KR101388225B1

KR101388225B1 - 증착장치의 기화기

Info

Publication number: KR101388225B1
Application number: KR1020110128057A
Authority: KR
Inventors: 신인철
Original assignee: 주식회사 케이씨텍
Priority date: 2011-12-02
Filing date: 2011-12-02
Publication date: 2014-04-23
Also published as: KR20130061803A

Abstract

본 발명은 증착장치의 기화기에 관한 것으로, 보다 구체적으로 내부로 소스물질과 캐리어가스가 주입되어 혼합된 뒤 배출되는 증착장치의 기화기는 상기 소스물질과 상기 캐리어가스의 주입 경로가 다른 것을 특징으로 한다. 여기서, 상기 기화기 내부에는 히터가 구비되며, 상기 히터는 히터블럭으로 구성되며, 상기 히터블럭은 열선과 상기 열선의 외곽을 감싸는 재킷으로 구성된다. 상기 열선과 상기 재킷 사이에는 이격공간을 형성하고, 상기 이격공간 사이로 상기 캐리어가스가 예열되어 상기 기화기로 공급되는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 재킷에는 상기 기화기 내로 상기 캐리어가스를 공급하는 배출구가 형성되어 있다. 이와 같이 구성하여, 소스물질과 캐리어가스의 주입구를 분리시켜 액상의 소스물질을 완전하게 기화시킬 수 있다.

Description

증착장치의 기화기{Depositing apparatus of the vaporizer}

본 발명은 증착장치의 기화기에 관한 것으로, 보다 구체적으로 소스물질과 캐리어가스의 주입구를 분리시켜 소스물질의 기화효율을 개선한 증착장치의 기화기에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 기판이나 글래스 등의 기판 상에 소정 두께의 박막을 증착하기 위해서는 스퍼터링(sputtering)과 같이 물리적인 충돌을 이용하는 물리 기상 증착법(physical vapor deposition, PVD)과, 화학 반응을 이용하는 화학 기상 증착법(chemical vapor deposition, CVD) 등을 이용한 박막 제조 방법이 사용된다.

여기서, 반도체 소자의 고집적화에 따른 조성 및 두께의 균일도와 단차 피복성이 우수한 화학 기상증착법을 선호한다. 화학 기상증착법으로는 상압 화학 기상 증착법(atmospheric pressure CVD, APCVD), 저압 화학 기상 증착법(low pressure CVD, LPCVD), 플라즈마 유기 화학 기상 증착법(plasma enhanced CVD, PECVD), 유기 금속 화학 기상 증착법(Metal Organic CVD, MOCVD) 등이 있으며, 이 중에서 저온 증착이 가능하고 유기 금속막을 증착할 때 유기 금속 화학 기상 증착법이 많이 사용되고 있다.

상기 유기 금속 화학 기상 증착법은 박막을 형성하는 데 필요한 소스가스을 기판이 안착된 공정챔버에 공급함으로써 기판 상에 원하는 박막을 증착하는 방식이다. 그러나 박막 형성에 사용되는 소스물질이 기체 상태가 아닌 액체상태로 존재하는 경우에, 액체상태의 소스물질을 기화시킨 후에 공정챔버 내에 기판의 표면까지 이송하게 된다. 따라서 공정챔버의 소스물질 주입구 근처까지는 소스물질을 액체상태로 공급하고, 기화기를 통하여 액체상태의 소스물질을 기화시켜 소스가스로 공급하는 방법을 사용한다.

그런데, 종래의 기화기는 액상의 소스물질이 완전하게 기화되지 않고, 액상과 기상의 소스물질이 공정챔버에 유입되어 박막 증착 공정을 진행하게 된다. 공정챔버에 유입된 액상의 소스물질로 인해, 증착박막의 균일성이 저하되고, 증착박막에 이물질이 발생하게 된다. 그리고 소스물질의 완전기화를 위하여 히터를 사용하지만, 기화기의 내부에서 불균일한 온도 분포로 인해, 상대적으로 고온인 영역에서 소스물질이 열분해되어, 국부적으로 기화기 내부에 원하지 않은 박막이 증착되어 기화기의 수명을 단축시키고, 기화기의 교체 주기를 빠르게 하는 문제가 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면 소스물질과 캐리어가스의 주입구를 분리시켜 액상의 소스물질을 완전하게 기화시키는 증착장치의 기화기를 제공하기 위한 것이다.

