KR100649852B1 - 기화기 및 이것을 이용한 반도체 제조 시스템 - Google Patents
기화기 및 이것을 이용한 반도체 제조 시스템 Download PDFInfo
- Publication number
- KR100649852B1 KR100649852B1 KR1020000052718A KR20000052718A KR100649852B1 KR 100649852 B1 KR100649852 B1 KR 100649852B1 KR 1020000052718 A KR1020000052718 A KR 1020000052718A KR 20000052718 A KR20000052718 A KR 20000052718A KR 100649852 B1 KR100649852 B1 KR 100649852B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- raw material
- vaporizer
- vaporization chamber
- liquid raw
- liquid
- Prior art date
Links
- 239000006200 vaporizer Substances 0.000 title claims abstract description 97
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 19
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 13
- 239000011344 liquid material Substances 0.000 title 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 163
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 152
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 claims abstract description 119
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 claims abstract description 110
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims abstract description 21
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 claims description 66
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 25
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 24
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 4
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 4
- 150000004696 coordination complex Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 52
- 230000008569 process Effects 0.000 description 11
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 10
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 8
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 5
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 5
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 4
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004703 alkoxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- ORVACBDINATSAR-UHFFFAOYSA-N dimethylaluminum Chemical compound C[Al]C ORVACBDINATSAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- ACGUYXCXAPNIKK-UHFFFAOYSA-N hexachlorophene Chemical compound OC1=C(Cl)C=C(Cl)C(Cl)=C1CC1=C(O)C(Cl)=CC(Cl)=C1Cl ACGUYXCXAPNIKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000002905 metal composite material Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000012811 non-conductive material Substances 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);tantalum(5+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ta+5].[Ta+5] BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 229910001936 tantalum oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K7/00—Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves
- F16K7/12—Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves with flat, dished, or bowl-shaped diaphragm
- F16K7/14—Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves with flat, dished, or bowl-shaped diaphragm arranged to be deformed against a flat seat
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/448—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials
- C23C16/4481—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials by evaporation using carrier gas in contact with the source material
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
- F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
- F16K31/06—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T137/00—Fluid handling
- Y10T137/8593—Systems
- Y10T137/87571—Multiple inlet with single outlet
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T137/00—Fluid handling
- Y10T137/8593—Systems
- Y10T137/87571—Multiple inlet with single outlet
- Y10T137/87676—With flow control
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
본 발명은 감압분위기하에서 액체 원료를 효율적으로 기화시킬 수 있는 기화기를 제공한다. 액체 원료는 액체 저장실에 일시적으로 저장되고, 미세 구멍을 통해서 감압분위기로 설정된 기화실에 공급된다. 상기 액체 저장실의 유입구는 밸브 본체에 의해서 개폐되며, 이것은 밸브 본체의 밸브 개방도를 제어하는 액츄에이터에 의해서 작동된다.
