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KR101773038B1 - 기화기를 갖는 증착장치 및 증착방법 - Google Patents

기화기를 갖는 증착장치 및 증착방법 Download PDF

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KR101773038B1
KR101773038B1 KR1020100073488A KR20100073488A KR101773038B1 KR 101773038 B1 KR101773038 B1 KR 101773038B1 KR 1020100073488 A KR1020100073488 A KR 1020100073488A KR 20100073488 A KR20100073488 A KR 20100073488A KR 101773038 B1 KR101773038 B1 KR 101773038B1
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Abstract

본 발명은 액상의 원료 물질을 기화시켜 피처리물 상에 증착하기 위한 기화기를 갖는 증착장치 및 증착방법에 관한 것이다. 상기 기화기를 갖는 증착장치는, 원료 물질을 공급하는 원료물질 공급부; 상기 원료물질 공급부로부터 원료 물질을 공급받아 기화시키는 기화기; 상기 기화기와 연결되어, 기화된 원료 물질이 피처리물 상에 증착되는 반응공간을 제공하는 반응 챔버; 상기 기화기와 상기 반응 챔버 사이의 연결배관에 잔류하는 이물질을 제거하기 위해 상기 연결배관으로 퍼지 가스를 공급하는 제1 퍼지가스 공급부; 상기 기화기와 연결되어, 상기 연결배관으로 공급된 퍼지 가스를 펌핑하는 배기장치; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에 따르면, 제1 퍼지가스 공급부에 의해 퍼지 가스가 연결배관으로 공급되어, 연결배관 및 기화기 내의 이물질들을 제거하므로, 증착장치 내에 이물질들이 존재하여 공정상의 문제를 야기하는 것을 미연에 방지할 수 있다.

Description

기화기를 갖는 증착장치 및 증착방법 {Depositing apparatus having vaporizer and depositing method}
본 발명은 액상의 원료 물질을 기화시켜 피처리물 상에 증착하기 위한 기화기를 갖는 증착장치 및 증착방법에 관한 것이다.
일반적으로 물질을 박막 형태로 형성하는 방법은 물리적 충돌을 이용하는 스퍼터링 방법과, 기상의 원료 물질을 공급하는 기상증착방법으로 구분된다.
근래에 반도체 소자가 고집적화됨에 따라 조성 및 두께의 균일도와 단차 피복성이 우수한 기상증착방법이 많이 사용되고 있다. 이러한 기상증착방법은 박막을 형성하는데 필요한 원료 물질을 기판이 안착된 반응 챔버에 공급함으로써 기판 상에 원하는 박막을 증착하는 방식이다. 그러나, 박막형성에 사용되는 원료 물질이 기체상태가 아닌 액체상태로 존재하는 경우에는, 액상의 원료 물질을 기화시킨 후에 반응 챔버 내부의 기판 표면까지 이송하게 된다. 따라서, 반응 챔버의 원료 물질 주입구 근처까지는 액체상태로 된 원료 물질을 공급하고, 기화기를 통과하면서 액상의 원료 물질을 기화시켜 공급하는 방법을 사용한다.
이하에서는, 도 1을 참조하여 종래기술의 기화기를 사용하는 증착장치의 개략적인 구성에 대해 설명하기로 한다. 도 1은 종래기술에 따른 기화기를 사용하는 증착장치의 구성도이다.
증착장치는, 기판(도시하지 않음) 상에 박막을 증착하는 공정을 진행하는 반응 챔버(10)와, 액상의 원료 물질(12)을 반응 챔버(10)에 공급하기 위한 원료 공급부(14)와, 원료 물질(12)을 기체 상태로 변환시켜 반응 챔버(10) 내로 공급하는 기화기(16)와, 반응 챔버(10)에 반응가스를 공급하기 위한 반응가스 공급부(52)와, 액상의 원료 물질(12)을 기화기(16)로 이송시키기 위한 캐리어 가스 공급부(42)로 구성된다.
