KR100319882B1 - CVD apparatus having a unit for delivering source gases to a chamber - Google Patents
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Abstract
본 발명은 챔버에 소스가스들을 공급시키기 위한 장치를 갖는 화학기상증착 장비에 관한 것으로, 바리움(Ba)을 함유하는 소스물질, 스트론티움(Sr)을 함유하는 소스물질, 및 타이타늄(Ti)을 함유하는 소스물질을 기체상태로 변화시키어 밀폐된 챔버 내부로 주입시키는 소스가스 공급장치를 갖는 화학기상증착 장비에 있어서, 소스가스 공급장치는 챔버에 병렬 접속된 복수의 기화기를 구비하여, 바리움(Ba)을 함유하는 소스물질 및 스트론티움(Sr)을 함유하는 소스물질은 복수의 기화기중 하나의 기화기를 통하여 기화되고 타이차늄(Ti)을 함유하는 소스물질은 다른 기화기를 통하여 기화되는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a chemical vapor deposition apparatus having a device for supplying source gases to a chamber, comprising a source material containing barium (Ba), a source material containing strontium (Sr), and titanium (Ti). In a chemical vapor deposition apparatus having a source gas supply device for converting a source material to a gaseous state and injecting it into a closed chamber, the source gas supply device includes a plurality of vaporizers connected in parallel to the chamber, and the barium (Ba Source material containing c) and source material containing strontium (Sr) are vaporized through one vaporizer of the plurality of vaporizers, and the source material containing titanium (Ti) is vaporized through another vaporizer. do.
Description
본 발명은 반도체소자를 제조하는 데 사용되는 장비에 관한 것으로, 특히 챔버에 소스가스를 공급시키기 위한 장치를 갖는 화학기상증착(chemical vapor deposition; 이하 'CVD'라 함) 장비에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to equipment used to manufacture semiconductor devices, and more particularly, to chemical vapor deposition (hereinafter referred to as CVD) equipment having a device for supplying a source gas to a chamber.
반도체소자의 물질막을 형성하는 방법으로 CVD 공정 또는 스퍼터링 공정이널리 이용되고 있다. CVD 공정은 스퍼터링 공정에 비하여 단차도포성이 우수하고, 막질의 특성을 조절하기가 용이하므로 널리 사용되고 있다. 이러한 CVD 공정은 소정의 온도로 가열된 반도체기판이 위치하는 챔버 내부로 반응 가스, 즉 소스 가스를 주입하여 상기 소소 가스를 분해시킴으로써 반도체기판 상에 원하는 물질막을 형성한다. 이때, 소스 가스의 주입량을 일정하게 유지하여야 재현성 있는 공정이 이루어진다. 특히, CVD 공정은 유전체막을 형성하는 데 있어서 매우 각광을 받는 공정이다.As a method of forming a material film of a semiconductor device, a CVD process or a sputtering process is widely used. The CVD process is widely used because of superior step coating properties and easy control of film quality as compared to the sputtering process. The CVD process injects a reaction gas, that is, a source gas, into a chamber in which a semiconductor substrate heated to a predetermined temperature is located to decompose the source gas to form a desired material film on the semiconductor substrate. At this time, the reproducible process is performed only when the injection amount of the source gas is kept constant. In particular, the CVD process is very popular in forming a dielectric film.
유전체막은 DRAM과 같은 반도체 기억소자의 셀 커패시터를 형성하는 데 필수적으로 사용된다. 특히, 1Giga 이상의 고집적 DRAM를 제조하기 위해서는 유전상수가 높은 물질막, 예컨대 BST((Ba,Sr)TiO3)막, PZT(Pb(Zr,Ti)O3)막, 또는 SBT(SrBi2Ti2O9)막과 같은 고유전체막이 요구된다. 이는, 제한된 셀 면적 내에 높은 용량을 갖는 커패시터를 형성함으로써 저전압에서의 셀 동작 특성 및 소프트 에러 발생률(SER)을 개선시킬 수 있기 때문이다. 상기한 고유전체막, 특히 BST막을 형성하기 위한 CVD 챔버에 소스가스를 공급시키기 위한 장치들이 Peter C. Van BUSKIRK 등(JJAP. Vol. 35, 1996, pp.2520-2525) 및 Mikio YAMAMUKA 등(JJAP. Vol. 35, 1996, pp.2530-2535)에 의해 발표된 바 있다.The dielectric film is essentially used to form cell capacitors of semiconductor memory devices such as DRAMs. In particular, in order to fabricate 1 Giga or more high-density DRAM, a material film having a high dielectric constant, such as a BST ((Ba, Sr) TiO 3 ) film, a PZT (Pb (Zr, Ti) O 3 ) film, or SBT (SrBi 2 Ti 2) A high dielectric film such as O 9 ) film is required. This is because by forming a capacitor having a high capacitance within the limited cell area, it is possible to improve the cell operating characteristics and the soft error occurrence rate (SER) at low voltage. Apparatuses for supplying the source gas to the CVD chamber for forming the high dielectric film, in particular the BST film, are described by Peter C. Van BUSKIRK et al. (JJAP. Vol. 35, 1996, pp.2520-2525) and Mikio YAMAMUKA et al. (JJAP Vol. 35, 1996, pp. 2530-2535).
도 1은 Peter C. Van BUSKIRK 등이 발표한 종래의 CVD 장비의 구성도이다.1 is a block diagram of a conventional CVD equipment published by Peter C. Van BUSKIRK.
