KR20200124321A - 정밀 유체 전달을 위한 열적으로 안정적인 유량계들 - Google Patents

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Abstract

본 개시내용은 증착 챔버들을 위한 유체 전달 장치에 관한 것이다. 유체 전달 디바이스는 유체 유량계를 포함한다. 유체 유량계는 절연 박스에 에워싸인다. 유체 유량계에 걸쳐 강제되는 냉각 가스 유동을 제공하기 위해 절연 박스 상에 흡입구가 제공된다. 절연 박스 상에 배기구가 제공되며, 강제되는 냉각 가스는 그 배기구로부터 절연 박스에서 빠져나간다.

Description

정밀 유체 전달을 위한 열적으로 안정적인 유량계들
[0001] 본 개시내용은 일반적으로 유량계들에 관한 것으로, 더 구체적으로, 정밀 유체 전달을 위한 열적으로 안정적인(thermally stable) 유량계들에 관한 것이다.
[0002] 반도체 디바이스 제조 등은, 일반적으로, 정밀하게 제어되는 양들 및/또는 유량들로 프로세싱 챔버, 이를테면 에칭 챔버 또는 증착 챔버로 유체들을 전달하는 것을 필요로 하는 다양한 프로세스들을 수반한다. 그러한 프로세스들에서 공급되는 유체의 양들은 일반적으로, 의도된 프로세싱 결과들, 이를테면 특정 막 조성들, 막 두께들, 에칭 결과들 등을 제공하기 위해 신중하게 제어된다. 예컨대, 일부 프로세스들에서, 액체 TEOS(tetraethyl orthosilicate) 용액을 전구체로서 활용하는 프로세스를 통해 증착 챔버에서 기판 상에 실리콘 이산화물 막이 증착된다. 그러한 프로세스에서, 액체 용액은 증착 챔버로 공급되기 전에 LFM(liquid flow meter)을 통해 유동한 후에 이어서 기화기를 통해 유동한다. 증착 챔버에서, 전구체는 RF(radio frequency) 플라즈마 등의 존재 하에서 분해되고, 궁극적으로, 실리콘 이산화물 막으로서 기판 상에 증착된다. 그러한 증착 방식에서, 증착 챔버 내로 피드(feed)되는 전구체의 피드 레이트 및/또는 양의 임의의 변화들은 막 증착 레이트, 그리고 궁극적으로는, 최종 증착된 막 두께, 막 특성들, 및/또는 막 조성의 변화들을 초래할 수 있다.
[0003] 따라서, 정밀한 유체 전달을 위한 개선된 액체 유량계들이 본 기술 분야에 필요하다.
[0004] 실시예에서, 유체 전달 장치는 유체 유량계, 및 유체 유량계를 에워싸는 절연 박스(insulated box)를 포함한다. 절연 박스 상에 흡입구 및 배기구가 제공된다. 흡입구는 유체 유량계에 걸쳐 강제(force)되는 냉각 가스 유동을 제공하며, 강제되는 냉각 가스는 배기구로부터 절연 박스에서 빠져나간다.
[0005] 다른 실시예에서, 정밀 가스 패널로의 통합을 위한 모듈식 유체 전달 장치는, 제1 프로세스 유체를 제공하기 위한 제1 유체 유량계, 및 제2 프로세스 유체를 제공하기 위한 제2 유체 유량계를 포함한다. 저온 측 플레이트(cold side plate)가 제1 면 상에서 제1 및 제2 유량계들에 열적으로 커플링된다. 제1 면과 대향하는 제2 면 상에서 저온 측 플레이트에 열전 디바이스가 열적으로 커플링된다. 고온 측 플레이트(hot side plate)가 열전 디바이스에 열적으로 커플링된다. 열전 디바이스는 저온 측 플레이트와 고온 측 플레이트 사이에 있다. 열 교환 시스템은 고온 측 플레이트에 커플링되고, 모듈식 유체 전달 장치로부터의 열을 방출하도록 구성된다. 절연 박스는 제1 및 제2 유체 유량계들을 에워싼다. 본 개시내용은 2개의 유체 유량계들을 갖는 모듈들로 제한되지 않으며, 상이한 수의 유체 유량계들, 예컨대, 3개 내지 6개 또는 그 초과의 유체 유량계들을 갖는 모듈들이 활용될 수 있다. 마찬가지로, 다른 실시예들에서, 모듈은 단일 유체 유량계만을 포함할 수 있다.