반응 챔버(10)는 박막증착 공정이 진행되도록 진공상태를 유지할 수 있는 밀폐공간으로 형성된다. 도면에 도시하지는 않았지만, 반응 챔버(10)의 내부공간에는 기판이 안착되는 기판 안착대와, 원료 물질 및 반응 가스를 분배시키는 분배장치가 마련되어 있다.
원료 공급부(14)는 액상의 원료 물질(12)이 저장되는 저장탱크(18)와, 원료 물질(12)을 저장탱크(18)로 공급하는 원료 물질 공급원(도시되지 않음)과, 저장탱크(18) 내의 원료 물질(12)을 기화기(16)로 공급하기 위한 제1 캐리어 가스, 예를 들어 Ar(아르곤)을 공급하는 제1 캐리어 가스 공급원(도시되지 않음)을 포함한다. 원료 공급부(14)는 원료 물질(12)의 유량을 제어하는 제1 유량제어기(MFC)(50)를 더 포함할 수 있다.
캐리어 가스 공급부(42)는 기화기(16)에서 기화된 원료 물질을 공급배관을 따라 반응 챔버(10)로 공급하기 위한 제2 캐리어 가스, 예를 들어 Ar을 공급하는 제2 캐리어 가스 공급원(도시되지 않음)과, 제2 캐리어 가스의 유량을 제어하는 제2 유량제어기(MFC)(20)와, 제2 캐리어 가스를 가열하는 제1 가열기(22)를 포함한다.
기화기(16)는 펌핑라인(pumping line)(26)을 통해 배기장치(24)와 연결되어, 기화기(16) 내부의 잔류가스 등은 배기장치(24)에 의해 배기된다. 배기장치(24)에는 진공펌프(도시하지 않음)가 연결된다.
반응 챔버(10)에 반응가스를 공급하기 위한 반응가스 공급부(52)는 반응가스 공급원(도시하지 않음)과, 반응가스의 유량을 제어하기 위한 제3 유량제어기(MFC)(54)와, 반응가스를 가열하기 위한 제 2 가열기(56)를 포함한다.
기화기(16)와 펌핑 라인(26) 사이 및 기화기(16)와 가열기(22) 사이 등에는 유량을 조절할 수 있도록 밸브를 장착하여 사용한다.
이러한 기화기를 갖는 증착장치에서 가장 중요시되는 점은 액상의 원료 물질을 완전히 기체로 기화시켜 반응 챔버(10)로 공급하는 것이다. 만일 기화기(16) 내에서 액상의 원료 물질이 완전히 기화되지 않을 경우, 기화기(16) 및 원료공급라인에 잔류하고 있는 액상의 원료 물질이 열분해되어, 기화기(16) 내부를 오염시키고 원료공급라인 내에 이물질(particle)이 발생되어 공정상의 문제를 일으키게 된다. 또한, 기화기(16)의 오염으로 인해 기화기를 빈번히 교체할 경우 가동율이 감소되고, 그로 인해 제작비용이 증가되는 문제가 발생된다.