도 1을 참조하면, 서로 다른 소스물질(소스A, 소스B, 및 소스C)이 각각 담겨져 있는 제1 내지 제3 탱크(1, 3 및 5)로부터 배출되는 각 소스물질은 하나의 액체혼합기(7) 내에서 혼합된다. 상기 혼합된 각 소스물질은 하나의 유량제어기(9)를 통하여 일정 유량으로 조절되고, 적절한 온도로 가열된 하나의 기화기(11)로 공급된다. 상기 기화기(11)로 주입된 혼합 소스물질들은 기화기(11)로 유입되는 운송가스, 예컨대 아르곤 가스에 의해 가스 상태로 CVD 챔버(13)로 주입된다. 상기 CVD 챔버(13)로 주입된 혼합 가스들은 분해되어 CVD 챔버(13) 내에 놓인 반도체기판 상에 소정의 물질막이 형성된다.Referring to FIG. 1, each of the source materials discharged from the first to third tanks 1, 3, and 5 each containing different source materials (source A, source B, and source C) may be one liquid mixer. 7) mixed within. Each of the mixed source materials is controlled at a constant flow rate through one flow controller 9 and is supplied to one vaporizer 11 heated to an appropriate temperature. The mixed source materials injected into the vaporizer 11 are injected into the CVD chamber 13 in a gaseous state by a transport gas, such as argon gas, which flows into the vaporizer 11. The mixed gases injected into the CVD chamber 13 are decomposed to form a predetermined material film on the semiconductor substrate placed in the CVD chamber 13.
도 2는 Mikio YAMAMUKA 등이 발표한 또 다른 종래의 CVD 장비의 구성도이다.Figure 2 is a block diagram of another conventional CVD equipment published by Mikio YAMAMUKA.
도 2를 참조하면, 바리움(Ba)을 함유하는 소스물질이 담겨져 있는 제1 탱크(1)로부터 배출되는 바리움 소스물질은 제1 유량제어기(LMFC1; 27a)를 통하여 일정량으로 배출되고, 스트론티움(Sr)을 함유하는 소스물질이 담겨져 있는 제2 탱크(23)로부터 배출되는 스트론티움 소스물질은 제2 유량제어기(LMFC2; 27b)를 통하여 일정량으로 배출된다. 또한, 타이타늄(Ti)을 함유하는 소스물질이 담겨져 있는 제3 탱크(25)로부터 배출되는 타이타늄 소스물질은 제3 유량제어기(LMFC3; 27c)를 통하여 일정량으로 배출된다. 상기 제1 내지 제3 유량제어기(27a, 27b, 27c)로부터 일정량으로 배출되는 각 소스물질은 서로 혼합되어 적절한 온도로 가열된 하나의 기화기(29)로 주입된다. 그리고, 상기 기화기(29)로 주입된 혼합 소스물질들은 기화기(29)로 유입되는 운송가스에 의해 가스 상태로 CVD 챔버(31)로 주입된다. 이에 따라, CVD 챔버(31) 내로 로딩된 반도체기판 상에 BST막이 형성된다.Referring to FIG. 2, the barium source material discharged from the first tank 1 containing the source material containing barium Ba is discharged in a predetermined amount through the first flow controller LMFC1 27a and strontium. The strontium source material discharged from the second tank 23 containing the source material containing (Sr) is discharged in a predetermined amount through the second flow controller (LMFC2) 27b. In addition, the titanium source material discharged from the third tank 25 containing the source material containing titanium (Ti) is discharged in a predetermined amount through the third flow controller (LMFC3) 27c. Each source material discharged in a predetermined amount from the first to third flow controllers 27a, 27b, and 27c is mixed with each other and injected into one vaporizer 29 heated to an appropriate temperature. In addition, the mixed source materials injected into the vaporizer 29 are injected into the CVD chamber 31 in a gas state by a transport gas flowing into the vaporizer 29. As a result, a BST film is formed on the semiconductor substrate loaded into the CVD chamber 31.
상기 도 1 및 도 2에서 설명한 종래의 기술에 따르면, 적어도 2가지 이상의 소스물질이 혼합되어 하나의 기화기에 유입되고, 상기 혼합된 소스물질은 기화기를 통하여 CVD 챔버로 주입된다. 이때, 각 소스물질, 예컨대 바리움을 함유하는 소스물질, 스트론티움을 함유하는 소스물질, 및 타이타늄을 함유하는 소스물질이 서로 다른 열적 특성을 갖는 경우에 기화기가 막히거나, 기화기 내부에 상기 소스물질중의 적어도 어느 하나가 침적되어 파티클(particle)이 생성될 수 있다.According to the prior art described with reference to FIGS. 1 and 2, at least two or more source materials are mixed and introduced into one vaporizer, and the mixed source materials are injected into the CVD chamber through the vaporizer. At this time, when each source material, for example, a source material containing barium, a source material containing strontium, and a source material containing titanium have different thermal characteristics, the vaporizer is blocked or the source material inside the vaporizer. At least one of the particles may be deposited to generate particles.
도 3은 바리움을 함유하는 소스물질, 스트론티움을 함유하는 소스물질, 및 타이타늄을 함유하는 소스물질이 각각 Ba(DPM)2/tetraglyme, Sr(DPM)2)/tetraglyme, 및 Ti(DPM)2(O-i-C3H7)2인 경우에, 각 소스물질의 온도에 따른 기화특성을 보여주는 그래프이다. 여기서, 가로축은 온도를 나타내고, 세로축은 각각의 온도로 가열된 소스물질들의 초기중량에 대한 잔류 소스물질의 중량비를 나타낸다.3 shows that the source material containing barium, the source material containing strontium, and the source material containing titanium are Ba (DPM) 2 / tetraglyme, Sr (DPM) 2 ) / tetraglyme, and Ti (DPM), respectively. In the case of 2 (OiC 3 H 7 ) 2 , it is a graph showing the vaporization characteristics according to the temperature of each source material. Here, the horizontal axis represents the temperature and the vertical axis represents the weight ratio of the residual source material to the initial weight of the source materials heated to each temperature.