Description
도 1은 종래의 기화기를 나타내는 구성도,
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기화기를 이용한 반도체 제조 시스템을 나타내는 개략적인 다이어프램,
도 3은 도 2에 도시된 기화기를 나타내는 단면도,
도 4는 도 3에 도시된 기화기의 부분 확대도,
도 5는 도 3에 도시된 기화기의 부분 확대도,
도 6은 도 3에 도시된 기화기의 부분 확대도,
도 7은 도 3에 도시된 다이어프램을 나타내는 평면도,
도 8a, 도 8b 및 도 8c는 도 3에 도시한 기화기의 기화실의 형상의 변형예를 나타내는 단면도,
도 9는 다이어프램 대신에 벨로우즈를 이용한 기화기의 단면도,
도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기화기의 단면도,
도 11은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 기화기의 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명 *
22 : 반도체 제조 시스템 24 : 처리 장치
26 : 기화기 30 : 액체 원료
32 : 원료탱크 62 : 액체 저장실
64 : 기화실 66 : 세공
68 : 액입구 70 : 밸브 본체
72 : 액츄에이터 수단 74 : 기화기 본체
84 : 다이어프램 100 : 캐리어 가스 유로
102: 가스분사고 104 : 유출구
106 : 제 1 가열 히터 108 : 제 1 열전쌍(온도 센서)
112 : 제 2 가열히터 114 : 제 2 열전쌍(온도 센서)
120 : 벨 로우즈
본 발명은 일반적으로 반도체 제조 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 제조 공정에 사용되는 기체를 생산하도록 액체 원료를 기화시키는 기화기에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 장치를 제조하기 위해서는, 반도체 웨이퍼에 성막 처리 및 패턴 에칭 처리를 반복 실행하여 소망하는 장치를 제조한다. 그 중에서도, 성막 기술은 반도체 장치가 고밀도화 및 고집적화함에 따라 그 사양이 엄격해지고 있다. 예컨대, 장치중 캐패시터의 절연막이나 게이트 절연막과 같이 대단히 얇은 산화막이 요구되고 있다. 또한, 전극막이나 배선막 등에 대하여서도 박막화가 요구되고 있다. 예컨대, 배선막을 예로 들면, 동막이나 알루미늄막을 화학증착법(CVD: Chemical Vapor Deposition)에 의해 성막하는 방법이 제안되어 있다. 이 경우에는, 성막 가스로서 액체 원료를 기화시켜 성막 프로세스에 이용하고 있다. 액체 원료는 기화기에 의해 기화되어 액체 원료의 증기인 성막 가스를 생성한다. 통상의 성막 프로세스에 있어서, 단위 시간당 액체 원료의 유량이 대단히 작다. 따라서, 정밀도가 높은 성막 처리를 실행하기 위해서는, 기화기에 공급된 액체 원료를 효율적으로 기화시키고 기화 원료를 하류측의 성막 장치로 공급해야 한다.
여기서 종래의 기화기의 구성에 대하여, 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1에 도시된 기화기(2)는 기화기 본체(4)내에 중공형 밸브 챔버(6)를 형성한다. 이 밸브 챔버(6)내를 다이어프램(8)으로 2분할하도록 하여 하나는 밸브 챔버(6)로, 다른 하나는 기화실(10)로 한다. 다이어프램(8)은 밸브구(12)를 개폐하여, 유량 제어를 실행하는 밸브 본체로서 기능한다.
이 기화실(10)의 바닥부 중앙에 밸브구(12)를 설치하여, 기화기(2)에 공급된 액체 원료를 밸브구(12)로부터 토출시킨다. 또한, 이 기화실(10)의 바닥부에는, 캐리어 가스 도입구(14) 및 가스 원료 배출구(16)가 형성되어 있다. 캐리어 가스 도입구(14)는 예컨대, Ar 가스나 He 가스 등의 불활성 가스를 캐리어 가스로서 기 화실(10)로 도입하도록 제공된다. 가스 원료 배출구(16)는 액체 원료를 기화실(10)에서 기화함으로써 형성된 원료 가스를 배출하도록 제공된다. 이 배출된 원료 가스는 성막 장치(도시안함)에 공급된다.
한편, 다이어프램(8)에 대해 기화실(10)과는 반대측의 밸브 본체(4)에 선형 액츄에이터(18)가 형성되어 있다. 선형 액츄에이터(18)는 밸브 챔버(6)로 돌출된 구동축(20)을 구비한다. 이 구동축(20)은 상기 다이어프램(8)을 가압하여 상기 밸브구(12)의 개폐 및 밸브 개방도를 제어할 수 있다. 또한, 이 기화기(2) 전체는, 히터(도시안함)에 의해 소정의 온도로 가열되어 액체 원료를 가열하여 기화하기 쉽게 하는 동시에, 기화 상태의 원료 가스(기화된 액체 원료)의 재액화를 방지하고 있다.
