KR100289405B1

KR100289405B1 - 반도체화학기상증착장비용증발기의용액공급구조

Info

Publication number: KR100289405B1
Application number: KR1019980024561A
Authority: KR
Inventors: 전유찬
Original assignee: 김영환; 현대반도체 주식회사
Priority date: 1998-06-27
Filing date: 1998-06-27
Publication date: 2001-07-12
Also published as: KR20000003332A

Abstract

본 발명은 반도체 화학기상증착장비용 증발기의 용액공급구조에 관한 것으로, 케이스 바디(12)의 상단부에 4개의 용액주입관(13)을 설치하고, 그 용액주입관(13) 상에 각각 유량조절기(14)를 설치하여, 4개의 용액주입관(14)을 통하여 일정시간 전구체용액을 공급하는 동작을 교대로 실시하도록 함으로써, 종래와 같이 용질의 농도증가 및 석출이 발생되는 것을 차단하여 지속적으로 공정을 재현성있게 실시할 수 있는 효과가 있다.

Description

반도체 화학기상증착장비용 증발기의 용액공급구조{PRECURSOR SUPPLY STRUCTURE FOR EVAPORATOR IN SEMICONDUCTOR CHEMICAL VAPOR DEPOSITOR}

본 발명은 반도체 화학기상증착장비용 증발기의 용액공급구조에 관한 것으로, 특히 공급되는 용액이 원할하게 증발되도록 하여 공정의 재현성을 향상시키도록 하는데 적합한 반도체 화학기상증착장비용 증발기의 용액공급구조에 관한 것이다.

반도체 웨이퍼 제조공정중 메탈 및 캐패시터 제조등의 박막형성공정에서는 최근의 추세인 집적도의 증가에 따른 종횡비가 커지면서 복잡한 형상 및 미세한 구조에 화학기상증착법이 널리 이용되고 있으며, 이러한 화학기상증착법을 수행하는 장비중 전구체(PRECURSOR)인 금속유기화합물을 증발기에서 증발시켜서 반응기 내로 주입시키는 화학기상증착장비에서는 증발기를 필수적으로 사용하게 된다.

상기와 같이 화학기상증착장비에 설치되어 있는 종래 증발기가 도 1에 도시되어 있는 바, 이를 간단히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래 화학기상증착장비용 증발기의 구조를 보인 부분절결사시도로서, 도시된 바와 같이, 종래 화학기상증착장비용 증발기는 내측에 일정공간부(1)가 형성되어 있는 원통형의 케이스 바디(2)와, 그 케이스 바디(2)의 상단부에 삽입설치되어 액체상태의 전구체를 주입하기 위한 용액주입관(3)과, 상기 케이스 바디(2)의 내측 공간부(1)에 고정설치됨과 아울러 상기 용액주입관(3)의 하단부와 일정간격을 두고 설치되어 용액을 가열하여 기화시키기 위한 원판형의 다공질 가열판(5)과, 상기 케이스 바디(2)의 하단부 외측으로 형성되어 가열판(5)에서 기화된 전구체를 반응기로 유입시키기 위한 기체유출관(6)과, 상기 케이스 바디(2)의 상단부 일측에 설치되어 공간부(1) 내측으로 반송기체를 유입시키기 위한 반송가스유입관(7)으로 구성되어 있다.

상기와 같이 구성되어 있는 종래 반도체 화학기상증착장비용 증발기에서는 전구체인 Ba(DPM)₂와 같은 용질을 부틸아세테이트와 같은 용매에 녹여서 전구체용액(9)을 만든다.

그런 다음, 상기 증발기(8)의 케이스 바디(2) 외측에 설치된 히터(미도시)를 이용하여 가열판(5)을 일정온도로 가열한 상태에서 용액주입관(3)을 통하여 가열판(5)의 상면에 전구체용액(9)을 주입한다.

이와 같이 주입된 전구체용액(9)은 가열판(5)에서 가열되어 기화되고, 반송가스유입관(7)으로 유입되는 아르곤가스와 같은 반송가스에 의하여 다공질의 가열판(5)을 통과하여 기체유출관(6)을 통하여 반응기로 주입되고, 이와 같이 주입된 기체는 웨이퍼의 상면에 일정두께의 박막을 형성하게 된다.

그러나, 상기와 같은 종래 반도체 화학기상증착장비용 증발기에서는 가열판(5)으로 공급되는 전구체용액(9)에서 용질에 비하여 용매가 빨리 증발되기 때문에 용질이 많이 잔류하고, 계속공급되는 전구체용액(9)의 농도는 점차증가하여 미처증발되지 못한 전구체 용액이 석출되어 다공질인 가열판(5)의 미세한 홀을 막게 되며, 이와 같은 현상은 일정양을 기화시켜서 반응기로 공급하지 못하여 발생되는 작업의 재현성을 저하시킬뿐만 아니라, 가열판(5)의 잦은 교체에 따른 작업지연 및 제조원가상승을 초래하는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 항상 일정양을 기화시켜서 반응기로 공급하여 작업의 재현성을 향상시키도록 하는데 적합한 반도체 화학기상증착장비용 증발기의 용액공급구조를 제공함에 있다.

도 1은 종래 화학기상증착장비용 증발기의 구조를 보인 부분절결사시도.