[0006] 또 다른 실시예에서, 유체 전달 장치는 복수의 유체 유량계들, 및 복수의 유체 유량계들을 에워싸는 제1 박스를 포함한다. 제1 박스 상에 흡입구가 제공되며, 그 흡입구를 통해 냉각 가스가 제1 박스에 진입한다. 제1 박스 상에 배기구가 제공되며, 그 배기구를 통해, 가열된 냉각 가스("고온 가스(hot gas)")가 제1 박스에서 빠져나간다. 제1 박스 상의 배기구는 제1 박스로부터 냉각 가스를 인출하기 위해 배기 메커니즘을 포함할 수 있다. 제2 박스는 제1 박스를 에워싸고, 순환 경로를 제공하며, 배기구로부터의 냉각 가스가 그 순환 경로를 통해 흡입구로 복귀한다. 제2 박스의 적어도 하나의 면에 저온 측 플레이트가 열적으로 커플링된다. 열전 디바이스가 저온 측 플레이트에 열적으로 커플링된다. 고온 측 플레이트가 열전 디바이스에 열적으로 커플링된다. 열전 디바이스는 저온 측 플레이트와 고온 측 플레이트 사이에 있다. 열 교환 시스템은 고온 측 플레이트에 열적으로 커플링되고, 복수의 유체 유량계들로부터 인출된 열을 방출하도록 구성된다.
[0007] 전술한 일반적인 설명과 다음의 상세한 설명 둘 모두는 단지 예시적인 것일 뿐이고, 청구항들의 본질 및 특징을 이해하기 위한 개요 또는 프레임워크(framework)를 제공하도록 의도됨이 이해되어야 한다. 첨부 도면들은 추가적인 이해를 제공하기 위해 포함되고, 그리고 본 명세서에 통합되고 본 명세서의 일부를 구성한다. 도면들은 예시적인 실시예(들)를 예시하며, 설명과 함께, 본 개시내용의 다양한 실시예들의 원리들 및 동작을 설명하는 역할을 한다.
[0008] 본 개시내용의 상기 열거된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 앞서 간략히 요약된 본 개시내용의 보다 구체적인 설명이 실시예들을 참조로 하여 이루어질 수 있는데, 이러한 실시예들의 일부는 첨부된 도면들에 예시되어 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 단지 예시적인 실시예들을 예시하는 것이므로 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 하며, 본 개시내용은 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있다.
[0009] 이해를 용이하게 하기 위해, 상이한 도면들에 대해 공통인 실질적으로 동일한 엘리먼트들을 지정하기 위해 가능한 경우 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 임의의 하나의 실시예를 위해 개시된 엘리먼트들 및 특징들이 구체적인 설명 없이 다른 실시예들에 유익하게 포함될 수 있는 것으로 고려된다.
[0010] 부가적인 특징들 및 이점들은 후속되는 상세한 설명에서 설명될 것이며, 일부는 그 설명으로부터 당업자에게 쉽게 자명하게 될 것이거나, 또는 후속되는 상세한 설명, 청구항들 뿐만 아니라 첨부 도면들을 포함하는 본원에서 설명되는 바와 같은 실시예들을 실시함으로써 인식될 것이다.
[0011] 도 1은 본 개시내용의 일 실시예에 따른, 프로세스 챔버에 프로세스 유체들을 제공하기 위해 사용되는 가스 패널에 커플링된 프로세스 챔버를 개략적으로 도시한다.
[0012] 도 2는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 유체 전달 장치의 단면도를 도시한다.
[0013] 도 3은 본 개시내용의 일 실시예에 따른 유체 전달 장치의 단면도를 도시한다.
[0014] 도 4는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 유체 전달 장치의 단면도를 도시한다.
[0015] 도 5는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 유체 전달 장치의 단면도를 도시한다.
[0016] 본 개시내용은 증착 챔버들을 위한 유체 전달 장치에 관한 것이다. 유체 전달 디바이스는 유체 전달에서의 향상된 정밀도를 위해 개선된 열 안정성을 갖는 유체 유량계를 포함한다. 유체 유량계는 절연 박스에 에워싸인다. 유체 유량계에 걸쳐 강제되는 냉각 가스 유동을 제공하기 위해 절연 박스 상에 흡입구가 제공된다. 절연 박스 상에 배기구가 제공되며, 강제되는 냉각 가스는 그 배기구로부터 절연 박스에서 빠져나간다.