이 기화기(2)에 있어서, 기화실(10)내는 소정의 부압(negative pressure)으로 감압분위기가 형성되어 있다. 따라서, 기화기(2)에 공급된 액체 원료는 밸브구(12)를 통해서 기화실(10)로 유동하며, 감압분위기의 기화실(10)내에서 단열팽창에 의해 분무화 및 기화된다. 이렇게 발생된 가스 원료는 캐리어 가스의 유동에 의해 가스 원료 배출구(16)로부터 배출되어 성막 장치측에 공급된다.
전술한 기화기(2)에 있어서, 가요성이 적은 다이어프램(8)은 밸브 챔버(6)와 기화실(10) 사이에 칸막이 벽으로서 이용하고 있다. 따라서, 이 기화실(10)의 부피가 대단히 적기 때문에 콘덕턴스가 작아진다. 이 결과, 성막 장치측에 강한 진공압이 발생할 때조차 기화실(10)의 구성과 관련된 압력 손실에 의해서 충분한 압력 상태를 제공할 수 없다. 또한, 상술한 바와 같이 기화실(10)의 콘덕턴스가 작 기 때문에 기화 상태의 원료 가스의 유동 정도가 원활하지 않다라고 하는 문제도 있다.
이 때문에, 기화실(10)내에서는, 액체 원료의 기화가 충분히 실행되지 않고, 분무상태의 액체 원료(액체 원료의 안개)가 기화실(10)의 내벽에 부착될 수도 있다. 기화실(10)의 내벽에 부착된 분무상태의 액체 원료 대부분은, 기화기(2) 전체가 소정의 온도로 가열되기 때문에 점차로 증발한다. 그러나, 액체 원료가 화학적으로 불안정한 경우에, 증발 전에 열반응으로 분해된다. 따라서, 기화실(10)내에 예컨대 금속 성분이 석출되어 기화실(10) 내벽의 구멍을 폐색시키는 문제가 있다.
또한, 다른 기화기로서 예컨대 일본 특허 공개 공보 제 1993-304110 호에 개시되어 있는 것은 개폐 밸브와 유량 제어밸브를 개별 구성요소로서 형성하고 있다. 그러나, 이 특허 공개 공보에 개시된 기화기는 기화기 전체가 대형화되는 문제가 있다.
본 발명의 일반적인 목적은 이상과 같은 문제점이 제거된 유용한 기화기를 제공하는 것이다.
본 발명의 특별한 목적은, 액체 원료를 효율적으로 기화시킬 수 있는 기화기를 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 제 1 특징에 따르면, 액체 원료를 감압분위기하에서 기화시키는 기화기에 있어서, 상기 액체 원료를 일시적으로 저장하는 액체 저장실과, 감압분위기로 설정된 기화실과, 상기 액체 저장실과 상기 기화실을 연통시켜 상기 액체 원료를 상기 기화실로 공급하는 미세 구멍과, 상기 액체 저장실측상의 미세 구멍의 액체 유입구를 개폐하는 밸브 본체와, 상기 밸브 본체의 밸브 개방도를 제어하는 액츄에이터를 구비하도록 구성되어 있다.
이에 따르면, 액체 저장실내에 일시적으로 저장된 액체 원료는, 액츄에이터 에 의해 밸브 본체를 예컨대 미세 구멍의 유입구가 개방하도록 이동시킴으로써, 액체 원료가 미세 구멍을 통과하여 기화실로 공급된다. 상기 기화실은 종래의 기화기의 기화실보다 더 넓은 공간을 규정하도록 구성되어 있다. 따라서, 미세 구멍의 유출구로부터 배출된 액체 원료는 기화실에 고착됨 없이 효율적으로 분무화될 수 있어서 기화실로 도입된 액체 원료가 신속하고 효율적으로 기화될 수 있다.
본 발명에 따른 기화기는 상기 기화실로 캐리어 가스를 도입하기 위한 캐리어 가스 도입 수단을 더 포함할 수도 있다. 캐리어 가스는 기화실로 도입되는 액체 원료의 분무화를 촉진한다. 캐리어 가스 도입 수단은 미세 구멍의 유출구 근처에서 캐리어 가스를 분출할 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 캐리어 가스 도입 수단은 미세 구멍으로부터의 액체 원료의 배출 방향과 거의 수직한 방향으로 유출구의 주변 영역으로부터 캐리어 가스를 분출할 수 있도록 미세 구멍의 유출구 근처에 배치되는 분출구를 가질 수도 있다.