따라서, 본 발명은 액상의 원료 물질을 기화시켜 피처리물 상에 증착하기 위한 증착장치에서 기화기 내부 및 원료공급라인에 잔류하는 이물질을 효율적으로 제거할 수 있는 기화기를 갖는 증착장치 및 증착방법을 제공하고자 함에 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 의하면, 기화기를 갖는 증착장치는, 원료 물질을 공급하는 원료물질 공급부; 상기 원료물질 공급부로부터 원료 물질을 공급받아 기화시키는 기화기; 상기 기화기와 연결되어, 기화된 원료 물질이 피처리물 상에 증착되는 반응공간을 제공하는 반응 챔버; 상기 기화기와 상기 반응 챔버 사이의 연결배관에 잔류하는 이물질을 제거하기 위해 상기 연결배관으로 퍼지 가스를 공급하는 제1 퍼지가스 공급부; 상기 기화기와 연결되어, 상기 연결배관으로 공급된 퍼지 가스를 펌핑하는 배기장치; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 연결배관으로 공급된 퍼지가스는 상기 기화기를 거쳐 상기 배기장치에 의해 펌핑되어 배기되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 연결배관에 설치되어, 상기 퍼지 가스가 상기 반응 챔버로 유입되는 것을 차단하는 차단 밸브; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 반응 챔버 내로 퍼지 가스를 공급하여 상기 피처리물 상에 증착되지 않은 원료 물질을 제거하기 위한 제2 퍼지가스 공급부; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 퍼지가스 공급부 및 상기 제2 퍼지가스 공급부는 단일 부재로 통합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 기화기는, 기화공간을 갖는 하우징; 상기 기화공간의 주위에 설치되어 원료 물질을 가열하는 히터; 상기 기화공간의 상부에 설치되어, 원료 물질을 미립화시키기 위해 복수의 미세한 홀을 갖는 필터; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 의하면, 액상의 원료 물질을 기화시켜 피처리물 상에 증착하기 위한 증착방법은, 원료 물질을 기화기 내로 공급하여 기화시키는 단계; 상기 기화기와 연결된 반응 챔버 내로 기화된 원료 물질을 공급하여 피처리물 상에 증착시키는 단계; 상기 기화기와 상기 반응 챔버 사이의 연결배관에 잔류하는 이물질을 제거하기 위해 상기 연결배관으로 퍼지 가스를 공급하는 단계; 상기 퍼지 가스를 펌핑하여 배기시키는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 배기시키는 단계는 상기 퍼지 가스가 상기 기화기를 거쳐 배기되도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 배기시키는 단계 동안 상기 기화기 내로 퍼지 가스를 공급하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 퍼지 가스를 공급하는 단계 동안 상기 퍼지 가스가 상기 반응 챔버 내로 유입되는 것을 차단하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 반응 챔버 내로 퍼지 가스를 공급하여 상기 피처리물 상에 증착되지 않은 원료 물질을 제거하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 연결배관으로 공급되는 퍼지 가스 및 상기 반응 챔버 내로 공급되는 퍼지 가스는 동일한 퍼지가스 공급부에 의해 공급되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 기화시키는 단계는, 상기 원료 물질을 복수의 미세한 홀을 갖는 필터를 통해 통과시켜 미립화시키는 단계; 상기 필터를 통과한 원료 물질을 가열하여 기화시키는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 퍼지가스 공급부에 의해 퍼지 가스가 연결배관으로 공급되어, 연결배관 및 기화기 내의 이물질들을 제거하므로, 증착장치 내에 이물질들이 존재하여 공정 상의 문제를 야기하는 것을 미연에 방지할 수 있다.
또한, 퍼지 가스는 기화기를 통과하므로 기화기 내의 이물질들도 더욱 효과적으로 제거될 수 있어, 기화기의 교체주기를 감소시킬 수 있고, 따라서 기화기의 교체를 위한 시간과 비용을 절감할 수 있다.
또한, 퍼지가스 공급부에 의해 퍼지 가스가 연결배관으로 공급될 때, 기화기 내로도 퍼지 가스가 공급되어 배기장치에 의해 배출됨으로써, 기화기 내의 이물질을 더욱 효과적으로 제거할 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 기화기를 갖는 증착장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기화기를 갖는 증착장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기화기를 갖는 증착장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 증착장치의 기화기의 구성을 나타내는 개략적인 단면도이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기화기를 갖는 증착장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다. 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기화기를 갖는 증착장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
본 발명에 따른 기화기를 갖는 증착장치에서 박막을 증착하는 방법은, 실시예로서 반응 챔버 내에 피처리물(예를 들어, 웨이퍼)을 로딩시킨 후 반응 챔버 내로 원료 물질을 공급하여 피처리물의 표면에 원료 물질의 화학 흡착을 유도하는 A 단계와, 반응 챔버 내에 퍼지 가스를 주입하여 여분의 미흡착 원료 물질을 퍼지(배출)하는 B 단계와, 반응 챔버 내로 반응 가스를 공급하여 피처리물의 표면에 흡착된 원료 물질과의 반응을 유도하여 박막을 증착하는 C 단계와, 반응 챔버 내에 다시 퍼지 가스를 공급하여 반응 부산물 및 미반응 물질을 퍼지(배출)하는 D 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명의 기화기를 갖는 증착장치는 상기 공정에 사용되는 장치로서, 반응 챔버(110), 원료물질 공급부(210), 캐리어가스 공급부(230), 기화기(300), 배기장치(410), 반응가스 공급부(440), 제1 퍼지가스 공급부(450), 제2 퍼지가스 공급부(430)를 포함한다.