[0017] 반도체 디바이스 제조 및 다른 기술 분야들, 이를테면 플랫 패널 디스플레이 제조에서 활용되는 특정 막 증착 방식들은 진공 증착 챔버로 피드되는 액체 전구체 재료들을 활용한다. 예컨대, 위에서 설명된 바와 같이, 실리콘 이산화물 막 증착 프로세스는 전구체로서 액체 TEOS를 활용하며, 이는 기화되어 증착 챔버로 피드되기 전에 LFM(liquid flow meter)을 통해 유동한다. 그러한 증착 방식들에서, 전구체 체적 유량들의 작은 편차들, 이를테면 약 1%조차도 상당한 막 증착 레이트 변화를 초래할 것이라는 것이 밝혀졌다. LFM 온도가 예상외로, 액체 전구체 유동 측정 정확도에 큰 영향을 미친다는 것이 또한 발견되었다. 예컨대, LFM 바디(body) 온도의 약 20 ℃의 변화는 12% 초과의 전구체 유량 에러를 초래할 수 있다.
[0018] 일반적으로, LFM들의 온도들은 통상적으로, 제조 현장 내의 주변 온도들을 제어하는 데 이용되는 것들 이외에는 별개의 수단에 의해 제어되지 않는다. 따라서, 이들 LFM들에 의한 유동 측정들은, 임의의 주어진 이유로 인해 LFM의 온도가 변화될 때, 상당한 에러가 발생된다. 따라서, LFM들에 의존하는 방식들로부터 생성되는 증착된 막들은, 로컬 환경 또는 LFM에서의 제어되지 않는 열 변화들로 인해, 증착된 막 두께 및/또는 조성들이 상당히 변화된다.
[0019] 액체의 공급을 제어하는 LFM들은 유체의 공급을 제어하는 FFM(fluid flow meter)들의 서브세트이다. 유체는 액상 재료, 기상 재료, 또는 혼합 상 재료일 수 있다. LFM들의 임의의 설명은 FFM의 설명으로서 마찬가지로 적용가능하다.
[0020] 도 1은 일 실시예에 따른, 프로세스 챔버(100)에 다양한 프로세스 유체들을 제공하기 위해 사용되는 가스 패널(110)에 커플링된 프로세스 챔버(100)를 개략적으로 도시한다. 프로세스 챔버(100)는 기판들(10) 등을 프로세싱하기 위한 것이고, 그리고 예컨대, 원자 층 증착 챔버, 어닐링 챔버, 화학 기상 증착 챔버, 물리 기상 증착 챔버, 에칭 챔버, 처리 챔버 등일 수 있다. 가스 패널(110)은 하나 이상의 FFM(fluid flow meter)들(120)을 통합한다. 각각의 FFM(120)은, 제어기(150)에 의해 제공되는 제어 신호들에 따라, 프로세스 챔버로의 프로세스 유체(액체 또는 가스)의 공급을 제어한다. 프로세스 유체들은 외부 저장 시스템들(미도시), 이를테면 탱크들, 저장조들, 또는 생성기들로부터 입력 공급 라인들(130)을 통해 공급된다. 프로세스 유체들은, FFM(120)을 통과한 후에, 출력 공급 라인들(140)을 통해 프로세스 챔버(100)로 공급된다. 부가적인 메커니즘들(미도시), 이를테면, 가열기들, 칠러(chiller)들, 혼합기들, 매니폴드(manifold)들, 기화기들, 응축기들, 필터들 등이 FFM(120)과 프로세스 챔버(100) 사이에 그리고 이들과 관련하여 배치될 수 있다. 그러한 부가적인 메커니즘들은 출력 공급 라인들(140) 외부에 있을 수 있거나, 출력 공급 라인들(140)과 인-라인(in-line)으로 있을 수 있거나, 또는 출력 공급 라인들(140)과 통합될 수 있다. 하나 이상의 FFM들(120)은 동일한 프로세스 유체를 공급하기 위해 활용될 수 있다. 각각의 FFM(120)이 상이한 프로세스 유체를 공급하기 위해 사용될 수 있는 것이 또한 고려된다.
[0021] 전형적으로, 가스 패널(110)은 배기 시스템(160)에 연결되거나, 또는 가스 패널(110)에 배기 시스템(160)이 장비된다. 배기 시스템(160)은, 다른 목적들 중에서 특히, FFM들(120)을 특정 동작 온도, 예컨대 대략 25 ℃로 유지하는 것을 돕도록 의도된다. 그러나, 배기 시스템(160)의 성능은 설비-전체 배기 시스템(170)에 따라 좌우될 수 있으며, 설비-전체 배기 시스템(170)의 성능은, 일반적으로는 제어되거나, 예측되거나, 또는 쉽게 보상되는 것이 가능하지 않은, 설비에 걸친 배기 부하 변화들에 따라, 동작들 동안 실질적으로 변화될 수 있다.