또한, 캐리어 가스 도입 수단은 미세 구멍으로부터의 액체 원료의 배출 방향과 거의 반대 방향으로 캐리어 가스를 분출할 수 있도록 미세 구멍의 유출구 근처 에 배치되는 분출구를 가질 수도 있다.
또한, 밸브 본체는, 다이어프램 및 벨로우즈중 하나로 형성될 수도 있다. 기화실은 기화실의 단면적이 미세 구멍으로부터의 거리가 증가함에 따라 증가하도록 원추형일 수도 있다.
또한, 상기 미세 구멍의 유출구로부터의 상기 액체 원료의 분출 방향은 기화기 출구의 방향과 일치하도록 설정될 수도 있다. 따라서, 기화실의 배기 콘덕턴스가 감소하여 기화실의 압력손실을 감소시킬 수 있다. 따라서, 한층 효율적으로 액체 원료를 기화시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 기화기는 상기 기화실 주변을 가열하는 가열 수단과, 기화실 주변의 온도를 검출하는 온도 센서를 구비할 수도 있다. 따라서, 액체 원료를 가열하여 기화하기 쉽게 할 수 있다. 또한, 기화 상태의 원료 가스가 저온으로 인해서 재액화하는 것도 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 기화기는 액체 저장실 근처에서 액체 원료를 가열하기 위한 가열 수단과, 미세 구멍의 유출구의 근방에 설치된 온도 센서를 더 구비할 수도 있다. 따라서, 액체 저장실의 액체 원료를 가열하여 기화하기 쉽게 할 수 있다. 또한, 기화열에 의해 냉각되는 경향이 있는 미세 구멍의 유출구의 근방의 온도를 검출할 수 있기 때문에, 이것을 최적의 온도로 제어할 수 있다. 따라서, 액체 원료의 기화를 일층 효율적으로 실행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 액체 원료는 처리 장치의 성막시에 이용되는 금속 복합물을 포함할 수도 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 가스 원료를 사용하여 공정을 수행하는 공정장치와, 액체 원료를 감압 분위기하에서 기화시키는 기화기를 포함하며, 상기 기화기는, 상기 액체 원료를 일시적으로 저장하는 액체 저장실과, 감압분위기로 설정된 기화실과, 상기 액체 저장실과 상기 기화실을 연통시켜 상기 액체 원료를 상기 기화실로 유통시키는 미세 구멍과, 상기 액체 저장실측의 유입구를 개폐하는 밸브 본체와, 상기 밸브 본체의 밸브 개방도를 제어하는 액츄에이터를 구비하도록 구성되어 있는 반도체 제조 시스템이 제공된다.
본 발명의 다른 목적 및 특징은 첨부 도면과 관련하여 설명될 이하의 상세한 설명으로부터 더 분명해질 것이다.
이하에, 본 발명의 제 1 실시예에 관해 도 2 내지 도 6를 참조로 설명한다. 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기화기를 이용한 반도체 제조 시스템의 개략적인 전체 구성도이다. 도 3은 도 2에 도시된 기화기를 나타내는 단면도이다. 도 4 내지 도 6는 도 3의 기화기의 부분 확대도이다. 도 7은 도 3의 다이어프램을 나타내는 평면도이다. 본 실시예에 있어서, 액체 원료로서 Cu(hfac)TMVS를 이용하여 동(Cu)막을 CVD 성막법에 의해 성막하는 경우에 대하여 설명한다.
도 2에 도시된 반도체 제조 시스템(22)은, 성막을 실시하는 처리 장치(24)와, 이것에 공급되는 성막 가스로서 액체 원료를 기화시키는 기화기(26)를 포함한다.
