KR20100034235A - 반도체 제조 공정용 캐니스터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 상에 막을 형성하기 위한 액체 소스를 미립자 형태로 기화시키는 반도체 제조 공정용 캐니스터에 관한 것으로, 본 발명의 반도체 제조 공정용 캐니스터는 액체 소스가 수용되는 내부 공간을 갖는 용기; 상기 용기의 내부 공간에 수용된 액체 소스를 가스화 시키는 초음파 발생기; 상기 초음파 발생기가 설치되며, 상기 초음파 발생기가 상기 액체 소스의 수면과 항상 일정한 거리를 유지하도록 상기 액체 소스의 수위 변화에 따라 이동되는 플로우트(float)를 포함한다.

Description

반도체 제조 공정용 캐니스터{Canister for a semiconductor manufacturing process}
본 발명은 반도체 제조 장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 기판 상에 막을 형성하기 위한 액체 소스를 미립자 형태로 기화시키는 반도체 제조 공정용 캐니스터에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 장치는 증착, 포토리소그래피, 식각, 화학적 기계적 연마, 세정, 건조 등과 같은 단위 공정들의 반복적인 수행에 의해 제조된다. 상기 단위 공정들 중에서 증착 공정은 반도체 기판 상에 막을 형성하는 공정으로, 최근 반도체 기판 상에 형성되는 패턴이 미세화되고, 패턴의 종횡비(aspect ratio)가 커짐에 따라 점차 중요도가 높아지고 있다.
반도체 기판 상에 막을 형성하는 방법에는 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition ; CVD), 저압 화학 기상 증착(Low Pressure Chemical Vapor Deposition ; LPCVD), 플라즈마 증대 화학 기상 증착(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition ; PECVD), 금속 유기 화학 기상 증착(Metal Organic Chemical Vapor Deposition ; MOCVD)과 같은 통상적인 방법들이 있으며, 최근 주목받고 있는 원자층 증착(Atomic Layer Deposition ; ALD),사이클릭 화학 기상 증착(Cyclic Chemical Deposition ; CCVD), 디지털 화학 기상 증착(Digital Chemical Vapor Deposition ; DCVD), 어드밴스트 화학 기상 증착(Advanced Chemical Vapor Deposition ; ACVD)이 있다.
막 형성 기술들에서는 막의 재료로서 필요한 원소를 기체 상태로 기판 상에 공급한다. 따라서, 기판 상에 필요한 요소만을 공급하는 것이 아니라 유기금속 전구체(metalorganic precursor), 금속 할로겐화물(metal halides) 등과 같은 형태의 반응물로 소스 가스를 기판 상에 공급한다.
일반적으로, 상기 소스 가스는 액체 소스로부터 기화되며, 캐리어 가스에 의해 공정 챔버로 공급된다. 상기 막 형성 기술에서 주요 제어 변수는 증착 온도, 증착 압력, 소스 가스 공급 시간, 퍼지 가스 공급 시간, 소스 가스의 불순물 함 유 정도 및 농도 등이며, 최근 반도체 장치의 집적도가 증가됨에 따라 소스 가스의 안정적인 공급 및 농도 등이 반도체 장치의 박막 증착을 결정하는 주요한 요인으로 대두되고 있다.
상기 소스 가스의 공급 장치에 대한 일 예로서, 미합중국 특허 제6,155,540호(issued to Takamatsu et al.)에는 액상 원료를 기화시켜 기체 상태로 공급하는 장치가 개시되어 있다. 상기 미합중국 특허에 의하면, 화학 기상 증착을 위한 액체 원료는 조절된 유량으로 기화기(vaporizer)로 유입되고, 기화기의 내부 또는 외부에 배치된 초음파 분무장치(ultrasonic atomizing device)에 의해 분무되며, 캐리어 가스에 의해 가열되어 기화된다.
또한, 소스 가스 공급 방법에는 액체 소스 내에서 캐리어 가스를 버블링시켜 소스 가스를 형성하는 방법이 있다. 도 8에는 종래의 캐니스터가 도시되어 있다.