[0022] 일부 경우들에서, 배기 시스템(160)은 또한, 설비-전체 시스템으로부터 냉각 공기를 흡입할 수 있다. 이 냉각 공기는, 쉽게 제어되거나, 예측되거나, 또는 쉽게 보상되는 것이 또한 가능하지 않은, 설비에 걸친 부하 변화들에 따라, 온도와 유량 둘 모두에서 변화될 수 있다. FFM들(120)에 피드되는 프로세스 유체들이, 제어가능하지 않게 자체적으로 변화되는 온도들을 가질 수 있는 가능성이 또한 존재한다. 프로세스 유체 온도들의 그러한 변동들은 연관된 FFM들(120)의 온도 변화들을 초래할 수 있다. 마찬가지로, 하나의 FEM(120)의 온도 변화는 인접해 있거나 또는 인근에 있는 FFM들의 온도 변화를 초래할 수 있다.
[0023] 일반적으로, FFM(120)의 임의의 온도 변화는 FFM(120)에 의해 공급되는 유체의 양의 변화를 초래할 수 있는데, 이는 FFM들(120)이 전형적으로, 특정 동작 온도 범위(예컨대, 약 25 ℃)에 대해 교정되기 때문이다. 따라서, FFM들(120)을 통한 더 정밀한 프로세스 유체 전달을 제공하기 위해, 더 안정적인 동작 온도들을 갖는 시스템들을 제공하는 것이 바람직할 것이다.
[0024] 도 2는 본 개시내용에 따른 유체 전달 장치(200)를 도시한다. 일반적으로, 유체 전달 장치(200)는 도 1에 도시된 가스 전달 패널(110)에 커플링되거나 또는 이와 통합된다. 유체 전달 장치(200)는 FFM들(120)을 위한 열적으로 안정적인 동작 환경을 제공한다. FFM들(120)을 위한 열적으로 안정적인 동작 환경은 FFM들(120)을 통한 유체 전달의 정밀도를 개선한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 각각의 FFM(120)은 선택적인 탑재 베이스(220)를 통해 유체 전달 장치(200)와 커플링 또는 통합된다.
[0025] 유체 전달 장치(200)는 단열 박스와 같은 절연 박스(210) 내에 에워싸인 적어도 하나의 FFM(120)(도 2에 3개가 표시됨)을 포함한다. 일반적으로, 절연 박스(210)는 임의의 단열 재료로 구성될 수 있다. 예컨대, 절연 박스(210)는 폴리테트라플루오로에틸렌-코팅("PTFE") 직물(cloth)로 구성될 수 있다. 절연 박스(210)는 흡입구(211) 및 배기구(212)를 포함한다. 흡입구(211)는 선택적으로, 절연 박스(210) 내로 냉각 가스(예컨대, 약 25 ℃의 공기)를 유동시키기 위해 팬, 임펠러(impeller) 등을 통합할 수 있다. 배기구(212)는 선택적으로, 절연 박스(210) 내의 냉각 가스의 허용가능한 유동을 촉진하도록 절연 박스(210)로부터 가스들을 제거하기 위해 팬, 임펠러 등을 통합할 수 있다.
[0026] 흡입구(211) 및 배기구(212)의 포지셔닝은 절연 박스(210) 내의 냉각 가스의 원하는 내부 유동에 따라 변화될 수 있다. 일 예에서, 흡입구(211) 및 배기구(212)는 절연 박스(210)의 대향 면들 상에 배치될 수 있다. 다른 예에서, 흡입구(211) 및 배기구(212)는 절연 박스(210)의 인접한 면들 상에 포지셔닝될 수 있거나, 또는 절연 박스(210)의 동일한 면 상에 포지셔닝될 수 있다. 마찬가지로, 강제되는 냉각 가스의 유량은 FFM들(120)의 동작 사양들 및 열 부하들에 따라 변화될 수 있다. 예컨대, 강제되는 냉각 가스 유동, 및/또는 냉각 가스 유동을 강제하기 위해 제공되는 임의의 메커니즘들에 의해 유발되는 진동들 등은 FFM들(120)의 성능에 악영향을 미칠 수 있다.
