達容器１０２内の１つ以上の温度センサ２１０、３０６、３０８、及び／又は３１０（図３を参照）から受信したセンサデータに応答して、加熱装置１７６を制御することによって、送達容器１０２の上部１９０を加熱することによって、温度勾配３２４を維持してもよい。一実施例では、加熱装置１７６を制御することは、センサデータと、少なくとも上部１９０の所定の第一の温度及び／又は第一の閾値温度範囲を識別する、送達容器１０２に対応するメモリ１６８に保存された、温度勾配プロファイルとの比較に基づいてもよい。温度勾配３２４（図３を参照）を維持することは、上部１９０をおよそ第一の温度に保持することを更に含んでもよい。
【0106】
ブロック１０１０で、制御装置１５６は、送達容器１０２内の１つ以上の温度センサ２１０、３０６、３０８、及び／又は３１０から受信したセンサデータに応答して、冷却装置１８６を制御することによって、送達容器１０２の下部１９２を冷却することによって、温度勾配３２４を維持してもよい。一実施例では、冷却装置１８６を制御することは、センサデータと、少なくとも下部１９２の所定の第二の温度及び／又は第二の閾値温度範囲を識別する、送達容器１０２に対応するメモリ１６８に保存された、温度勾配プロファイルとの比較に基づいてもよい。温度勾配３２４を維持することは、下部１９２をおよそ第二の温度に保持することを更に含んでもよい。
【0107】
一実施例では、第一の温度は、第二の温度よりも高くてもよい。例えば、第一の温度は、化学物質１１４の昇華温度より高くてもよく、第二の温度は、化学物質１１４の凝縮温度より低くてもよい。
【0108】
ブロック１０１２で、温度勾配３２４を維持することは、送達容器１０２の上面１１３と底面１９６（図１を参照）との間に、サーマルブレイク１０９を提供することを更に含む。一実施例では、サーマルブレイク１０９の位置は、化学物質１１４が送達容器１０２内で固化する方法に影響を与え得る。サーマルブレイク１０９は、送達容器１０２の上面から底面まで延在する長手方向軸に対して、送達容器の上半分又は下半分に配置されてもよい。
【0109】
ブロック１０１６で、化学物質１１４を、送達容器１０２の上部１９０に気相で輸送し、送達容器１０２を再充填することができる。
【0110】
ブロック１０１４で、昇華した化学物質１１４は、遠隔再充填容器１０２から送達容器１０２に輸送されてもよい。ブロック１０１６で、化学物質１１４は固化し、送達容器１０２の内部容積１８０内の底面１９６上に蓄積する。ブロック１０１８で、送達容器１０２の再充填が完了したか、例えば、化学物質１１４の固体が所定の高さまで成長したかどうかは、制御装置１５６によって決定さてもよい。制御装置１５６は、送達容器１０２の内部容積１８０内に温度勾配を維持し、例えば、底面１９６の温度を化学物質１１４の凝縮温度より低く維持することによって、化学物質１１４の固体質量の成長を促進してもよい。プロセス１０００は、送達容器１０２が再充填されるまで、ブロック１００６に連続的に戻ってもよい。ブロック１００６～１０１８は、充填プロセス中に同時に実施されてもよい。プロセス１０００は、送達容器１０２の化学物質１１４による再充填の完了時に、ブロック１０２０に移動する。ブロック１０２０では、固化化学物質１１４は、材料処理動作で使用するまで、送達容器１０２内に保持されてもよい。ブロック１００２～１０２０は、同時に又は順番に実行されてもよい。
【0111】
図１１は、ブロック９１０（図９を参照）における、固体原料再充填プロセス９００の例示的なステージである、例示的なプロセス１１００を示すフローチャートである。プロセス１１００は、制御装置１５６によって制御されてもよい。プロセス１１００について、図１～９を参照して記載する。
【0112】
ブロック１００８では、加熱装置１７６は、送達容器１０２の上部１９０を加熱するために、制御装置１５６によって制御されてもよい。ブロック１０１０では、制御装置１５６は、送達容器１０２の下部１９２を冷却することによって、温度勾配３２４を維持してもよい。ブロック１０１２では、送達容器１０２の上面１１３と底面１９６（図１を参照）との間に、サーマルブレイク１０９が提供されてもよい。ブロック１１０２では、熱は、熱伝導性冷却部材４０６を介して、固体化学物質１１４を通して放散され得る（図４を参照）。
【0113】
図１２は、図９に示す、ブロック９１０における、固体原料再充填プロセス９００の例示的なステージである、例示的なプロセス１２００を示すフローチャートである。一例では、プロセス１２００について、図１～９を参照して記載する。プロセス１２００は、制御装置１５６によって制御されてもよい。
【0114】