상술한 본 발명의 실시예들에 따른 내부로 소스물질과 캐리어가스가 주입되어 혼합된 뒤 배출되는 증착장치의 기화기에 있어서, 상기 소스물질과 상기 캐리어가스의 주입 경로가 다른 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 기화기 내부에는 히터가 구비되어 있다. 여기서, 상기 히터는 히터블럭으로 구성되며, 상기 히터블럭은 열선과 상기 열선의 외곽을 감싸는 재킷으로 구성된다. 상기 열선과 상기 재킷 사이에는 이격공간을 형성하고, 상기 이격공간 사이로 상기 캐리어가스가 예열되어 상기 기화기로 공급되는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 재킷에는 상기 기화기 내로 상기 캐리어가스를 공급하는 배출구가 형성되어 있다.

한편, 상기 기화기 외부를 감싸는 하우징을 포함하며, 상기 하우징은 히터를 구비하고 있으며, 상기 하우징에는 상기 캐리어가스가 공급되는 공급 유로가 형성되어, 이를 통해 상기 기화기 내부로 공급된다.

여기서, 상기 캐리어가스는 상기 복수의 히터 열선 사이로 흘러서 공급되는 것을 특징하며, 상기 캐리어가스는 상온으로 공급되며, 불활성 기체인 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성하여, 소스물질과 캐리어가스의 주입구를 분리시켜 액상의 소스물질을 완전하게 기화시킬 수 있다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 소스물질과 캐리어가스의 주입구를 분리시켜 액상의 소스물질을 완전하게 기화시킬 수 있다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착장치의 기화기의 단면도이다.
도2는 도1의 A부분에 대한 확대도이다.
도3 은 본 발명의 다른 실시예에 따른 증착장치의 기화기의 단면도이다.

이하, 도 1내지 도3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 증착장치의 기화기에 대해 상세히 설명하기로 하겠다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착장치의 기화기의 단면도이다.

도1을 참고하면, 증착장치의 기화기는 액상의 소스물질을 공급하는 소스물질 공급부(10), 공급되는 소스물질의 량을 조절하는 컨트롤 밸브(40), 기화기의 외곽을 구성하는 하우징(50), 상기 하우징(50) 상부에 위치하며, 액상의 소스물질을 기체상태로 변환하여 기화기 내부로 주입하는 주입구(30), 상기 하우징(50) 내에 소스가스를 공정챔버로 이송시키는 캐리어가스 공급부(20), 소스가스와 캐리어가스를 가열하는 히터(미도시), 혼합된 소스가스와 캐리어가스가 공정챔버로 나가는 배출구(60)로 구성된다.

상기 소스물질 공급부(10)는 액체 상태의 소스물질을 저장하며, 컨트롤 밸브(40)로 소스물질을 이송한다. 상기 컨트롤 밸브(40)는 소스물질의 양을 조절하여 기화기 내부로 소스물질을 공급한다.

여기서 공급된 액상의 소스물질은 주입구(30)를 통해 통과하면서 기체상태로 변하게 되며, 기체상태인 소스가스는 기화기 내부의 히터에 의해 일정온도까지 가열될 수 있다. 상기 일정온도는 바람직하게 30℃~250℃ 범위에서 가열될 수 있다.

상기 캐리어가스 공급부(20)는 Ar(아르곤)과 같은 불활성 기체를 캐리어가스를 저장하며, 상기 캐리어가스는 상기 기화기에서 기체로 변한 소스가스를 배출구(60)를 통해 공정챔버로 이송하는 역할을 한다. 또한 상기 캐리어가스 공급부(20)는 상기 하우징(50)에 구비된 공급로(80)와 연결되어 있어 상기 캐리어가스를 상기 기화기 내부로 이송할 수 있다.

한편, 종래에는 캐리어가스를 사전에 예열하여 공급하기 위해 별도의 히터가 구비되어야 했다. 그러나 본 발명에는 기화기에 구비된 히터(미도시)를 이용하여 상온의 캐리어가스를 기화기 내부에 공급하면서 상기 히터(미도시)를 이용하여 예열을 함으로써 하나의 히터(미도시)로 소스가스 및 캐리어가스를 가열할 수 있다.

여기서 상기 히터(미도시)는 다수의 히터블럭(70)으로 구성되어 있으며, 보다 구체적인 설명을 하기 위해 도2를 제시한다.

도2는 도1의 A부분에 대한 확대도이다.

도2를 참고하면, 상기 히터블럭(70)은 열선(72)과 히터재킷(71)으로 구성되어 있으며, 상기 열선(72)과 히터재킷(71) 사이에는 이격공간을 형성한다. 또한 상기 히터는 소스가스와 캐리어가스를 가열함으로써, 공정시 요구되는 온도를 균일하게 유지할 수 있다.