[0027] 부가적으로, 절연 박스(210) 상의 다양한 포지션들에 복수의 포트들로서 흡입구(211)를 제공하는 것이 가능하다. 예컨대, 2개 이상의 흡입구 포트들(211)이 절연 박스(210)의 하나의 면 상에 배치될 수 있다. 다른 예에서, 2개 이상의 흡입구 포트들(211)이 절연 박스(210)의 상이한 면들 상에 배치될 수 있다. 마찬가지로, 절연 박스(210) 상의 다양한 포지션들에 복수의 포트들로서 배기구(212)를 제공하는 것이 가능하다. 추가로, 흡입구(211)를 위해 제공되는 포트들의 수가 배기구(212)를 위한 포트들의 수와 동일할 필요는 없다. 예컨대, 본 개시내용의 일 양상에서, 흡입구(211)는 하나의 포트로 구성될 수 있고, 배기구(212)는 2개 이상의 포트들로 구성될 수 있다.
[0028] 도 3은 일 실시예에 따른 유체 전달 장치(300)를 도시한다. 유체 전달 장치(300)에서, 펠티에(Peltier) 디바이스와 같은 TEC(thermoelectric cooler)(310)가 저온 측 플레이트(320)를 통해 FFM(120)에 탑재된다. 일 실시예에서, 저온 측 플레이트(320)는 FEM(120)의 선택적인 탑재 베이스(220)에 커플링된다. TEC(310)는 저온 측 플레이트(320)와 고온 측 플레이트(330) 사이에 포지셔닝된다. 열 교환 시스템(340)이 고온 측 플레이트(330)에 열적으로 커플링된다. 도 3에 도시된 예에서, 열 교환 시스템(340)은 핀-타입 라디에이터(fin-type radiator)(341)에 걸쳐 강제 대류 냉각을 제공하는 공기 유동 매니폴드(342)에 커플링된 핀-타입 라디에이터(341)를 포함하지만, 일반적으로, 임의의 열 교환 방법 또는 방법들의 조합이 채택될 수 있다. 예컨대, 단순한 라디에이터 플레이트, 핀-타입 라디에이터, 강제 대류 시스템(가스 또는 액체 시스템), 및 이들 방법들의 조합들이 활용될 수 있다.
[0029] 일반적으로, TEC(310)는 단일 펠티에 디바이스 또는 복수의 그러한 디바이스들일 수 있다. TEC(310)의 사이징(sizing)은 예상되는 동작 전류들 및 열 부하들에 기반하여 결정될 수 있다. 게다가, 펠티에 디바이스들이 펠티에 디바이스들에 공급되는 전압에 따라 가열기들 또는 냉각기들로서 동작될 수 있기 때문에, TEC(310)와 연관된 FFM(120)의 온도는 열 안정성을 제공하기 위해 필요에 따라 상승 또는 하강될 수 있다. 그러나, 전형적인 동작에서, TEC(310)는 연관된 FFM(120)으로부터 열을 인출하고 고온 측 플레이트(330)로 열을 방출(reject)하도록 동작된다.
[0030] 도 3에 도시된 바와 같이, 단일 FFM(120)이 절연 박스(350) 내에 에워싸인다. 일반적으로, 유체 전달 장치(300)는 여러 개의 유체 전달 장치들(300)이 가스 패널(110) 내에 통합될 수 있게 하는 모듈식 설계로 이루어질 수 있다.
[0031] 도 4는 일 실시예에 따른 유체 전달 장치(400)를 도시한다. 일반적으로, 유체 전달 장치(400)는, 유체 전달 장치(300) 내의 단일 FFM(120) 대신에, 적어도 2개의 FFM들(120)(FFM(120a) 및 FFM(120b))의 탑재를 가능하게 하기 위한 저온 측 플레이트(320)의 사이징을 제외하고, 유체 전달 장치(300)와 유사하다. 도시된 바와 같이, 2개의 선택적인 탑재 베이스들(220a 및 220b)을 통해 단일 저온 측 플레이트(320) 상에 2개의 FFM들(120)이 탑재된다. 사이징의 대응하는 변화들을 제외하고, 그 외에, 유체 전달 장치(400) 내의 컴포넌트들은, 컴포넌트들에 대한 동일한 참조 번호들의 사용에 의해 표시된 바와 같이, 유체 전달 장치(300) 내의 컴포넌트들과 실질적으로 유사하다.
[0032] 게다가, 도 4에서 단일 엘리먼트로서 도시되어 있지만, TEC(310)는 복수의 별개의 엘리먼트들로서 제공될 수 있다. 예컨대, 하나의 TEC(310) 냉각 엘리먼트는 FFM(120a) 바로 아래에 배치될 수 있고, 다른 TEC(310) 냉각 엘리먼트는 FFM(120b) 바로 아래에 배치될 수 있다. TEC(310)를 포함하는 상이한 엘리먼트들은 유체 전달 장치(400)의 원하는 출력 특성들에 따라 일괄적으로 또는 개별적으로 제어될 수 있다.