반응 챔버(110)는 기화된 원료 물질이 피처리물(101) 상에 증착되는 반응공간을 제공한다. 반응 챔버(110) 내에는 피처리물(101)이 안착되는 안착 수단(130), 이러한 안착 수단(130)과 대향 배치되어 원료 물질, 반응 가스 및 퍼지 가스를 분사하는 가스 분사 수단(120)이 구비된다.
원료물질 공급부(210)는 액상의 원료 물질을 기화기(300)로 공급한다. 원료 물질 공급부(210)는 액상의 원료 물질을 저장하는 원료 저장부(211), 일단이 원료 저장부(211)에 연결되고 타단이 기화기(300)와 연결되는 제1 배관(212), 제1 배관(212)에 설치되어 기화기(300)로 공급되는 원료 물질의 양을 제어하는 제1 밸브(213)를 포함한다. 원료 물질로는 예를 들어, 액상의 TEMAZr을 사용한다.
캐리어가스 공급부(230)는 액상의 원료 물질을 기화기(300)로 이송하기 위한 캐리어 가스를 공급한다. 캐리어 가스 공급부(240)는 캐리어 가스가 저장된 캐리어가스 저장부(231), 일단이 캐리어가스 저장부(231)에 연결되고 타단이 기화기(300)와 연결된 제 2 배관(232), 제 2 배관(232)에 설치되어 기화기(300)로 공급되는 캐리어 가스의 양을 제어하는 제 2 밸브(233)를 포함하여 이루어진다. 캐리어 가스로는 예를 들어, Ar(아르곤)을 사용한다.
기화기(300)는 캐리어 가스에 의해 이송된 액상의 원료 물질을 기화시켜 반응 챔버(110)로 공급한다. 캐리어 가스와 함께 기화기(300) 내로 들어온 원료 물질은 히터와 같은 가열수단에 의해 가열되어 기화된 후, 반응 챔버(110)로 들어가게 된다.
반응 챔버(110)로 들어온 기화된 원료 물질은 안착 수단(130) 상의 피처리물의 표면에 화학 흡착된다(A 단계). 다음에, 반응 챔버(110) 내에서 피처리물의 표면에 흡착되지 않은 원료 물질은 퍼지 가스에 의해 배출될 수 있다(B 단계).
제2 퍼지가스 공급부(430)는 가스 분사 수단(120)에 퍼지 가스를 공급하여 피처리물 상에 흡착되지 않은 기상의 원료 물질을 배출시킨다. 제2 퍼지가스 공급부(430)는 퍼지 가스가 저장된 퍼지가스 저장부(431), 일단이 퍼지가스 저장부(431)와 연결되고 타단이 반응 챔버(110)와 연결된 제3 배관(432), 제3 배관(432)에 설치되어 가스 분사 수단(120)으로 공급되는 퍼지 가스의 양을 조절하는 제3 밸브(433)를 포함한다. 퍼지 가스로는 예를 들어, Ar을 사용한다.
반응 챔버(110) 내의 기상의 원료 물질이 퍼지 가스에 의해 배출된 다음에는, 반응 가스를 공급하여 피처리물의 표면에 흡착된 원료 물질과 반응 가스와의 반응을 유도하여 박막을 형성한다(C 단계).
반응가스 공급부(440)는 반응 챔버(110) 내로 반응 가스를 분사하여 기상의 원료 물질과 반응을 유도한다. 반응 가스 공급부(440)는 반응 가스가 저장된 반응가스 저장부(441), 일단이 반응가스 저장부(441)와 연결되고 타단이 반응 챔버(110)와 연결된 제5 배관(442), 제5 배관(442)에 설치되어 반응 가스의 양을 조절하는 제5 밸브(443)를 포함한다. 실시예에서는 원료 물질인 TEMAZr과 반응하여 ZrO2 박막을 형성하기 위해 반응 가스로 O2를 사용한다.