도 8을 참조하면, 밀폐된 용기(30) 내부에는 액체 소스가 수용되어 있으며, 용기(30)의 하부에는 액체 소스(10)를 가열하기 위한 히터(미도시됨)가 배치되어 있다. 캐리어 가스 공급관(32)은 용기(30)의 상부를 관통하여 설치되어 있고, 캐리어 가스 공급관(32)의 단부는 용기(30)에 수용된 액체 소스(10)에 잠겨 있다. 액체 소스(10)는 캐리어 가스 공급관(32)으로부터 공급된 캐리어 가스의 버블링 및 히터에 의한 온도 상승에 의해 기화된다. 그리고 용기(30) 내부에서 형성된 기체 소스(vapor source)는 운반구 가스와 함께 소스 가스 공급관(34)을 통해 공정 챔버(미도시됨)로 공급된다.
그러나, 기존의 버블러는 기포의 크기가 크고 불규칙하기 때문에 액체 소스의 기화 효율이 현저하게 낮고, 기화 발생이 비안정적이고 불균일하다. 특히, 버블링시 액체 소스 표면으로 기포에 의한 액체 소스의 산란 현상이 발생하여 버블링이 균일하지 못하며, 용기의 캐리어 가스 공급관(유입단)과 소스 가스 공급관(유출단)의 압력 변동이 심하면 용기 내부에서 버블링된 소스 가스의 흐름이 불균일하게 된다. 이는 곧 반도체 제조를 위한 기판 상에 형성되는 박막이 불균일하게 되는 문제점으로 직결된다.
본 발명은 안정적이고 균일한 기체 소스의 공급이 가능한 반도체 제조 공정 용 캐니스터를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명은 고농도의 소스 가스 공급이 가능한 반도체 제조 공정용 캐니스터를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명은 기체 소스(vapor source)의 미립자 크기 및 양을 제어할 수 있는 반도체 제조 공정용 캐니스터를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 반도체 제조 공정용 캐니스터는 액체 소스가 수용되는 내부 공간을 갖는 용기; 상기 용기의 내부 공간에 수용된 액체 소스를 가스화 시키는 초음파 발생기; 상기 용기의 내부 공간에서 형성된 소스 가스가 외부로 배출되는 배기포트; 및 상기 용기의 내부 공간으로 운반 가스가 주입되는 공급포트를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 초음파 발생기가 설치되며, 상기 초음파 발생기가 상기 액체 소스의 수면과 항상 일정한 거리를 유지하도록 상기 액체 소스의 수위 변화에 따라 이동되는 이동부재를 더 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 이동부재는 상기 용기에 담긴 액체 소스의 부력에 의해 띄워지는 플로우트(float)를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 이동부재는 상기 플로우트가 상기 액체 소스의 수위 변화에 따라 상하 방향으로 이동되도록 상기 플로우트를 안내하는 가이드를 더 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 플로우트는 상기 액체 소스의 수면에 떠있는 부력부와; 상기 부력부와 연결되고, 상기 액체 소스에 잠겨지는 그리고 상기 초음파 발생기가 설치되는 잠수부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 잠수부는 상기 액체 소스가 상기 초음파 발생기로 제공되도록 다수의 개구들을 갖는다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 이동부재는 상기 액체 소스의 수위 변화를 감지하는 감지부; 상기 초음파 발생기가 설치되는 지지판; 및 상기 감지부로부터 제공받은 상기 액체 소스의 수위 변화에 따라 상기 지지판의 높이를 조절하는 위치 조절부를 포함한다.