[0033] 도 4에 도시된 바와 같이, 2개의 FFM들(120)(120a 및 120b)이 절연 박스(350) 내에 에워싸인다. 일반적으로, 유체 전달 장치(400)는 여러 개의 유체 전달 장치들(400)이 가스 패널(110) 내에 통합될 수 있게 하는 모듈식 설계로 이루어질 수 있다. 일반적으로, 절연 박스(350) 내에서 활용될 수 있는 FFM들(120)의 수는 제한되지 않으며, 부가적인 FFM들(120)이 모듈화 설계 방식으로 통합될 수 있다. 예컨대, 3개, 4개, 5개, 6개, 또는 그 초과의 FFM들(120)이 절연 박스(350) 내에 배치될 수 있다. 마찬가지로, 유체 전달 장치(400)의 다양한 모듈화 구현들에서 하나 이상의 TEC들(310)이 활용될 수 있다. 예컨대, 3개, 4개, 5개, 또는 그 초과의 TEC들(310)이 유체 전달 장치(400)와 함께 활용될 수 있다. 게다가, 저온 측 플레이트(320)가 복수의 별개의 모듈식 유닛들로서 제공될 수 있다. 예컨대, 6개의 FFM(120) 실시예에서, FFM들(120)의 3개의 쌍들 각각이 저온 측 플레이트(320)의 분리된 유닛 상에 탑재될 수 있다.
[0034] 도 5는 일 실시예에 따른 유체 전달 장치(500)를 도시한다. 유체 전달 장치(500)에서, 적어도 하나의 FFM(120)이 인클로저 박스(enclosure box)(510) 내에 배치된다. 인클로저 박스(510)는 적어도 하나의 흡입구(511)를 가지며, 그 적어도 하나의 흡입구(511)를 통해 냉각 가스(예컨대, 깨끗한 건조 공기 또는 고 순도 질소)가 공급된다. 인클로저 박스(510)는 적어도 하나의 배기구(512)를 더 포함하며, 적어도 하나의 배기구(512)를 통해, 가열된 또는 고온 가스로서 냉각 가스가 인클로저 박스(510)로부터 인출된다. 흡입구(511)는 인클로저 박스(510) 내의 복수의 개구들로서 제공될 수 있거나, 또는 인클로저 박스(510) 상의 복수의 포트들로서 제공될 수 있다. 흡입구(511)는 선택적으로, 강제되는 냉각 공기를 개구(들) 또는 포트(들)를 통해 공급하기 위해 팬, 임펠러 등을 포함할 수 있다. 마찬가지로, 배기구(512)는 인클로저 박스(510) 내의 복수의 개구들로서 제공될 수 있거나, 또는 인클로저 박스(510) 상의 복수의 포트들로서 제공될 수 있다. 배기구(512)는 선택적으로, 가열된 냉각 공기("고온 가스")를 개구(들) 또는 포트(들)로부터 강제하기 위해 팬, 임펠러 등을 포함할 수 있다. 인클로저 박스(510) 상의 흡입구(들)(511) 및 배기구(들)(512)의 특정 배치는 제한되지 않으며, 도 5에 도시된 바와 같은 이들 양상들의 배치 및 어레인지먼트(arrangement)는 단지 예일 뿐이다. 마찬가지로, 일부 예들에서, 흡입구(511) 또는 배기구(512) 중 어느 하나 또는 둘 모두는 선택적으로, 유체 전달 장치(500) 내의 냉각 가스의 순환을 촉진하기 위해 가스 강제 메커니즘, 이를테면 팬 또는 임펠러를 통합할 수 있다.
[0035] 외측 박스(520)가 인클로저 박스(510)를 둘러싼다. 외측 박스(520)는 냉각 가스가 내부에서 유지되는 실질적으로 밀봉된 구역을 형성한다. 외측 박스(520)는 (배기구(512)를 통해) 인클로저 박스(510)로부터 배기된 냉각 가스를 다시 흡입구(511)로 재순환시키기 위한 유동 경로들을 제공한다.
[0036] 외측 박스(520)는 적어도 하나의 면 상에서 저온 측 플레이트(530)에 열적으로 커플링된다. 열 층(540)이 외측 박스(520)와 저온 측 플레이트(530) 사이의 열적 커플링을 제한하지 않는 방식으로 외측 박스(520)의 외측 표면 상에 공급된다. 열 층(540)은 외측 박스(520)를 덮는 별개의 단열 재료일 수 있거나, 또는 외측 박스(520)의 통합된 부분일 수 있다. 일 실시예에서, 단열 재료는 PTFE이다. 도 5에 도시된 예가 열 층(540)과 외측 박스(520) 사이에 갭 또는 분리를 도시하고 있지만, 열 층(540)은 전체적으로 또는 부분적으로 외측 박스(520)와 직접 접촉할 수 있다.