도 3을 참조하면, 타이타늄을 함유하는 소스물질(Ti(DPM)2(O-i-C3H7)2)은 약 200℃ 근처에서 기화가 시작되어 약 270℃ 근처에서 기화가 종료됨을 알 수 있다. 반면에, 바리움을 함유하는 소스물질(Ba(DPM)2/tetraglyme)은 약 150℃에서 서서히 기화가 시작되어 약 380℃에서 기화가 종료되고, 스트론티움을 함유하는 소스물질(Sr(DPM)2)/tetraglyme)은 약 150℃에서 서서히 기화가 시작되어 약 420℃에서 기화가 종료됨을 알 수 있다. 또한, 각 소스물질의 분해온도 역시 기화온도와 관련성을 갖는다. 즉, 타이타늄을 함유하는 소스물질은 바리움 및 스트론티움을 함유하는 소스물질에 비하여 분해온도가 낮다. 따라서, 하나의 기화기를 사용하여 서로 다른 열적 특성을 갖는 2가지 이상의 소스물질을 가스 상태로 변화시키는 종래의 소스가스 공급장치는 상기 하나의 기화기의 온도를 최적화하기가 어렵다. 예를들면, 기화기의 온도를 약 240℃로 조절하는 경우에 기화기 내에서 타이타늄 소스물질이 분해됨과 동시에 기화되어 기화기가 막히는 현상이 발생할 수 있다. 한편, 기화기의 온도를 약 230℃로 조절하는 경우에 타이타늄 소스물질은 분해되지 않고 정상적으로 기화하는 반면에, 바리움 및 스트론티움을 함유하는 소스물질들은 충분히 기화되지 않으므로 기화기 내부에 바리움 및 스트론티움 소스물질들이 침적되어 기화기가 막히는 현상이 발생될 수 있다. 이러한 문제는 하나의 기화기를 사용하여 서로 다른 열적특성을 갖는 소스물질들을 반응시키는 CVD 장치에서 필연적으로 발생할 수 밖에 없다. 도 3에서 바리움(Ba)을 함유하는 소스물질 및 스트론티움(Sr)을 함유하는 소스물질은 약 290℃ 근처의 온도에서 매우 낮은 중량감소율을 보인다(A 부분 참조). 이는, 이들 소스물질 내에 첨가된 내전(adduct) 물질인 tetraglyme이 약 290℃ 근처에서 완전히 증발되어지는 현상에 기인하기 때문이다. 즉, tetraglyme만이 증발되는 경우에는 소스물질들의 전체중량에 거의 영향을 끼치지 않는다.Referring to FIG. 3, it can be seen that the source material Ti (DPM) 2 (OiC 3 H 7 ) 2 containing titanium starts vaporization at about 200 ° C. and vaporization is finished at about 270 ° C. On the other hand, the source material containing barium (Ba (DPM) 2 / tetraglyme) is gradually vaporized at about 150 ℃, the vaporization is finished at about 380 ℃, the source material containing strontium (Sr (DPM) 2 ) / tetraglyme) is slowly vaporized at about 150 ℃ to end the vaporization at about 420 ℃. In addition, the decomposition temperature of each source material is also related to the vaporization temperature. That is, the source material containing titanium has a lower decomposition temperature than the source material containing barium and strontium. Therefore, the conventional source gas supply device using one vaporizer to change two or more source materials having different thermal properties into a gas state is difficult to optimize the temperature of the vaporizer. For example, when the temperature of the vaporizer is adjusted to about 240 ° C., the titanium source material decomposes in the vaporizer and vaporizes at the same time, thereby blocking the vaporizer. On the other hand, when the temperature of the vaporizer is adjusted to about 230 ℃, the titanium source material is vaporized normally without decomposition, while the source material containing barium and strontium is not sufficiently vaporized, so the barium and strontium inside the vaporizer The source material may be deposited to block the vaporizer. This problem inevitably occurs in a CVD apparatus that uses a single vaporizer to react source materials having different thermal characteristics. In Fig. 3, the source material containing barium (Ba) and the source material containing strontium (Sr) show very low weight loss at temperatures around 290 ° C (see section A). This is due to the phenomenon that tetraglyme, an adduct substance added in these source materials, is completely evaporated around 290 ° C. In other words, if only tetraglyme is evaporated, it has little effect on the total weight of the source materials.
상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 CVD 장비가 미국특허 제5,362,328호에 개시되었다.CVD equipment for solving the above problems of the prior art is disclosed in US Patent No. 5,362,328.
도 4는 미국특허 제5,362,328호에 개시된 CVD 장비의 개략도이다.4 is a schematic diagram of the CVD equipment disclosed in US Pat. No. 5,362,328.