반응 챔버(110) 내로 반응 가스를 공급하여 피처리물의 표면에 박막을 형성한 다음에는, 반응 챔버(110) 내에 다시 퍼지 가스를 공급하여 반응 부산물 및 미반응 물질을 퍼지(배출)한다(D 단계).
상기 A 단계에서, 기화기(300) 내로 공급되는 액상의 원료 물질이 완전히 기화되지 못하면, 이러한 원료 물질이 열분해되어 이물질(particle)을 형성할 수 있다. 여기서, 이물질에는 잠재적으로 이물질이 될 수 있는 기화되지 않은 액상의 원료 물질도 포함된다. 기화기(300) 내부에 존재하는 이러한 이물질을 제거하기 위해 배기장치(410)를 이용한다.
배기장치(410)는 기화기(300) 내부에 존재하는 이물질을 펌핑하여 제거하는 역할을 한다. 배기장치(410)는 배기펌프(411), 일단이 기화기(300)에 연결되고 타단이 배기펌프(411)와 연결된 배기배관(412), 배기배관(412)에 설치되어 기화기(300)와 배기펌프(411) 사이의 연통을 제어하는 배기밸브(413), 펌핑된 이물질들을 트랩하는 트랩부(414)를 포함한다. 배기장치(410)에 의한 펌핑은 퍼지 단계(B 단계 및 D 단계) 동안에 이루어질 수 있고, 바람직하게는 상기 D 단계 동안에 이루어진다.
한편, 기화기(300)와 반응 챔버(110) 사이를 연결하는 연결배관(421) 내로는 기화된 원료 물질이 공급되는데, 이러한 연결배관(421) 내에도 기화되지 못한 액상의 원료 물질 또는 이미 열분해된 이물질이 존재하게 된다. 이러한 이물질이 연결배관(421)에 존재하게 되면 여러가지 공정상의 문제를 일으키게 된다.
따라서, 본 발명에서는 연결배관(421)에 존재하는 이물질을 제거하기 위한 단계(E 단계)를 추가로 포함한다. 이러한 E 단계는 제1 퍼지가스 공급부(450)에 의해 수행된다.
제1 퍼지가스 공급부(450)는 연결배관(421)에 퍼지 가스를 공급하여 연결배관(421)에 존재하는 이물질을 제거하는 역할을 한다. 제1 퍼지가스 공급부(450)는 퍼지 가스가 저장된 퍼지가스 저장부(451), 일단이 퍼지가스 저장부(451)와 연결되고 타단이 기화기(300)와 연결된 제4 배관(452), 제4 배관(452)에 설치되어 연결배관(421)으로 공급되는 퍼지 가스의 양을 조절하는 제4 밸브(453)를 포함한다. 퍼지 가스로는 예를 들어, Ar을 사용한다.
연결배관(421)에는 차단 밸브(420)가 설치될 수 있다. 차단 밸브(420)는 제1 퍼지가스 공급부(450)에 의해 공급된 퍼지 가스가 반응 챔버(110) 내로 유입되는 것을 차단하는 역할을 한다.
제1 퍼지가스 공급부(450)에 의해 연결배관(421)으로 공급된 퍼지 가스는 배기장치(410)에 의해 펌핑되어 배출되는 것이 바람직하다. 이때, 퍼지 가스는 연결배관(421)을 지나 기화기(300)를 통과하면서 기화기(300) 내부의 이물질도 함께 제거할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
제1 퍼지가스 공급부(450)에 의해 퍼지 가스가 연결배관(421)으로 공급되면, 차단 밸브(420)는 폐쇄되어 퍼지 가스가 반응 챔버(110)로 유입되는 것을 방지한다. 다음에, 퍼지 가스는 연결배관(421) 내에 존재하는 이물질들과 함께 기화기(300)를 통과하게 된다. 퍼지 가스는 배기펌프(411)에 의한 펌핑압력에 의해 기화기(300) 내에 존재하는 이물질들도 함께 끌어와서 트랩부(414)로 들어가게 된다.