[0037] 도 5에 도시된 바와 같이, 복수의 TEC들(310)은 저온 측 플레이트(530)와 고온 측 플레이트(550) 사이에 개재된다. 고온 측 플레이트(550)는 열 교환 시스템(560)에 열적으로 커플링된다. 일반적으로, 열 교환 시스템(560)은 유체 전달 장치(300)와 관련하여 위에서 설명된 열 교환 시스템(340)과 실질적으로 유사할 수 있다. 예컨대, 단순한 라디에이터 플레이트, 핀-타입 라디에이터, 강제 대류 시스템(가스 또는 액체 시스템), 및 이들 방법들의 조합들이 열 교환 시스템(560)과 함께 활용될 수 있다.
[0038] 동작에서, FFM들(120)로부터의 열이 인클로저 박스(510) 내에서 순환하는 냉각 가스로 전달된다. 냉각 가스는 FFM들(120)로부터 열을 픽업(pick up)하고, 배기구(512)를 통해 인클로저 박스(510)로부터 배기되지만, 여전히 외측 박스(520) 내에 유지된다. 이어서, 배기된 냉각 가스(이제 FFM들(120)에 의해 가열됨)는 TEC들(310)에 의해 제어되는 온도를 갖는 저온 측 플레이트(530)와 열적으로 접촉하도록 이동된다. 이어서, 배기된 냉각 가스(이제 저온 측 플레이트(530)에 의해 냉각됨)는 외측 박스(520) 내의 재순환 경로를 통해 인클로저 박스(510)의 흡입구(511)로 재공급된다. 냉각 가스로부터 저온 측 플레이트(530)로 전달된 열은 궁극적으로, 열 교환 시스템(560)의 동작을 통해 액체 전달 장치(500) 외부로 인출된다.
[0039] 도 5의 예에 도시된 바와 같이, 6개의 FFM들(120)에 대해 3개의 TEC들(310)이 제공된다. 다른 예들에서, 각각의 FFM(120)에 대해 하나의 TEC(310)가 제공될 수 있거나, 또는 전체 유체 전달 장치(500)에 대해 하나의 TEC(310)가 제공될 수 있다. 게다가, 복수의 TEC들(310)이 공급될 때, 이들 각각은 FFM들(120)의 열 안정성을 유지하기 위해 필요에 따라 개별적으로 제어될 수 있다.
[0040] 게다가, 위에서 제공된 특정 예들이 열전 냉각기들을 활용하지만, 다른 냉각 시스템들, 이를테면, 액체 칠러 시스템들, 증발 냉각기들 등이 또한 고려된다.
[0041] 본 명세서에서, "열적으로 커플링되는"은 열이 실질적인 방해 없이 서로 간에 유동할 수 있는 컴포넌트들을 지칭한다. 열적으로 커플링된 컴포넌트들이 직접 물리적으로 접촉할 수 있거나, 또는 열적으로 커플링된 컴포넌트들 사이에 개재된 컴포넌트들, 이를테면 열 페이스트(thermal paste)들 또는 다른 고 열 전도성 재료들이 있을 수 있다.
[0042] 전술된 바가 본 개시내용의 특정 실시예들에 관한 것이지만, 이들 실시예들이 단지 원리들 및 애플리케이션들을 예시하는 것일 뿐임이 이해될 것이다. 따라서, 첨부된 청구항들에 의해 표현되는 바와 같은, 본 개시내용의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않으면서, 다른 실시예들을 제공하기 위해, 예시적인 실시예들에 다양한 수정들이 이루어질 수 있음이 이해될 것이다.

Claims (15)

  1. 유체 전달 장치로서,
    유체 유량계;
    상기 유체 유량계를 에워싸는 절연 박스(insulated box);
    상기 절연 박스에 커플링된 흡입구 ― 상기 흡입구는 유동되는 냉각 가스 유동을 상기 유체 유량계에 제공함 ―; 및
    상기 절연 박스에 커플링된 배기구
    를 포함하며,
    상기 강제되는 냉각 가스는 상기 배기구로부터 상기 절연 박스에서 빠져나가는,
    유체 전달 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 유체 유량계는 진공 증착 챔버에 프로세스 가스를 공급하도록 구성되는,
    유체 전달 장치.