도 4를 참조하면, 탱크(41) 내에 담겨져 있는 소스물질이 제1 밸브(43)를 통하여 기화기(45)로 주입된다. 기화기(45)로 주입된 소스물질은 가스 상태로 변하고, 가스 상태로 변화한 소스물질, 즉 소스가스는 제2 밸브(51)를 통하여 CVD 챔버(49)로 주입된다. 한편, 상기 기화기(45) 내부에 침적되는 소스물질을 제거하기 위한 세정유체(cleaning fluid)가 담겨져 있는 세정유체 탱크(47)는 제1 밸브(43)와 연결된다. 그리고, 상기 기화기(45)의 두개의 배출구중 제2 밸브(51)와 접속되는 배출구 이외의 다른 배출구는 제3 밸브(53)에 접속되고, 제3 밸브(53)는 유체수집 탱크(55)에 접속된다. 따라서, CVD 챔버(49)에 소스가스를 정상적으로 공급하는 공정 도중에, 제1 밸브(43)는 탱크(41)와 기화기(45) 사이의 통로만을 오픈시키고 세정유체 탱크(47)를 향하는 통로는 클로우즈되도록 조절된다. 또한, 이때 제2 밸브(51)는 오픈시키고 제3 밸브(53)는 클로우즈(close)시킨다.Referring to FIG. 4, the source material contained in the tank 41 is injected into the vaporizer 45 through the first valve 43. The source material injected into the vaporizer 45 turns into a gas state, and the source material changed into a gas state, that is, the source gas is injected into the CVD chamber 49 through the second valve 51. Meanwhile, the cleaning fluid tank 47 containing the cleaning fluid for removing the source material deposited in the vaporizer 45 is connected to the first valve 43. In addition, an outlet other than the outlet connected to the second valve 51 among the two outlets of the vaporizer 45 is connected to the third valve 53, and the third valve 53 is the fluid collection tank 55. Is connected to. Therefore, during the process of normally supplying the source gas to the CVD chamber 49, the first valve 43 opens only the passage between the tank 41 and the vaporizer 45, and closes the passage toward the cleaning fluid tank 47. To be adjusted. In this case, the second valve 51 is opened and the third valve 53 is closed.
한편, 기화기(45) 내부에 침적되는 소스물질을 제거시키기 위한 세정공정 도중에는, 탱크(41) 내의 소스물질이 기화기(45) 및 세정유체 탱크(47)로 주입되지 않고, 세정유체 탱크(47) 내의 세정유체만이 기화기(45)로 주입되도록 제1 밸브(43)를 조절한다. 또한, 이때 제2 밸브(51)는 클로우즈시키고, 제3 밸브(53)는 오픈시킨다.On the other hand, during the cleaning process for removing the source material deposited in the vaporizer 45, the source material in the tank 41 is not injected into the vaporizer 45 and the cleaning fluid tank 47, the cleaning fluid tank 47 The first valve 43 is adjusted such that only the cleaning fluid therein is injected into the vaporizer 45. At this time, the second valve 51 is closed and the third valve 53 is opened.
상기한 바와 같이 미국특허 제5,362,328호는 세정유체 탱크(47) 및 유체수집탱크(55)를 더 구비하여 기화기를 세정하는 기능을 갖는다. 결과적으로, 미국특허 제5,362,328호에 의하면, 주기적으로 기화기를 세정하는 공정이 요구되는 불편함이 따른다.As described above, US Pat. No. 5,362,328 further includes a cleaning fluid tank 47 and a fluid collection tank 55 to clean the vaporizer. As a result, according to US Pat. No. 5,362,328, there is an inconvenience in that a process of periodically cleaning the vaporizer is required.
본 발명의 목적은 서로 유사한 열적 특성을 갖는 적어도 2가지의 소스물질을 사용하여 CVD 공정을 실시하는 경우에 별도의 세정공정 없이 기화기의 막힘 현상이나 기화기의 오염을 방지할 수 있는 소스가스 공급장치를 갖는 CVD 장비를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a source gas supply device capable of preventing clogging of a vaporizer or contamination of a vaporizer without a separate cleaning process when a CVD process is performed using at least two source materials having similar thermal characteristics. It is to provide a CVD equipment having.
도 1은 Peter C. Van BUSKIRK 등이 발표한 종래의 CVD 장비의 구성도이다.1 is a block diagram of a conventional CVD equipment published by Peter C. Van BUSKIRK.
도 2는 Mikio YAMAMUKA 등이 발표한 종래의 CVD 장비의 구성도이다.2 is a block diagram of a conventional CVD equipment published by Mikio YAMAMUKA.
도 3은 바리움(Ba), 스트론티움(Sr) 및 타이타늄(Ti)을 함유하는 소스물질들의 온도에 따른 기화특성을 보여주는 그래프이다.3 is a graph showing vaporization characteristics with temperature of source materials containing barium (Ba), strontium (Sr) and titanium (Ti).