여기서, 상기 이격공간과 캐리어가스 공급로(80)가 연결되어 있어 상기 이격공간으로 캐리어가스가 유입되어 예열된 후 상기 히터재킷(71)의 재킷홀(73)를 통해 기화기 내부로 공급된다.

또한, 상기 히터재킷(71)은 상기 열선(72) 주위를 감싸여 보호함으로, 상기 열선(72)에 이물질이 묻는 것을 방지할 수 있다.

도3 은 본 발명의 다른 실시예에 따른 증착장치의 기화기의 단면도이다.

도3을 참고하면, 증착장치의 기화기는 액상의 소스물질을 공급하는 소스물질 공급부(10), 공급되는 소스물질의 량을 조절하는 컨트롤 밸브(40), 기화기의 외곽을 구성하는 하우징(50), 상기 하우징(50) 상부에 위치하며, 액상의 소스물질을 기체상태로 변환하여 기화기 내부로 주입하는 주입구(30), 상기 하우징(50) 내에 소스가스를 공정챔버로 이송시키는 캐리어가스 공급부(20), 소스가스와 캐리어가스를 가열하는 히터(미도시), 혼합된 소스가스와 캐리어가스가 공정챔버로 나가는 배출구(60)로 구성된다.

여기서 공급된 액상의 소스물질은 주입구(30)를 통해 통과하면서 기체상태로 변하게 되며, 기체상태인 소스가스는 상기 하우징(50) 내부의 히터에 의해 일정온도까지 가열될 수 있다. 상기 일정온도는 바람직하게 30℃~250℃ 범위에서 가열될 수 있다.

상기 캐리어가스 공급부(20)는 Ar(아르곤)과 같은 불활성 기체를 캐리어가스를 저장하며, 기화기에서 기체로 변한 소스가스를 배출구(60)를 따라 공정챔버로 보내기 위해서 상기 캐리어가스를 기화기 내부로 공급한다.

여기서 상기 히터(미도시)는 복수의 열선(72)으로 구성되며, 상기 열선(72)은 상기 하우징(50) 내에 구비된다. 상기 열선(72) 사이로 상기 캐리어가스가 공급되는 공급로(80)가 구비되어 있으며, 상기 캐리어가스는 상기 공급로(80)를 통해 유입되면서 상온의 캐리어가스가 예열된 상태로 상기 기화기 내부로 공급될 수 있다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것이다. 또한, 본 발명이 상술한 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 사상은 상술한 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

10 : 소스물질 공급부
20 : 캐리어가스 공급부
30 : 주입구
40 : 컨트롤 밸브
50 : 하우징
60 : 배출구
70 : 히터블럭
71 : 히터재킷
72 : 열선
73 : 재킷홀
80 : 공급로

Claims

내부로 소스물질과 캐리어가스가 주입되어 혼합된 뒤 배출되는 증착장치의 기화기에 있어서,
상기 소스물질과 상기 캐리어가스의 주입 경로가 다른 것을 특징으로 하고,
상기 기화기 내부에는 히터가 구비되고, 하나의 상기 히터에 의해 소스물질 및 캐리어가스를 가열하고,
상기 히터는 히터블럭으로 구성되며, 상기 히터블럭은 열선과 상기 열선의 외곽을 감싸는 재킷으로 구성되고,
상기 열선과 상기 재킷 사이에는 이격공간을 형성하여, 상기 이격공간 사이로 상기 캐리어가스가 예열되어 상기 기화기로 공급되고,
상기 재킷에는 상기 기화기 내로 상기 캐리어가스를 공급하는 재킷홀이 형성되고,
혼합된 상기 소스물질과 상기 캐리어가스는 배출구를 통해 공정챔버로 배출되는 것을 특징으로 하는 증착장치의 기화기.
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제1항에 있어서,
상기 기화기 외부를 감싸는 하우징을 포함하며,
상기 하우징에는 상기 캐리어가스가 공급되는 공급로가 형성되어, 이를 통해 상기 기화기 내부로 공급되는 증착장치의 기화기.
제6항에 있어서,
상기 하우징은 히터를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 증착장치의 기화기.
제7항에 있어서,
상기 캐리어가스는 상기 히터의 복수의 열선 사이로 흘러서 공급되는 것을 특징으로 하는 증착장치의 기화기.
제1항에 있어서,
상기 캐리어가스는 상온으로 공급되는 것을 특징으로 하는 증착장치의 기화기.
제1항에 있어서,
상기 캐리어가스는 불활성 기체인 것을 특징으로 하는 증착장치의 기화기.