본 발명의 반도체 제조 공정용 캐니스터는 액체 소스가 수용되는 내부 공간을 갖는 용기; 상기 용기의 내부 공간에 수용된 액체 소스를 가스화 시키는 초음파 발생기; 상기 초음파 발생기가 설치되며, 상기 초음파 발생기가 상기 액체 소스의 수면과 항상 일정한 거리를 유지하도록 상기 액체 소스의 수위 변화에 따라 이동되는 플로우트(float)를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 플로우트는 상기 액체 소스의 수면에 떠 있는 상부 몸체와; 상기 상부 몸체와 연결되고, 상기 액체 소스의 수면 아래로 잠겨지는 그리고 상기 초음파 발생기가 설치되는 하부 몸체를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 하부 몸체에는 다수의 관통공들이 형성된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 반도체 제조 공정용 캐니스터는 상기 용기 의 내부 공간에서 형성된 소스 가스가 외부로 배출되는 배기포트; 상기 용기의 내부 공간으로 운반 가스가 주입되는 공급포트; 및 상기 배기포트에 설치되는 필터를 포함한다.
이와 같은 본 발명은 안정적이고 지속적인 소스 가스 공급이 가능한 각별한 효과를 갖는다.
또한, 본 발명은 고농도의 소스 가스 공급이 가능한 각별한 효과를 갖는다.
또한, 본 발명은 초음파 발생 주파수, 출력 제어에 의한 미립자의 크기 및 양을 용이하게 제어할 수 있는 각별한 효과를 갖는다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 7을 참조하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다. 상기 도면들에 있어서 동일한 기능을 수행하는 구성요소에 대해서는 동일한 참조번호가 병기되어 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 제조 공정용 캐니스터의 사시도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 제조 공정용 캐니스터의 정단면도이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 제조 공정용 캐니스터의 평단면도이 다. 도 4는 이동부재를 보여주는 사시도이다.
본 발명의 반도체 제조 공정용 캐니스터는 웨이퍼상에 증착되는 박막의 원료 물질이 되는 액체 소스를 초음파 발생기를 이용하여 소스 가스화하기 위한 것이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 캐니스터(1)는 용기(100), 초음파 발생기(200), 이동부재(300)를 포함한다.
용기(100)는 밀폐된 용기로써, 그 내부에는 기판상에 막을 형성하기 위한 액체 소스(10)가 수용된다. 용기(100)의 커버(110)에는 캐리어 가스 및 퍼지 가스로 사용되는 불활성 가스(본 발명에서는 질소가스 또는 헬륨 가스가 사용됨)가 공급되는 제1 공급관(12)이 연결되는 공급포트(112)와, 용기(100) 내부에서 만들어진 소스 가스가 빠져나가는 그리고 제2 공급관(14)이 연결되는 배기포트(114)가 설치된다. 제1 공급관(12)은 단부가 용기에 수용된 액체 소스(10)에 잠겨 지도록 용기(100)의 공급 포트(112)를 통해 설치될 수 있다. 배기 포트(114)에는 필터(116)가 설치된다. 필터(116)는 작은 입자의 미립자(소스 가스)만 통과시키고, 큰 입자의 소스가스는 응축시켜 다시 용기로 떨어지도록 하였다.
초음파 발생기(200)는 용기(100)의 내부 공간에 수용된 액체 소스(10)를 가스화 시키는 진동자를 포함한다. 초음파 발생기(200)의 발진 주파수 및 초음파 출력 등은 용기(100) 외부에 설치된 초음파 구동부(290)에 의해 제어된다. 이처럼, 본 발명은 초음파 발생기(200)를 조절하여 공정 조건 등에 따라 소스 가스의 미립자 크기 및 미립자 양을 용이하게 조절할 수 있다.
이동부재(300)는 초음파 발생기(200)가 액체 소스의 수면과 항상 일정한 거 리를 유지하도록 액체 소스의 수위 변화에 따라 이동된다. 이동 부재(300)는 용기(100)에 담긴 액체 소스의 부력에 의해 띄워지는 플로우트(float)(310)와, 플로우트(310)가 액체 소스의 수위 변화에 따라 상하 방향으로만 이동되도록 플로우트(310)의 상하 이동을 안내하는 가이드(320)를 포함한다. 가이드(320)는 용기(100)의 양측에 수직하게 설치되는 막대 형상으로 이루어지며, 플로우트(310)는 양단에 가이드가 끼워지는 가이드홀(319)을 갖는다.