도 4는 미국특허 제5,362,328호에 개시된 종래의 CVD 장비의 구성도이다.4 is a block diagram of a conventional CVD apparatus disclosed in US Patent No. 5,362,328.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 CVD 장비의 구성도이다.5 is a configuration diagram of CVD equipment according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 CVD 장비의 구성도이다.6 is a block diagram of a CVD apparatus according to another embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 CVD 장비의 구성도이다.7 is a configuration diagram of a CVD apparatus according to another embodiment of the present invention.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 바리움(Ba)을 함유하는 소스물질, 스트론티움(Sr)을 함유하는 소스물질, 및 타이타늄(Ti)을 함유하는 소스물질을 기체상태로 변화시키어 밀폐된 챔버 내부로 주입시키는 소스가스 공급장치를 갖는 화학기상증착 장비에 있어서,상기 소스가스 공급장치는 상기 챔버에 병렬 접속된 복수의 기화기를 구비하여, 상기 바리움(Ba)을 함유하는 소스물질 및 스트론티움(Sr)을 함유하는 소스물질은 상기 복수의 기화기중 하나의 기화기를 통하여 기화되고 상기 타이차늄(Ti)을 함유하는 소스물질은 다른 기화기를 통하여 기화되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a sealed chamber in which a source material containing barium (Ba), a source material containing strontium (Sr), and a source material containing titanium (Ti) are changed into a gaseous state. In the chemical vapor deposition apparatus having a source gas supply device to be injected into the inside, The source gas supply device is provided with a plurality of vaporizers connected in parallel to the chamber, the source material and the strontium containing the barium (Ba) The source material containing (Sr) is evaporated through one vaporizer of the plurality of vaporizers, and the source material containing titanium (Ti) is vaporized through another vaporizer.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 CVD 장비의 구성도이다.5 is a configuration diagram of CVD equipment according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 서로 다른 3가지의 제1 내지 제3 소스물질(소스A, 소스B, 소스C)이 각각 담겨지는 제1 내지 제3 탱크(101a, 101b, 101c)는 각각 제1 내지 제3 유량제어기(105a, 105b, 105c)에 접속되고, 제1 및 제2 유량제어기(105a, 105b)는 제1 기화기(107a)와 접속된다. 또한, 제3 유량제어기(105c)는 제2 기화기(107b)에 접속된다. 상기 제1 및 제2 기화기(107a, 107b)는 소정의 물질막, 예컨대 BST막, PZT막 또는 SBT막과 같은 고유전체막이 형성되는 CVD 챔버(109)에 병렬로 접속된다. 여기서, 상기 제1 내지 제3 탱크(101a, 101b, 101c) 내에 각각 담긴 제1 내지 제3 소스물질들(소스A, 소스B, 소스C)은 모두 아르곤 가스 또는 질소 가스와 같은 불활성 가스의 압력에 의해 제1 내지 제3 탱크(101a, 101b, 101c)로부터 배출되고, 제1 내지 제3 탱크로부터 배출된 제1 내지 제3 소스물질들은 각각 제1 내지 제3 유량제어기(105a, 105b, 105c)를 통하여 단위시간당 일정량으로 흐르도록 조절된다. 제1 및 제2 유량제어기(105a, 105b)로부터 각각 배출되는 일정량의 제1 및 제2 소스물질들은 서로 혼합된 상태에서 제1 기화기(107a)를 통하여 가스 상태로 변화된다. 제1 기화기(107a)를 통하여 배출되는 제1 및 제2 소스물질들의 혼합 소스가스는 제1 기화기(107a) 내부로 주입되는 운송가스, 예컨대 아르곤 가스에 의해 CVD 챔버(109) 내부로 주입된다.Referring to FIG. 5, the first to third tanks 101a, 101b, and 101c, which contain three different first to third source materials (source A, source B, and source C), respectively, may include first to third, respectively. The third flow controllers 105a, 105b, and 105c are connected, and the first and second flow controllers 105a and 105b are connected to the first vaporizer 107a. In addition, the third flow controller 105c is connected to the second vaporizer 107b. The first and second vaporizers 107a and 107b are connected in parallel to a CVD chamber 109 in which a predetermined material film, such as a high dielectric film such as a BST film, a PZT film or an SBT film, is formed. Here, the first to third source materials (source A, source B, source C) contained in the first to third tanks (101a, 101b, 101c) are all the pressure of an inert gas such as argon gas or nitrogen gas Are discharged from the first to third tanks 101a, 101b, and 101c, and the first to third source materials discharged from the first to third tanks are first to third flow controllers 105a, 105b, and 105c, respectively. ) Is controlled to flow in a certain amount per unit time. A certain amount of the first and second source materials discharged from the first and second flow controllers 105a and 105b, respectively, is changed into a gas state through the first vaporizer 107a in a mixed state. The mixed source gas of the first and second source materials discharged through the first vaporizer 107a is injected into the CVD chamber 109 by a transport gas, for example, argon gas, injected into the first vaporizer 107a.
한편, 상기 제3 유량제어기(105c)로부터 배출되는 일정량의 제3 소스물질은 제2 기화기(107b)를 통하여 가스 상태로 변화된다. 그리고, 제2 기화기(107b)를 통하여 배출되는 제3 소스가스는 제2 기화기(107b)로 주입되는 아르곤 가스와 같은 운송가스에 의해 상기 제1 및 제2 소스물질들의 혼합 소스가스와 함께 CVD 챔버(109) 내부로 주입된다.Meanwhile, a predetermined amount of the third source material discharged from the third flow controller 105c is changed into a gas state through the second vaporizer 107b. The third source gas discharged through the second vaporizer 107b is CVD chamber together with the mixed source gas of the first and second source materials by a transport gas such as argon gas injected into the second vaporizer 107b. 109 is injected into the interior.