제1 퍼지가스 공급부(450)에 의해 퍼지 가스가 공급될 때, 기화기(300) 내로는 캐리어가스 공급부(230)로부터 퍼지 가스로서 Ar이 공급될 수 있다. 기화기(300) 내로 공급된 퍼지 가스는 기화기(300) 내의 이물질들을 끌어와서 연결배관(421)으로 공급된 퍼지 가스와 함께 배기장치(410)에 의해 펌핑되어 배출될 수 있다.
즉, 도 2 내지 도 4를 참조하면, 기화기(300)는 챔버 연결부(330)를 통해 연결배관(421)과 연결되고, 펌핑라인 연결부(340)를 통해 배기장치(410)와 연결될 수 있다. 연결배관(421)에 퍼지 가스가 공급되면, 퍼지 가스는 챔버 연결부(330)를 통해 기화기(300) 내부로 유입되고, 펌핑라인 연결부(340)를 통해 기화기(300)를 빠져나갈 수 있다.
따라서, 연결배관(421)을 통해 기화기(300) 내부로 유입된 퍼지 가스는, 기화기(300)를 빠져나가면서, 기화기(300) 내에 존재하는 이물질들을 기화기(300) 외부로 이끌어낼 수 있다.
이러한 구조로 인하여, 연결배관(421)으로 공급되는 퍼지 가스는 연결배관(421)을 지나 기화기(300)를 통과하면서 기화기(300) 내부의 이물질도 함께 제거할 수 있다.
연결배관(421) 내로 퍼지 가스를 공급하는 상기 E 단계는 배기장치(410)에 의한 펌핑과 함께 이루어질 수 있다. 이와 달리, 상기 E 단계는 피처리물(예를 들어, 웨이퍼)의 교체시간에 이루어질 수 있으며, 다른 적절한 시기에 이루어질 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 실시예에서는 제1 퍼지가스 공급부(450)에 의해 퍼지 가스가 연결배관(421)으로 공급되어, 연결배관(421) 및 기화기(300) 내의 이물질들을 제거하므로, 증착장치 내에 이물질들이 존재하여 공정 상의 문제를 야기하는 것을 미연에 방지할 수 있다. 또한, 퍼지 가스는 기화기(300)를 통과하므로 기화기(300) 내의 이물질들도 더욱 효과적으로 제거될 수 있어 기화기(300)의 교체주기를 감소시킬 수 있고, 따라서 기화기(300)의 교체를 위한 시간과 비용을 절감할 수 있다.
이하에서는, 도 3을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 증착장치의 구성을 설명하기로 한다.
도 3에 도시된 실시예는 도 2의 제1 퍼지가스 공급부(450)와 제2 퍼지가스 공급부(430)가 단일부재로 통합된 것을 제외하고는 도 2의 실시예와 동일하다.
본 실시예에서 퍼지가스 공급부(460)는 반응 챔버(110) 내의 가스 분사 수단(120)에 퍼지 가스를 공급하면서, 동시에 연결배관(421)으로 퍼지 가스를 공급하는 역할도 한다.
퍼지가스 공급부(460)는 퍼지 가스가 저장된 퍼지가스 저장부(461), 일단이 퍼지가스 저장부(461)와 연결되고 타단이 반응 챔버(110)와 연결된 제3 배관(462), 제3 배관(462)에 설치되어 가스 분사 수단(120)으로 공급되는 퍼지 가스의 양을 조절하는 제3 밸브(463), 일단이 퍼지가스 저장부(461)와 연결되고 타단이 기화기(300)와 연결된 제4 배관(464), 제4 배관(464)에 설치되어 연결배관(421)으로 공급되는 퍼지 가스의 양을 조절하는 제4 밸브(465)를 포함한다. 퍼지 가스로는 예를 들어, Ar을 사용한다.
퍼지가스 공급부(460)가 반응 챔버(110) 내로 퍼지 가스를 공급할 때는 제4 밸브(465)는 차단되고, 제3 밸브(463)가 개방된다. 퍼지가스 공급부(460)가 연결배관(421)으로 퍼지 가스를 공급할 때는 제3 밸브(463)는 차단되고, 제4 밸브(465)가 개방된다.