상기 기화기(26)에 대하여 액체 원료를 공급하는 원료 공급계(28)는, 금속 산화막의 원료로서 액체 원료(30), 예컨대 Cu(hfac)TMVS(동 함유 복합물)를 저장하는 밀폐 상태의 원료탱크(32)를 포함한다. 이 원료탱크(32)는 액체 원료(30)의 분해반응을 막기 위해서, 가열하지 않고서 실온으로 유지한다.
이 원료탱크(32)의 기상부(gas phase portion)에는, 가압관(36)의 선단이 상부로부터 도입되어, 이 가압관(36)을 통해 가압기체로서 예컨대 압력 제어된 He 가스를 원료탱크(32)내의 기상부로 도입할 수 있다.
또한, 이 원료탱크(32)와 상기 기화기(26)의 입구 사이는 예컨대 스테인레스관으로 이루어진 액체 원료 공급통로(38)로 연통되며, 이 기화기(26)의 출구와 상기 처리 장치(24)의 천정부를 연통하도록 예컨대 스테인레스관으로 이루어지는 원료 가스 통로(40)가 설치된다. 상기 공급통로(38)의 원료도입구(38A)는 탱크(32)내의 액체 원료(30)중에 침투되어 바닥부 근방에 위치되어, 액체 원료(30)를 통로(38)내로 가압 반송할 수 있다.
이 액체 원료 공급통로(38)의 중간에는 액체질량유량계(42)를 설치하여, 기화기(26)내의 밸브 본체에 의해 액체 원료(30)의 공급량을 제어할 수 있다.
그리고, 이 기화기(26)보다 하류측의 원료 가스 통로(40)에는, 예컨대 테이프 히터와 같은 히터(44)가 권취되어, 성막 가스의 액화 온도보다는 높고, 분해 온도보다는 낮은 온도, 예컨대 50 내지 70℃ 범위내로 원료 가스 통로(40)를 보온시킨다.
또한, 상기 기화기(26)에는, 캐리어 가스 도입관(46)이 접속되어 있고, 캐리 어 가스로서 예컨대 Ar 가스나 He 가스와 같은 불활성 가스, 여기서는 He 가스를 유량 제어하면서 공급하고 있다.
상기 처리 장치(24)는, 예컨대 알루미늄으로 통체 형상으로 형성된 처리용기(48)를 갖고 있다. 이 처리용기(48)의 바닥부(48A)의 중심 주변부에는 배기구(50)가 구비되어 있다. 이 배기구(50)에는 예컨대 터보분자 펌프나 드라이 펌프(모두 도시안함)가 접속되어 처리용기(48)를 진공 상태로 설정한다.
이 처리용기(48)내에는, 비도전성 재료, 예컨대 산화알루미늄제의 탑재대(52)가 설치되어 이 탑재대(52)상에 피처리체로서 예컨대 반도체 웨이퍼(W)를 탑재하게 되어 있다.
상기 탑재대(52)에는, 예컨대, SiC에 의해 피복된 카본제의 저항발열체(54)가 매립되어, 탑재대(52)의 상면에 탑재된 반도체를 소망하는 온도로 가열할 수 있다. 또한, 반도체 웨이퍼를 가열하는 수단으로서 상기 저항발열체(54) 대신에 할 로겐 램프 등의 가열 램프를 이용하여 가열하여도 좋다.
또한, 처리용기(48)의 천정부에는, 샤워헤드(56)가 기밀하게 장착되어 있고, 상기 샤워헤드(56)는 탑재대(52)의 전체 상면을 덮도록 대향 설치된다. 이 샤워헤드(56)의 도입구에는, 상기 원료 가스 통로(40)의 선단이 접속되어 처리용기(48)내로 성막 가스 등을 샤워 형상으로 도입할 수 있다. 그리고, 이 처리용기(48)의 내벽에는, 게이트 밸브(58)를 거쳐서 진공상태로 설정될 수 있는 로드록실(60)이 접속되어 있다.