상술한 본 발명의 일 실시예에서 BST막을 형성하고자 하는 경우에 제1 내지 제3 소스물질들은 각각 바리움(Ba)을 함유하는 소스물질, 스트론티움(Sr)을 함유하는 소스물질, 및 타이타늄(Ti)을 함유하는 소스물질인 것이 바람직하다. 가장 바람직하게는, 제1 소스물질은 n-butylacetate(CH3C00CH2CH2CH2CH3) 또는 tetrahydrofuran(THF; C4H8O)와 같은 솔벤트에 Ba(DPM)2/tetraglyme을 녹인 용액이고, 제2 소스물질은 n-butylacetate(CH3C00CH2CH2CH2CH3) 또는 tetrahydrofuran(THF; C4H8O)와 같은 솔벤트에 Sr(DPM)2/tetraglyme을 녹인 용액이다. 또한, 제3 소스물질은 n-butylacetate(CH3C00CH2CH2CH2CH3) 또는 tetrahydrofuran(THF; C4H8O)와 같은 솔벤트에 Ti(DPM)2(O-i-C3H7)2를 녹인 용액이다. 여기서, (DPM)2는 bis(dipivaloylmethanato)이고, 각 소스물질에 tetraglyme을 첨가하는 이유는 각 소스물질이 가열될 때 응집되는 현상을 억제시키어 각 소스물질이 고체상태, 즉 분말상태로 존재하는 경우에 가능한 표면적을 극대화시키기 위함이다. 따라서, 각 소스물질에 tetraglyme을 첨가하면, 고체상태의 소스물질을 기화시키는 경우에 매우 효과적이다. 이는, 기화되는 양이 소스물질의 표면적에 비례하기 때문이다. 다시 말해서, 고체상태의 소스물질을 가열하는 동안에 고체상태의 소스물질의 표면적을 최대한 일정하게 유지시키어 기화되는 양을 일정하게 조절할 수 있기 때문이다. 그러나, 상기한 바와 같이 솔벤트에 고체상태의 소스물질을 녹이어 액체상태로 변환된 소스물질을 사용하는 경우에는 각 소스물질에 tetraglyme과 같은 내전물질(adduct)을 첨가하지 않아도 무방하다.In the above-described embodiment of the present invention, when the BST film is to be formed, the first to third source materials may include a source material containing barium (Ba), a source material containing strontium (Sr), and titanium ( It is preferable that it is a source material containing Ti). Most preferably, the first source material is a solution of Ba (DPM) 2 / tetraglyme in a solvent such as n-butylacetate (CH 3 C00CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 ) or tetrahydrofuran (THF; C 4 H 8 O). The second source material is a solution in which Sr (DPM) 2 / tetraglyme is dissolved in a solvent such as n-butylacetate (CH 3 C00CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 ) or tetrahydrofuran (THF; C 4 H 8 O). In addition, the third source material is Ti (DPM) 2 (OiC 3 H 7 ) 2 in a solvent such as n-butylacetate (CH 3 C00CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 ) or tetrahydrofuran (THF; C 4 H 8 O). It is a dissolved solution. Here, (DPM) 2 is bis (dipivaloylmethanato), and the reason for adding tetraglyme to each source material is to suppress the aggregation phenomenon when each source material is heated so that each source material is in a solid state, that is, in a powder state. This is to maximize the surface area possible. Therefore, adding tetraglyme to each source material is very effective in vaporizing solid source materials. This is because the amount of vaporized is proportional to the surface area of the source material. In other words, since the surface area of the source material in the solid state is kept as constant as possible while the source material in the solid state is heated, the amount of vaporization can be constantly controlled. However, in the case of using a source material converted into a liquid state by dissolving a solid source material in a solvent as described above, it is not necessary to add an adduct such as tetraglyme to each source material.
상술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에서 제1 내지 제3 소스물질(소스A, 소스B, 소스C)이 각각 솔벤트에 Ba(DPM)2/tetraglyme을 녹인 용액, 솔벤트에 Sr(DPM)2/tetraglyme을 녹인 용액, 및 솔벤트에 Ti(DPM)2(O-i-C3H7)2를 녹인 용액인 경우에, 제1 및 제2 기화기(107a, 107b)의 온도는 각각 245℃-300℃ 및 200℃-230℃로 조절하는 것이 바람직하다. 이는, 도 3의 그래프로부터 알 수 있듯이 바리움(Ba)을 함유하는 소스물질 및 스트론티움(Sr)을 함유하는 소스물질은 서로 열적 특성이 유사하므로 245℃-300℃의 온도로 가열된 하나의 기화기, 즉 제1 기화기(107a)를 통하여 분해됨이 없이 기화시킬 수 있는 반면에, 타이타늄(Ti)을 함유하는 소스물질은 바리움(Ba)을 함유하는 소스물질 및 스트론티움(Sr)을 함유하는 소스물질과는 달리 열적 특성이 상이하므로 상기 제1 기화기(107a)와는 다른 온도로 조절된 다른 하나의 기화기, 즉 제2 기화기(107b)를 통하여 별도로 기화시켜야 하기 때문이다. 이에 따라, 제1 기화기(107a) 및 제2 기화기(107b) 내에서 어떠한 하나의 소스물질이 분해되거나 침적되는 현상을 억제시키면서 모든 소스물질, 즉 제1 내지 제3 소스물질을 완전히 기화시킬 수 있다. 이때, 제1 및 제2 기화기(107a, 107b)의 내부압력은 1 내지 200 Torr인 것이 바람직하고, 기화기 내부로 주입되는 아르곤 가스와 같은 운송가스의 유량은 100 내지 500 sccm(standard cubic centimeter per minute)인 것이 바람직하다. 또한, 제1 내지 제3 유량제어기(105a, 105b, 105c)는 0.05 내지 0.5 sccm으로 조절하는 것이 바람직하고, 각 소스물질의 농도는 솔벤트 1 liter당 0.05 내지 0.5 mol인 것이 바람직하다.As described above, in one embodiment of the present invention, the first to third source materials (source A, source B, and source C) each dissolve Ba (DPM) 2 / tetraglyme in solvent, and Sr (DPM) 2 in solvent. In the case of a solution in which / tetraglyme is dissolved, and a solution in which Ti (DPM) 2 (OiC 3 H 7 ) 2 is dissolved in a solvent, the temperatures of the first and second vaporizers 107a and 107b are respectively 245 ° C.-300 ° C. and 200 ° C. It is preferable to adjust to ° C-230 ° C. As can be seen from the graph of FIG. 3, since the source material containing barium (Ba) and the source material containing strontium (Sr) have similar thermal characteristics to each other, one heated to a temperature of 245 ° C.-300 ° C. Whereas it is possible to vaporize without decomposing through the vaporizer, ie, the first vaporizer 107a, the source material containing titanium (Ti) contains the source material containing barium (Ba) and strontium (Sr). Since the thermal properties are different from the source material, it must be separately vaporized through another vaporizer, that is, a second vaporizer 107b, which is controlled at a different temperature from the first vaporizer 107a. Accordingly, all source materials, that is, the first to third source materials, may be completely vaporized while suppressing the decomposition or deposition of any one source material in the first vaporizer 107a and the second vaporizer 107b. . At this time, the internal pressure of the first and second vaporizers (107a, 107b) is preferably 1 to 200 Torr, the flow rate of the transport gas, such as argon gas injected into the vaporizer is 100 to 500 sccm (standard cubic centimeter per minute) Is preferable. In addition, the first to third flow controllers (105a, 105b, 105c) is preferably adjusted to 0.05 to 0.5 sccm, the concentration of each source material is preferably 0.05 to 0.5 mol per liter of solvent.