  3. 프로세스 챔버에 커플링된 가스 패널로서,
    제1 항에 기재된 적어도 하나의 유체 전달 장치를 포함하는,
    프로세스 챔버에 커플링된 가스 패널.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 유체 유량계에 열적으로 커플링된 저온 측 플레이트(cold side plate);
    상기 저온 측 플레이트에 열적으로 커플링된 냉각기 디바이스; 및
    상기 냉각기 디바이스에 열적으로 커플링된 고온 측 플레이트(hot side plate)
    를 더 포함하는,
    유체 전달 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 고온 측 플레이트에 열적으로 커플링된 열 교환 시스템을 더 포함하는,
    유체 전달 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 열 교환 시스템은 상기 고온 측 플레이트에 커플링된 핀-타입 라디에이터(fin-type radiator), 및 상기 핀-타입 라디에이터에 걸쳐 가스를 강제하는 강제 대류 시스템(forced convection system)을 포함하는,
    유체 전달 장치.
  7. 제4 항에 있어서,
    상기 냉각기 디바이스는 열전 냉각기인,
    유체 전달 장치.
  8. 제9 항에 있어서,
    상기 열전 냉각기는 펠티에 디바이스(Peltier device)인,
    유체 전달 장치.
  9. 제4 항에 있어서,
    상기 저온 측 플레이트는 복수의 별개의 모듈식 유닛들로 구성되는,
    유체 전달 장치.
  10. 정밀 가스 패널 내로의 통합을 위한 모듈식 유체 전달 장치로서,
    제1 프로세스 유체를 제공하기 위한 제1 유체 유량계;
    제2 프로세스 유체를 제공하기 위한 제2 유체 유량계;
    상기 제1 유체 유량계 및 상기 제2 유체 유량계가 제1 면 상에서 열적으로 커플링된 저온 측 플레이트;
    상기 제1 면과 대향하는 제2 면 상에서 상기 저온 측 플레이트에 열적으로 커플링된 열전 디바이스;
    상기 열전 디바이스에 열적으로 커플링된 고온 측 플레이트 ― 상기 열전 디바이스는 상기 저온 측 플레이트와 상기 고온 측 플레이트 사이에 배치됨 ―;
    상기 고온 측 플레이트에 커플링되고, 상기 모듈식 유체 전달 장치로부터 열을 방출하도록 구성된 열 교환 시스템; 및
    상기 제1 유체 유량계 및 상기 제2 유체 유량계를 에워싸는 절연 박스
    를 포함하는,
    정밀 가스 패널 내로의 통합을 위한 모듈식 유체 전달 장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 열전 디바이스는 펠티에 디바이스인,
    정밀 가스 패널 내로의 통합을 위한 모듈식 유체 전달 장치.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 열 교환 시스템은 적어도 하나의 팬(fan)을 포함하는 강제 대류 시스템을 포함하는,
    정밀 가스 패널 내로의 통합을 위한 모듈식 유체 전달 장치.
  13. 제10 항에 있어서,
    상기 열 교환 시스템은 핀-타입 라디에이터를 포함하는,
    정밀 가스 패널 내로의 통합을 위한 모듈식 유체 전달 장치.
  14. 유체 전달 장치로서,
    복수의 유체 유량계들;
    상기 복수의 유체 유량계들을 에워싸는 제1 박스;
    상기 제1 박스 상에 배치된 흡입구 ― 상기 흡입구를 통해 냉각 가스가 상기 제1 박스에 진입함 ―;
    상기 제1 박스 상에 배치된 배기구 ― 상기 배기구를 통해 상기 냉각 가스가 상기 제1 박스에서 빠져나감 ―;
    상기 제1 박스를 에워싸고, 순환 경로를 제공하는 제2 박스 ― 상기 배기구로부터의 상기 냉각 가스는 상기 순환 경로를 통해 상기 흡입구로 복귀함 ―;
    상기 제2 박스의 적어도 하나의 면에 열적으로 커플링된 저온 측 플레이트;
    상기 저온 측 플레이트에 열적으로 커플링된 열전 디바이스;
    상기 열전 디바이스에 열적으로 커플링된 고온 측 플레이트 ― 상기 열전 디바이스는 상기 저온 측 플레이트와 상기 고온 측 플레이트 사이에 포지셔닝됨 ―; 및
    상기 고온 측 플레이트에 열적으로 커플링되고, 상기 복수의 유체 유량계들로부터 인출된 열을 방출하도록 구성된 열 교환 시스템
    을 포함하는,
    유체 전달 장치.
  15. 제16 항에 있어서,
    상기 제2 박스 외부 상에 단열 커버를 더 포함하는,
    유체 전달 장치.
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