다음에, 도 3 내지 도 6을 참조하여 상기 기화기(26)의 구조를 설명한다. 도 3에 도시하는 바와 같이 기화기(26)는, 상기 액체 원료 공급통로(38)에서 공급된 액체 원료(30)를 일시적으로 저장하는 액체 저장실(62)과, 원료 가스 통로(40)에 접속된 감압분위기하의 기화실(64)과, 상기 액체 저장실(62)과 상기 기화실(64)을 연통시켜 액체 원료를 상기 기화실(64)로 유통시키는 미세 구멍(66)과, 이 미세 구멍(66)의 액체 저장실(62)의 유입구(68)를 개폐하는 밸브 본체(70)와, 이 밸브 본체(70)의 밸브 개방도를 제어하는 선형 액츄에이터(72)를 포함한다.
구체적으로는, 상기 기화실(64)을 규정하는 기화기 본체(74)는, 예컨대 알루미늄제의 원통형상의 블록체로 이루어진다. 이 블록체를 보링(boring)함으로써 대략 원추형상과 같이 유출구(64A)의 단면이 증가하도록 기화실(64)을 형성한다. 도면에 있어서는, 기화실(64)의 내벽은 테이퍼면이며 원추 형상의 표면에 일치한다.
그리고, 이 기화실(64)의 유출구(64A)의 직경과 같은 직경으로 설정된 플랜지부(76)가 상기 유출구가 제공된 기화기 본체(74) 측에 연결되어 있다. 이 플랜지부(76)는 원료 가스 통로(40)에 일렬로 접속된다.
도면에서 기화기(74A)의 좌측 단부에는, 기화실(64)과 연통된 미세 구멍(66)이 설치된다. 이 미세 구멍(66)의 근방에는 얕은 오목부(78)가 형성되며, 이 오목부(78) 전체를 덥도록 지지부재(80)가 부착되어 있다. 이 지지부재(80)에도 상기 얕은 오목부(78)에 대응하는 오목부(82)가 형성되어 있다. 그리고, 이 지지부재(80)의 오목부(82)와 상기 기화기 본체(74)측의 오목부(78) 사이를 밀봉식으로 분리하도록 밸브 본체(70)로서 원판형상의 다이어프램(84)이 개재되어 있다.
밸브 본체(70)로서의 다이어프램(84)은, 도 7에도 도시하는 바와 같이 예컨대 얇은 스테인레스제 금속 원판으로 이루어져, 판두께 방향으로 변형 굴곡될 수 있도록 구성되어 있다(도 6 참조). 이와 같이 다이어프램(84)으로 밀봉된 리세스(78)는 액체 저장실(62)로서 기능한다. 그리고, 이 오목부(78)와 상기 액체 원료 공급통로(38)를 연통시키도록, 지름이 약 3mm 정도인 액체 통로(90)가 형성되어 있다.
따라서, 액체 원료(30)는 상기 액체 통로(90)를 거쳐서 액체 저장실(62)내에 공급되어 일시적으로 저장된다. 상기 미세 구멍(66)의 액체 저장실(62)측 유입구(68)에 상기 다이어프램(84)을 안착시켜 미세 구멍(68)을 폐색함에 의해, 액체 원료의 흐름을 정지시킬 수 있다.
선형 액츄에이터(72)가 상기 밸브 본체(70)측에 장착된다. 선형 액츄에이터(72)는 원통 형상의 전자기 코일(92)과, 이것의 중심축을 따라 다이어프램(84)을 이동시킬 수 있는 구동 로드(94)를 포함한다. 이 구동 로드(94)는 미소 스토로크량을 제어할 수 있어서 후술하는 바와 같이, 미소한 밸브 개방도를 정밀하게 제어할 수 있다. 이 구동 로드(94)의 단부는, 상기 지지부재(80)를 관통하여 오목부(82)내에 돌출하여 단부에 가동 상태의 강철 볼(96)을 거쳐서 밸브 본체 가압부재(98)를 장착하고 있어서 이 밸브 본체 가압부재(98)에 의해 상기 다이어프램(84)을 이면측으로부터 가압하게 되어 있다. 상기 강철 볼(96)의 목적은, 구동 로드(94)에 의한 가압력이 상기 다이어프램(84)의 표면에 대하여 항상 수직 방향이 되도록 설정하는 것이다. 또한, 상기 액츄에이터(72)로서 전술한 전자기 구동 타입에 한정되지 않고, 예컨대 압전 소자에 의한 구동방식을 채용하더라도 좋다.