한편, 상기한 도 5의 CVD 장비를 이용하여 PZT막을 형성하고자 하는 경우에는 제1 내지 제3 소스물질(소스A, 소스B, 소스C)이 각각 납(Pb)을 함유하는 소스물질, 타이타늄(Ti)을 함유하는 소스물질, 및 지르코늄(Zr)을 함유하는 소스물질인 것이 바람직하다. 즉, 서로 열적 특성이 유사한 납(Pb) 및 타이타늄(Ti)을 함유하는 소스물질들은 제1 기화기(107a)를 통하여 기화시키는 것이 바람직하고, 상기 납(Pb) 및 타이타늄(Ti)을 함유하는 소스물질들과 열적특성이 다른 지르코늄(Zr)을 함유하는 소스물질은 제2 기화기(107b)를 통하여 기화시키는 것이 바람직하다. 상기 납(Pb)을 함유하는 소스물질 및 타이타늄(Ti)을 함유하는 소스물질로는 각각 Pb(DPM)2를 기본으로 하는 물질 및 Ti(DPM)2(O-i-C3H7)2을 기본으로 하는 물질인 것이 바람직하고, 지르코늄(Zr)을 함유하는 소스물질로는 Zr(DPM)2를 기본으로 하는 물질인 것이 바람직하다. 이때, 제1 기화기(107a)의 온도는 200℃ 내지 230℃로 조절하는 것이 바람직하고, 제2 기화기(107b)의 온도는 245℃ 내지 300℃로 조절하는 것이 바람직하다. 그리고, 제1 및 제2 기화기(107a, 107b)의 내부압력, 각 기화기에 주입되는 아르곤과 같은 운송가스의 유량, 각 소스물질들의 유량 및 각 소스물질들의 솔벤트에 대한 농도는 상술한 BST막을 형성하는 경우의 실시예와 동일하다.On the other hand, when the PZT film is to be formed using the CVD apparatus of FIG. 5, the first to third source materials (source A, source B, and source C) each contain lead (Pb), a source material, and titanium ( It is preferable that it is a source material containing Ti), and a source material containing zirconium (Zr). That is, source materials containing lead (Pb) and titanium (Ti) having similar thermal characteristics to each other are preferably vaporized through the first vaporizer 107a, and the source containing lead (Pb) and titanium (Ti). It is preferable to vaporize the source material containing zirconium (Zr) different in thermal properties from the materials through the second vaporizer 107b. Source materials containing lead (Pb) and source materials containing titanium (Ti) are based on Pb (DPM) 2 and Ti (DPM) 2 (OiC 3 H 7 ) 2 , respectively. It is preferable that it is a substance, and it is preferable that it is a substance based on Zr (DPM) 2 as a source material containing zirconium (Zr). At this time, the temperature of the first vaporizer 107a is preferably adjusted to 200 ° C to 230 ° C, and the temperature of the second vaporizer 107b is preferably adjusted to 245 ° C to 300 ° C. The internal pressure of the first and second vaporizers 107a and 107b, the flow rate of the transport gas such as argon injected into each vaporizer, the flow rate of each source material, and the concentration of the solvent of each source material form the above-described BST film. It is the same as the embodiment in the case of.
또한, 상기한 도 5의 CVD 장비를 이용하여 SBT막을 형성하고자 하는 경우에는 제1 내지 제3 소스물질(소스A, 소스B, 소스C)이 각각 비스무스(Bi)를 함유하는 소스물질, 스트론티움(Sr)을 함유하는 소스물질, 및 타이타늄(Ti)을 함유하는 소스물질인 것이 바람직하다. 즉, 서로 열적 특성이 유사한 비스무스(Bi) 및 스트론티움(Sr)을 함유하는 소스물질들은 제1 기화기(107a)를 통하여 기화시키는 것이 바람직하고, 상기 비스무스(Bi) 및 스트론티움(Sr)을 함유하는 소스물질들과 열적특성이 다른 타이타늄(Ti)을 함유하는 소스물질은 제2 기화기(107b)를 통하여 기화시키는 것이 바람직하다. 상기 비스무스(Bi)을 함유하는 소스물질 및 스트론티움(Sr)을 함유하는 소스물질로는 각각 Bi(DPM)2를 기본으로 하는 물질 및 Sr(DPM)2를 기본으로 하는 물질인 것이 바람직하고, 타이타늄(Ti)을 함유하는 소스물질로는 Ti(DPM)2(O-i-C3H7)2을 기본으로 하는 물질인 것이 바람직하다. 이때, 제1기화기(107a)의 온도는 245℃ 내지 300℃로 조절하는 것이 바람직하고, 제2 기화기(107b)의 온도는 200℃ 내지 230℃로 조절하는 것이 바람직하다. 그리고, 제1 및 제2 기화기(107a, 107b)의 내부압력, 각 기화기에 주입되는 아르곤과 같은 운송가스의 유량, 각 소스물질들의 유량 및 각 소스물질들의 솔벤트에 대한 농도는 상술한 BST막을 형성하는 경우의 실시예와 동일하다.In addition, when the SBT film is to be formed by using the CVD apparatus of FIG. 5, the first to third source materials (source A, source B, and source C) each contain bismuth (Bi) and a stront. It is preferable that the source material contains titanium (Sr) and the source material containing titanium (Ti). That is, source materials containing bismuth (Bi) and strontium (Sr) having similar thermal characteristics to each other are preferably vaporized through the first vaporizer 107a, and the bismuth (Bi) and strontium (Sr) It is preferable that the source material containing titanium having different thermal characteristics from the source material containing Ti is vaporized through the second vaporizer 107b. The source material containing bismuth (Bi) and the source material containing strontium (Sr) are preferably materials based on Bi (DPM) 2 and materials based on Sr (DPM) 2 , respectively. The source material containing titanium (Ti) is preferably a material based on Ti (DPM) 2 (OiC 3 H 7 ) 2 . At this time, the temperature of the first vaporizer 107a is preferably adjusted to 245 ° C to 300 ° C, and the temperature of the second vaporizer 107b is preferably adjusted to 200 ° C to 230 ° C. The internal pressure of the first and second vaporizers 107a and 107b, the flow rate of the transport gas such as argon injected into each vaporizer, the flow rate of each source material, and the concentration of the solvent of each source material form the above-described BST film. It is the same as the embodiment in the case of.