플로우트(310)는 액체 소스의 수면에 떠있는 상부몸체에 해당되는 부력부(312)와, 부력부(312)와 연결되고, 액체 소스에 잠겨지는 하부몸체에 해당되는 잠수부(314)를 포함한다. 잠수부(314)에는 초음파 발생기(200)가 설치된다. 잠수부(314)는 액체 소스가 초음파 발생기(200)로 제공되도록 다수의 개구(316)들을 갖는다. 플로우트(310)는 액체 소스의 밀도, 부력, 초음파 발생기의 무게 등의 특성에 따라 초음파 발생기(200)와 액체 소스의 수면과의 거리를 수 밀리에서 수십 밀리로 유지할 수 있도록 형성할 수 있다.
이처럼, 본 발명의 캐니스터(1)는 액체 소스의 용량이 감소되어 수위가 변경되어도 초음파 발생기(200)와 액체 소스의 수면(액면)과의 거리를 항상 일정하게 유지할 수 있고, 따라서 초음파 발생기(200)와 액면과의 거리 차이에 따라 미립자 발생량이 변화되는 것을 방지할 수 있는 각별한 효과를 갖는다.
본 발명의 이동부재(300)는 액체 소스(10)의 비중보다 작게 제작됨으로써 부력에 의해 수면 가까이 상승된 상태에 위치된다. 예컨대, 인위적 또는 자연적으로 용기(100) 내부의 액체 소스 수위가 낮아질 경우 초음파 발생기(200)도 이동부 재(300)와 함께 부력에 의해 이동되어 낮아진 수면 근처에 위치된다. 따라서, 용기(100) 내부의 액체 소스의 수위가 변화되더라도 초음파 발생기(200)가 이동부재(300)와 함께 상하 이동되어 변화된 수면 근처에 잠긴 상태로 위치되기 때문에 언제나 일정하게 그리고 균일하게 액체 소스를 기체화할 수 있게 된다.
도 5 및 도 6은 플로우트(float)의 변형예를 보여주는 사시도 및 단면도이다. 도 5 및 도 6에서와 같이 플로우트(310a)는 상부몸체인 부력부(312a)를 링 형태로 구현할 수도 있다.
도 7은 이동 부재의 다른 예가 적용된 반도체 제조 공정용 캐니스터의 정단면도이다.
도 7에 도시된 캐니스터는 구동장치를 이용한 이동부재를 포함한다.
이동부재(300a)는 액체 소스의 수위 변화를 감지하는 감지부(340), 초음파 발생기(200)가 설치되는 지지판(350), 감지부(340)로부터 제공받은 액체 소스의 수위 변화에 따라 지지판(350)의 높이를 조절하는 위치 조절부(360)를 포함한다. 감지부(340)는 용기 내부에 채워져 있는 액체 소스의 수위를 감지하기 위한 센서로써, 다양한 레벨 감지 센서가 적용될 수 있다. 이렇게 감지부(340)에서 감지된 액체 소스의 수위값은 위치 조절부(360)로 제공된다. 위치 조절부(360)는 용기(100)의 상부에 설치되는 모터(362), 모터(362)에 의해 구동되는 리드스크류(364), 그리고 리드스크류(364)의 반대측에 설치되는 가이드바(366)를 포함한다. 지지판(350)은 가이드바(366)와 리드스크류(364)에 설치되어 모터(362) 구동에 의해 회전되는 리드스크류(364)를 따라 상하 방향으로 위치 이동되면서 항상 액체 소스의 수면 아 래에 위치하게 된다.
도면에는 도시하지 않았지만, 캐니스터(1)는 하부에 용기에 수용된 액체 소스를 가열하기 위한 히터가 구비될 수 있다.
이상에서, 본 발명에 따른 캐니스터의 구성 및 작용을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 제조 공정용 캐니스터의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 제조 공정용 캐니스터의 정단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 제조 공정용 캐니스터의 평단면도이다.