상기 기화기 본체(74)에는, 캐리어 가스 도입 수단으로서, 지름이 약 2mm 정도의 캐리어 가스 유로(100)가 형성되어 있고, 캐리어 가스 유로의 가스 분사구(102)가 상기 기화실(64)내를 향하여 설치된다. 그리고, 이 캐리어 가스 유로(100)는, 캐리어 가스 도입 관(46)에 접속되어 있고, 예컨대 기화기 본체(74)의 온도와 같은 온도로 가열한 He 가스를 캐리어 가스로서 기화실(64)내로 도입하게 되어 있다. 이 경우, 액체 원료(30)의 분무화를 촉진시키기 위해서는, 상기 가스 분사구(102)를 미세 구멍(66)의 유출구(104)에 대하여 될 수 있는 한 가깝게 형성하는 것이 바람직하다. 현행의 가공기술을 고려하면, 가스 분사구(102)는 액체 유출구(104)로부터 약 5mm 정도까지 가까이 배치될 수 있다.
또한, 상기 지지부재(80)와 기화기 본체(74) 사이에는, 가열 수단으로서 환상판 형상의 제 1 가열히터(106)가 개재되어 있어서 다이어프램(84) 및 액체 원료(30)의 기화열에 의해 냉각되는 경향이 있는 미세 구멍(66)의 대응 부분을 가열할 수 있다. 그리고, 상기 미세 구멍(66)의 근방에는, 온도 센서로서 예컨대 제 1 열전쌍(108)이 매립되어 있다. 제 1 온도 제어부(110)에 의해서 제 1 열전쌍(108)의 검출값이 소정의 값을 유지하도록 상기 제 1 가열 히터(106)를 제어한다.
또한, 상기 플랜지부(76) 및 기화기 본체(74)를 가열하도록, 가열 수단으로서 막대 형상의 제 2 가열 히터(112)가 복수개 기화기 본체(74)안에 플랜지(76)를 관통하여 매립되어 있다. 상기 기화기 본체(74)에는, 온도 센서로서 제 2 열전쌍(114)이 기화실(64)의 근방에 매립되어 있다. 제 2 온도 제어부(116)는 이 제 2 열전쌍의 검출값이 소정의 값을 유지하도록 상기 제 2 가열히터(112)를 제어한다.
여기서 주요부의 각 치수에 대하여 간단히 말하면, 기화실(64)의 유출구(64A)의 지름(D1)은 12 내지 20mm 이다. 미세 구멍(66)의 지름(D2)은 0.5 내지 2mm 이며, 그 길이(L1)는 5mm 이하이다(도 4 참조). 특히, 미세 구멍(66)내에 저장되는 액체 원료량을 감소시키기 위해서, 이 미세 구멍(66)의 부피를 수 초 이내의 총유량에 대응하는 액체 원료(30) 유량으로 억제하도록 지름(D2) 및 길이(L1)를 될 수 있는 한 작게 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 기화실(64)이 길이(L2)는 12 내지 20mm 정도로 설정하여 출구(64A)의 지름(D1)과 비교하여 될 수 있는 한 압력 손실이 적게 한다
이제 도 2를 참조하여 반도체 제조 시스템에 의한 성막 처리에 대하여 설명한다. 우선, 처리 장치(24)의 처리용기(48)내에는 탑재대(52)상에 반도체 웨이퍼(W)가 탑재되고, 소정의 프로세스 온도, 예컨대 약 200℃ 정도로 가열 유지된다. 처리용기(48)는 소정의 프로세스 압력, 예컨대 약 1 Torr로 유지된다.