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 CVD 장비의 구성도이다. 여기서, 도 5의 참조부호와 동일한 부호로 표시한 부분은 동일 부재를 나타낸다.6 is a block diagram of a CVD apparatus according to another embodiment of the present invention. Here, the portions denoted by the same reference numerals as those in Fig. 5 denote the same members.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예가 본 발명의 일 실시예와 다른 점은 제1 및 제2 소스물질(소스A, 소스B)들의 유량을 하나의 유량제어기(105a')를 통하여 제어한다는 것이다. 본 발명의 다른 실시예를 이용하여 BST막, PZT막 또는 SBT막을 형성하는 공정에 대한 조건은 도 5에서 설명한 본 발명의 일 실시예와 동일하다.5 and 6, another embodiment of the present invention differs from one embodiment of the present invention in that the flow rate of the first and second source materials (source A and source B) is controlled by one flow controller 105a ′. Is controlled through Conditions for forming a BST film, a PZT film, or an SBT film using another embodiment of the present invention are the same as in the embodiment of the present invention described with reference to FIG. 5.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 CVD 장비의 구성도이다. 여기서, 도 6의 참조부호와 동일한 부호로 표시한 부분은 동일 부재를 나타낸다.7 is a configuration diagram of a CVD apparatus according to another embodiment of the present invention. Here, the portions denoted by the same reference numerals as those in Fig. 6 denote the same members.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예가 본 발명의 다른 실시예와 다른 점은 서로 유사한 열적특성을 갖는 2가지의 소스물질, 예컨대 제1 및 제2 소스물질(소스A, 소스B)을 하나의 탱크(101a') 내에 혼합시키어 담는다는 것이다. 본 발명의 또 다른 실시예를 이용하여 BST막, PZT막, 또는 SBT막을 형성하는 공정에 대한 조건은 도 5에서 설명한 본 발명의 일 실시예와 동일하다. 즉, 하나의 탱크(101a') 내에 혼합되어 담겨지는 제1 및 제2 소스물질(소스A, 소스B)들은 서로열적 특성이 유사한 소스물질들이어야 한다.6 and 7, another embodiment of the present invention differs from another embodiment of the present invention in that two source materials having similar thermal characteristics, such as first and second source materials (source A, Source B) is mixed and contained in one tank 101a '. Conditions for forming a BST film, a PZT film, or an SBT film using another embodiment of the present invention are the same as in the embodiment of the present invention described with reference to FIG. 5. That is, the first and second source materials (source A and source B) mixed and contained in one tank 101a 'should be source materials having similar thermal characteristics.
본 발명은 상기 실시예들에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 가능하다.The present invention is not limited to the above embodiments, and many variations are possible by one of ordinary skill in the art within the technical idea of the present invention.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 따르면, 서로 유사한 열적특성을 갖는 바리움(Ba)을 함유하는 소스물질 및 스트론티움(Sr)을 함유하는 소스물질을 하나의 기화기를 통하여 기화시키고, 상기 서로 유사한 열적특성을 갖는 소스물질들과 다른 열적특성을 갖는 타이타늄(Ti)을 함유하는 소스물질을 다른 하나의 기화기를 통하여 기화시킴으로써, 각 기화기 내부에 기화되지 않거나 분해된 소스물질이 침적되는 현상을 방지할 수 있다. 이에 따라, CVD 공정의 효율을 극대화시키면서 CVD 장비의 제작에 요구되는 경비를 절감할 수 있다.As described above, according to embodiments of the present invention, the source material containing barium (Ba) and the source material containing strontium (Sr) having similar thermal properties to each other are vaporized through one vaporizer, and By vaporizing source materials containing titanium (Ti) having different thermal properties and titanium (Ti) having different thermal properties from each other through a vaporizer, deposition of unvaporized or decomposed source materials in each vaporizer is prevented. You can prevent it. Accordingly, while maximizing the efficiency of the CVD process it is possible to reduce the cost required for manufacturing the CVD equipment.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019990007503A KR100319882B1 (en) | 1999-03-08 | 1999-03-08 | CVD apparatus having a unit for delivering source gases to a chamber |
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| KR1019990007503A KR100319882B1 (en) | 1999-03-08 | 1999-03-08 | CVD apparatus having a unit for delivering source gases to a chamber |
Publications (2)
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Family Applications (1)
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-
1999
- 1999-03-08 KR KR1019990007503A patent/KR100319882B1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| KR20000059696A (en) | 2000-10-05 |
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