본 실시예에서는 도 2의 제1 퍼지가스 공급부(450)와 제2 퍼지가스 공급부(430)가 하나의 퍼지가스 공급부(460)로 통합됨으로써, 도 2에 도시된 증착장치와 동일한 효과를 달성하면서 장치의 구성을 간단히 할 수 있다.
이하에서는, 도 4를 참조하여 본 발명의 증착장치의 기화기의 구성에 대해 살펴보기로 한다. 도 4는 본 발명의 증착장치의 기화기의 구성을 나타내는 개략적인 단면도이다.
기화기(300)는 하우징(310)과, 하우징(310)의 상부에 위치하며 액상의 원료 물질 및 캐리어 가스, 예를 들어 Ar이 공급되는 주입구(301)와, 액상의 원료 물질이 기화되는 기화공간(311)과, 기화공간(311)의 주변에 설치되며 액상의 원료 물질을 가열하는 히터(320)와, 기화된 원료 물질을 반응 챔버(110)로 공급하기 위한 연결배관(421)과 연결되는 챔버 연결부(330)와, 원료 물질 또는 캐리어 가스를 배기시키기 위하여 배기장치(410)와 연결되는 펌핑라인 연결부(340)를 포함한다.
주입구(301)와 기화공간(311)의 사이에는 오리피스(orifice)(302)가 설치된다. 액상의 원료 물질이 기화기(300)의 주입구(301)에 공급되면, 오리피스(302)를 통과하는 과정에서 압력은 감소하고 유속이 증가하면서, 유체가 팽창하게 된다.
기화공간(311)의 상부에는 필터(350)가 설치된다. 필터(350)에는 복수의 미세한 홀이 설치되어 있어, 주입구(301)를 통해 들어오는 액상의 원료 물질이 필터(350)를 통과하면서 미립화되어 1차 기화가 이루어진다. 실시예에서, 기화공간(311)의 길이는 15 mm이고, 필터(350)에 설치되는 홀은 0.23mm의 직경을 갖는다.
필터(350)를 통과하면서 미립화된 원료 물질은 히터(320)에 의해 가열되어 2차 기화된다. 히터(320)는 기화공간(311)을 전체적으로 둘러싸는 것이 바람직하다.
기화공간(311)의 온도와 압력은 원료 물질의 기화효율에 중요한 영향을 미친다. 실시예에서, 기화공간(311)의 온도는 110 내지 140℃로 유지된다. 기화공간(311)의 압력은 80 내지 120 torr로 유지되어, 기화기(300) 내부로 공급된 원료 물질의 유속을 최적으로 제어하게 된다.
이러한 기화기(300)에 따르면, 기화공간(311)의 상부에 필터(350)가 설치되어 있어, 액상의 원료 물질이 필터(350)를 통과하면서 1차 기화가 이루어지고, 필를 통과한 원료 물질이 히터(320)에 의해 가열되어 2차 기화가 이루어지므로, 액상의 원료 물질의 기화효율을 증대시킬 수 있다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.