ブロック１００８では、加熱装置１７６は、送達容器１０２の上部１９０を加熱するために、制御装置１５６によって制御されてもよい。ブロック１０１０では、制御装置１５６は、送達容器１０２の下部１９２を冷却することによって、温度勾配３２４を維持してもよい。ブロック１０１２では、送達容器１０２の上面１１３と底面１９６（図１を参照）との間に、サーマルブレイク１０９が提供されてもよい。ブロック１２０２では、送達容器１０２の上部１９０に対応する第一の温度及び／又は第一の閾値温度範囲は、メモリ１６８に保存されてもよい。第一の温度は、化学物質１１４の昇華温度より高くてもよい。一実施例では、制御装置１５６は、上述のようにセンサデータを監視して、送達容器１０２内の選択された位置（例えば、上部１９０）が第一の温度の第一の閾値温度範囲内にあるかを決定してもよい。ブロック１２０４では、送達容器１０２の下部１９２に対応する第二の温度及び／又は第二の閾値温度範囲は、メモリ１６８に保存されてもよい。第二の温度は、化学物質１１４の昇華温度以下であってもよい。一実施例では、制御装置１５６は、上述のようにセンサデータを監視して、送達容器１０２内の選択された位置（例えば、下部１９２）が第二の温度の第二の閾値温度範囲内にあるかを決定してもよい。
【0115】
ブロック１２０６では、第三の温度が、送達容器１０２の内部容積内で検出されてもよい。検出は、センサ２１０、３０６、３０８、及び／又は３１０によって実行されてもよい。センサ２１０、３０６、３０８、及び／又は３１０からの温度データが、選択された位置（例えば、上部１９０及び／又は下部１９２）の温度が識別された温度範囲（例えば、第一の及び／又は第二の閾値温度範囲）外にあることを示す場合、制御装置１５６は、ブロック１２０８で動作を取り得、制御装置１５６は、検出に応答して、加熱装置１７６又は冷却装置１８６を調整してもよい。
【0116】
図１３は、図９に示す、固体原料再充填プロセス９００の例示的な実施形態である、例示的なプロセス１０００を示すフローチャートである。一実施例では、プロセス１０００は、図１～９を参照して記載される。プロセス１３００は、制御装置１５６によって制御されてもよい。
【0117】
ブロック１００８では、加熱装置１７６は、送達容器１０２の上部１９０を加熱することによって、温度勾配３２４を維持するために、制御装置１５６によって制御されてもよい。ブロック１０１０では、制御装置１５６は、送達容器１０２の下部１９２を冷却することによって、温度勾配３２４を維持してもよい。ブロック１０１２では、サーマルブレイク１０９が、送達容器１０２の上面１１３と底面１９６との間に提供されてもよい。ブロック１３０２で、固化化学物質１１４の表面５２６に対応する第一の温度及び／又は第一の閾値温度範囲は、メモリ１６８に保存されてもよい。ブロック１３０４で、第二の温度が、固化化学物質１１４の表面５２６上で検出されてもよい。検出は、センサ２１０、３０６、３０８、及び／又は３１０又はこれに類するものによって、実行されてもよい。センサ２１０、３０６、３０８、及び／又は３１０又はこれに類するものからの温度データが、表面５２６の温度が識別された温度範囲（例えば、第一の閾値温度範囲）外にあることを示す場合、制御装置１５６は、ブロック１３０６で動作してもよく、制御装置１５６は、冷却装置１８６をより低い温度に調整して、表面５２６の温度を下げて、表面５２６の温度上昇に失速した可能性のある、化学物質１１４の凝縮を再開してもよい。
【0118】
数多くの変形が可能であるため、本明細書に記載の構成、及び／又は手法は本質的に例示的であること、並びにこれらの特定の実施形態又は実施例は、限定的な意味で考慮されるべきではないことが、理解されるべきである。本明細書に記載の特定のルーチン又は方法は、任意の数の処理方策のうちの１つ以上を、代表してもよい。それ故に、例示された様々な動作は、例示される順序で実施されてもよく、他の順序で実施されてもよく、又は一部の事例では省略されてもよい。
【0119】
本明細書で提供される見出しがある場合、見出しは便宜上のものにすぎず、必ずしも本明細書で開示される装置及び方法の範囲又は意味に影響を与えない。
【符号の説明】
【0120】
１００ 基材処理システム
１０２ 送達容器
１０４ 遠隔再充填容器
１０９、７２６ サーマルブレイク
１１０ 基材処理プラットフォーム
１１１、２０４ 基部
１１４ 化学物質
１５６ 制御装置
１７４、１７６ 加熱装置
１８０、２２０ 内部容積
１８６、１８８ 冷却装置
２１０、３０６、３０８、３１０ 温度センサ
２０２、２２４ 長手方向軸
３２４、５１０、７１０ 温度勾配
４０６ 熱伝導性冷却部材
１０２ 送達容器
１０４ 遠隔再充填容器
１０９、７２６ サーマルブレイク
１１０ 基材処理プラットフォーム
１１１、２０４ 基部
１１４ 化学物質
１５６ 制御装置
１７４、１７６ 加熱装置
１８０、２２０ 内部容積
１８６、１８８ 冷却装置
２１０、３０６、３０８、３１０ 温度センサ
２０２、２２４ 長手方向軸
３２４、５１０、７１０ 温度勾配
４０６ 熱伝導性冷却部材
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【外国語明細書】