도 4는 이동부재를 보여주는 사시도이다.
도 5 및 도 6은 플로우트(float)의 변형예를 보여주는 사시도 및 단면도이다.
도 7은 이동 부재의 다른 예가 적용된 반도체 제조 공정용 캐니스터의 정단면도이다.
도 8은 종래의 캐니스터를 보여주는 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
100 : 용기
200 : 초음파 발생기
300 : 이동부재

Claims (11)

  1. 반도체 제조 공정용 캐니스터에 있어서:
    액체 소스가 수용되는 내부 공간을 갖는 용기;
    상기 용기의 내부 공간에 수용된 액체 소스를 가스화 시키는 초음파 발생기;
    상기 용기의 내부 공간에서 형성된 소스 가스가 외부로 배출되는 배기포트; 및
    상기 용기의 내부 공간으로 운반 가스가 주입되는 공급포트를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 공정용 캐니스터.
  2. 제1항에 있어서:
    상기 초음파 발생기가 설치되며, 상기 초음파 발생기가 상기 액체 소스의 수면과 항상 일정한 거리를 유지하도록 상기 액체 소스의 수위 변화에 따라 이동되는 이동부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 공정용 캐니스터.
  3. 제2항에 있어서:
    상기 이동부재는
    상기 용기에 담긴 액체 소스의 부력에 의해 띄워지는 플로우트(float)를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 공정용 캐니스터.
  4. 제3항에 있어서:
    상기 이동부재는
    상기 플로우트가 상기 액체 소스의 수위 변화에 따라 상하 방향으로 이동되도록 상기 플로우트를 안내하는 가이드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 공정용 캐니스터.
  5. 제3항에 있어서:
    상기 플로우트는
    상기 액체 소스의 수면에 떠있는 부력부와;
    상기 부력체와 연결되고, 상기 액체 소스에 잠겨지는 그리고 상기 초음파 발생기가 설치되는 잠수부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 공정용 캐니스터.
  6. 제4항에 있어서:
    상기 잠수부는
    상기 액체 소스가 상기 초음파 발생기로 제공되도록 다수의 개구들을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 공정용 캐니스터.
  7. 제2항에 있어서:
    상기 이동부재는
    상기 액체 소스의 수위 변화를 감지하는 감지부;
    상기 초음파 발생기가 설치되는 지지판; 및
    상기 감지부로부터 제공받은 상기 액체 소스의 수위 변화에 따라 상기 지지판의 높이를 조절하는 위치 조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 공정용 캐니스터.
  8. 반도체 제조 공정용 캐니스터에 있어서:
    액체 소스가 수용되는 내부 공간을 갖는 용기;
    상기 용기의 내부 공간에 수용된 액체 소스를 가스화 시키는 초음파 발생기;
    상기 초음파 발생기가 설치되며, 상기 초음파 발생기가 상기 액체 소스의 수면과 항상 일정한 거리를 유지하도록 상기 액체 소스의 수위 변화에 따라 이동되는 플로우트(float)를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 공정용 캐니스터.
  9. 제8항에 있어서:
    상기 플로우트는
    상기 액체 소스의 수면에 떠 있는 상부 몸체와;
    상기 상부 몸체와 연결되고, 상기 액체 소스의 수면 아래로 잠겨지는 그리고 상기 초음파 발생기가 설치되는 하부 몸체를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 공정용 캐니스터.
  10. 제9항에 있어서:
    상기 하부 몸체에는 다수의 관통공들이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 공정용 캐니스터.
  11. 제8항에 있어서:
    상기 반도체 제조 공정용 캐니스터는
    상기 용기의 내부 공간에서 형성된 소스 가스가 외부로 배출되는 배기포트;
    상기 용기의 내부 공간으로 운반 가스가 주입되는 공급포트; 및
    상기 배기포트에 설치되는 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 공정용 캐니스터.
KR1020080093263A 2008-09-23 2008-09-23 반도체 제조 공정용 캐니스터 KR101003304B1 (ko)

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