110 : 반응 챔버 210 : 원료물질 공급부
230 : 캐리어가스 공급부 300 : 기화기
301 : 주입구 302 : 오리피스
310 : 하우징 311 : 기화공간
320 : 히터 330 : 펌핑라인 연결부
340 : 챔버 연결부 350 : 필터
410 : 배기장치 411 : 배기펌프
413 : 배기밸브 414 : 트랩부
421 : 연결배관 420 : 차단 밸브
430 : 제2 퍼지가스 공급부 440 : 반응가스 공급부
450 : 제1 퍼지가스 공급부 460 : 퍼지가스 공급부

Claims (13)

  1. 기화기를 갖는 증착장치에 있어서,
    원료 물질을 공급하는 원료물질 공급부;
    상기 원료물질 공급부로부터 원료 물질을 공급받아 기화시키는 기화기;
    상기 기화기와 연결되어, 기화된 원료 물질이 피처리물 상에 증착되는 반응공간을 제공하는 반응 챔버;
    상기 기화기와 상기 반응 챔버 사이의 연결배관에 잔류하는 이물질을 제거하기 위해 상기 연결배관으로 퍼지 가스를 공급하는 제1 퍼지가스 공급부;
    상기 기화기와 연결되는 배기장치;
    를 포함하고,
    상기 제1 퍼지가스 공급부는,
    상기 연결배관에 직접 연결되는 것을 특징으로 하는 기화기를 갖는 증착장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연결배관으로 공급된 퍼지가스는 상기 기화기를 거쳐 상기 배기장치에 의해 펌핑되어 배기되는 것을 특징으로 하는 기화기를 갖는 증착장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 연결배관에 설치되어, 상기 퍼지 가스가 상기 반응 챔버로 유입되는 것을 차단하는 차단 밸브;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기화기를 갖는 증착장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 반응 챔버 내로 퍼지 가스를 공급하여 상기 피처리물 상에 증착되지 않은 원료 물질을 제거하기 위한 제2 퍼지가스 공급부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기화기를 갖는 증착장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 기화기는,
    기화공간을 갖는 하우징;
    상기 기화공간의 주위에 설치되어 원료 물질을 가열하는 히터;
    상기 기화공간의 상부에 설치되어, 원료 물질을 미립화시키기 위해 복수의 미세한 홀을 갖는 필터;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 기화기를 갖는 증착장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 기화공간은,
    110℃ 내지 140℃의 온도로 유지되고, 80 torr 내지 120 torr의 압력으로 유지되는 것을 특징으로 하는 기화기를 갖는 증착장치.
  7. 액상의 원료 물질을 기화시켜 피처리물 상에 증착하기 위한 증착방법에 있어서,
    원료 물질을 기화기 내로 공급하여 기화시키는 단계;
    상기 기화기와 연결된 반응 챔버 내로 기화된 원료 물질을 공급하여 피처리물 상에 증착시키는 단계;
    상기 기화기와 상기 반응 챔버 사이의 연결배관에 잔류하는 이물질을 제거하기 위해 상기 연결배관으로 퍼지 가스를 공급하는 단계;
    상기 퍼지 가스를 펌핑하여 배기시키는 단계;
    를 포함하고,
    상기 연결배관은,
    일측이 상기 반응 챔버와 연결되고, 타측이 상기 기화기와 연결되며,
    상기 퍼지 가스는,
    상기 연결배관과 직접 연결되는 퍼지가스 공급부에 의해 상기 연결배관으로 공급되는 것을 특징으로 하는 증착방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 배기시키는 단계는 상기 퍼지 가스가 상기 기화기를 거쳐 배기되도록 하는 것을 특징으로 하는 증착방법.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 배기시키는 단계 동안 상기 기화기 내로 퍼지 가스를 공급하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 증착방법.
  10. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 퍼지 가스를 공급하는 단계 동안 상기 퍼지 가스가 상기 반응 챔버 내로 유입되는 것을 차단하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 증착방법.
  11. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 반응 챔버 내로 퍼지 가스를 공급하여 상기 피처리물 상에 증착되지 않은 원료 물질을 제거하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 증착방법.
  12. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 기화시키는 단계는,
    상기 원료 물질을 복수의 미세한 홀을 갖는 필터를 통해 통과시켜 미립화시키는 단계;
    상기 필터를 통과한 원료 물질을 가열하여 기화시키는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 증착방법.
  13. 기화기를 갖는 증착장치에 있어서,
    원료 물질을 공급하는 원료물질 공급부;
    상기 원료 물질을 기화시키는 기화기;
    상기 기화기와 연결되어, 기화된 원료 물질이 피처리물 상에 증착되는 반응공간을 제공하는 챔버;
    상기 기화기와 상기 챔버 사이의 연결배관으로 퍼지 가스를 공급하는 퍼지가스 공급부; 및
    상기 기화기와 연결되는 배기장치;
    를 포함하고,
    상기 퍼지가스 공급부는,
    상기 연결배관에 직접 연결되는 것을 특징으로 하는 기화기를 갖는 증착장치.
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