도 2는 본 발명 반도체 화학기상증착장비용 증발기의 용액공급구조를 보인 부분절결사시도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

11 : 공간부 12 : 케이스 바디

13 : 용액주입관 14 : 유량조절기

15 : 가열판 16 : 기체유출관

17 : 반송가스유입관

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 내측에 일정크기의 공간부가 형성되어 있는 케이스 바디의 상단부에 용액주입관이 설치되어 있고, 하단부에 기체유출관이 설치되어 있으며, 일측 상단부에 반송가스유입관이 설치되어 있고, 내측에 가열판이 설치되어 있는 반도체 화학기상증착장비용 증발기에 있어서, 상기 용액주입관을 복수개 설치하고, 그 용액주입관 상에 각각 유량조절기를 설치하여서 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 화학기상증착장비용 증발기의 용액공급구조가 제공된다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명 반도체 화학기상증착장비용 증발기의 용액공급구조를 첨부된 도면의 실시예를 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명 반도체 화학기상증착장비용 증발기의 용액공급구조를 보인 부분절결사시도로서, 내측에 일정크기의 공간부(11)가 형성되어 있는 바디 케이스(12)와, 그 케이스 바디(12)의 상단부에 삽입설치되는 4개의 용액주입관(13)들과, 그 용액주입관(13)상에 각각 설치되는 유량조절기(14)와, 상기 케이스 바디(12)의 공간부(11) 내측에 설치되는 다공질의 가열판(15)과, 상기 케이스 바디(12)의 하단부에 설치되는 기체유출관(16)과, 상기 케이스 바디(12)의 상단부 일측에 연결설치되는 반송가스유입관(17)으로 구성되어 있다.

상기와 같이 구성되어 있는 본 발명 용액공급구조를 갖는 반도체 화학기상증착장비용 증발기는 케이스 바디(12)의 외측에 설치된 히터(미도시)에 의하여 케이스 바디(12)의 내측에 설치된 가열판(15)이 일정온도로 가열된 상태에서 1개의 용액주입관(13-1)을 통하여 Ba(DPM)₂와 같은 용질을 부틸아세테이트와 같은 용매에 용해하여 만든 전구체 용액(18-1))을 주입하여 가열판(15)의 상면에 공급되도록 한다.

상기와 같이 공급되는 전구체 용액(18-1)은 기화되고, 반송가스유입관(17)으로 유입되는 아르곤 가스에 의하여 다공질의 가열판(15)을 통과한 다음, 기체유출관(16)을 통하여 반응기(미도시)의 내측으로 유입되면서 웨이퍼에 BST(Ba,Sr)TiO₃)막의 증착이 이루어진다.

상기와 같이 1개의 용액주입관(13-1)을 통하여 일정시간 전구체용액(18-1)의 기화작업을 실시한 다음에는 유량조절기(14-1)를 이용하여 전구체용액의 공급을 차단하고, 근접한 다른 용액주입관(13-2)에 설치된 유량조절기(14-2)를 열어서 전구체용액(18-2)을 가열판(15)에 공급하며 기화작업 및 반응기로의 공급이 지속되도록 한다.

상기와 같은 기화작업이 진행되는 동안에는 이전의 용액주입관(13-1)을 통하여 가열판(15)에 공급되었던 전구체용액(18-2)은 완전히 기화되어 반응기로 공급되어 진다.

상기와 같은 방법으로 4개의 용액주입관(13:13-1,13-2,13-3,13-4)과 4개의 유량조절기(14:14-1,14-2,14-3,14-4)를 이용하여 교대로 전구체용액(18)이 기화되도록 하면서 증착작업을 실시한다.

상기의 실시예에서는 용액주입관(13)이 4개 설치된 것을 예로들어 설명하였으나, 꼭 그에 한정하는 것은 아니고, 교대로 용액을 공급할 수 있도록 적어도 2개 이상의 용액주입관(13)을 설치하면 재현성있는 작업이 가능하다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명 반도체 화학기상증착장비용 증발기의 용액공급구조는 케이스 바디의 상단부에 4개의 용액주입관을 설치하고, 그 용액주입관 상에 각각 유량조절기를 설치하여, 4개의 용액주입관을 통하여 일정시간 전구체용액을 공급하는 동작을 교대로 실시하도록 함으로써, 종래와 같이 용질의 농도증가 및 석출이 발생되는 것을 차단하여 지속적으로 공정을 재현성있게 실시할 수 있는 효과가 있고, 가열판을 자주 교체하지 않아도 되므로 종래와 같이 작업지연이 발생되는 것을 방지할뿐만 아니라, 제조원가가 절감되는 효과가 있다.

Claims

내측에 일정크기의 공간부가 형성되어 있는 케이스 바디의 상단부에 전구체 용액을 주입하기 위한 용액주입관이 설치되어 있고, 하단부에 기체유출관이 설치되어 있으며, 일측 상단부에 반송가스유입관이 설치되어 있고, 내측에 가열판이 설치되어 있는 반도체 화학기상증착장비용 증발기에 있어서, 상기 전구체 용액의 공급을 교대로 실시하여 농도증가 및 석출을 차단할 수 있도록 상기 용액주입관을 복수개 설치하고, 그 용액주입관 상에 각각 전구체 용액의 공급을 조절할 수 있도록 유량조절기를 설치하여서 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 화학기상증착장비용 증발기의 용액공급구조.