원료 공급계(28)의 원료 탱크(32)내에 저장되는 Cu(hfac)TMVS와 같은 액체 원료(30)는 분해 방지되도록 실온으로 유지된다. 이 액체 원료(30)는 가압관(36)으로부터 공급되는 예컨대 He 등의 가압 가스에 의해서 액체 원료 공급통로(38)내로 압송되고, 중간에 개재된 액체 질량유량계(42)에 의해 유량이 검출되면서 기화기(26)로 도입된다. 액체유량 신호는 기화기내의 밸브 본체로 피드백되어 유량을 제어한다. 이 기화기(26)로 도입된 액체 원료(30)는 후술하는 바와 같이 단열팽창함에 의해 기화되어 원료 가스로 되며, 이 원료 가스는 액화 온도 이상 분해 반응 온도 이하의 온도로 가열유지되는 원료 가스 통로(40)로 유동하며, 처리 장치(24)의 샤워헤드(56)로부터 처리용기(48)내로 공급된다. 가스 원료는 처리용기에서 웨이퍼(W)의 표면에 동막 등을 성막한다.
도 3 및 도 6을 참조하여 기화기(26)의 동작에 대하여 설명한다. 도 4는 기화기(26)의 밸브 개방도가 전부 열린 상태를 나타낸다. 도 5는 기화기의 밸브 개방도가 절반 열린 상태를 나타낸다. 도 6은 기화기의 밸브 개방도가 전부 닫힌 상태를 나타낸다. 도 3에 있어서, 액체 원료 공급통로(38)를 통과한 액체 원료(30)는 액체 통로(90)를 거쳐서 다이어프램(84)으로 구획된 미소 용량의 액체 저장실(62)내로 도입된다. 이 액체 원료(30)는 도 4 및 도 5에 도시하는 바와 같이 밸브 본체로서 기능하는 다이어프램이 미세 구멍(66)의 유입구(68)에 안착되지 않고 이로부터 분리되어 있는 경우에, 미세 구멍(66)을 통과하여 유입구(68)로 도입된다. 액체 원료(30)는 타단부의 유출구(104)로부터 감압분위기를 유지하는 기화실(64)내를 향해서 방출된다. 방출 즉시, 단열팽창에 의해서 액체 원료(30)는 대단히 작은 액체 방울로 분무화되며 순간적으로 기화되어 원료 가스가 발생한다. 또한, 이것과 동시에, 캐리어 가스 유로(100)의 가스분출구(102)로부터는, 캐리어 가스로서 He 가스가 분사된다. 기화실(64)의 부피가 종래의 기화기와 달리 대단히 크게 이루어지기 때문에, 액체 원료(30)를 대단히 효율적으로 기화시킬 수 있다. 따라서, 미세한 분무가 기화실(64)의 내벽에 거의 부착되지 않으며, 또한, 액체 원료가 기화실(64)내에 잔류하지도 않는다. 또한, 기체 원료(30)를 효율적으로 기화시킬 수 있기 때문에, 기화실(30)내에서 액체 원료가 열분해되는 일도 없으며, 따라서, 분해에 의해 석출된 금속에 의해서 기화기 자체가 폐색되는 것도 방지할 수 있다. 이와 같이, 공급한 액체 원료를 거의 완전히 기화시켜 성막에 사용함으로써, 설계값대로의 막두께를 성막할 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이, 기화실(64)의 체적(64)이 커지기 때문에, 배기 콘덕턴스가 대단히 커져 기화실(64)에서의 압력 손실이 대단히 적어진다. 따라서, 액체 원료의 기화 효율이 훨씬 더 향상될 수 있다. 덧붙여서 말하면, 전술한 본 실시예와 같은 치수의 경우에는, 기화실(64)의 압력 손실은 10% 정도까지 억제할 수 있었다. 또한, 미세 구멍(66)으로부터 방출된 액체 원료는 기화되어, 그 유동 방향의 변경없이 직선적으로 원료 가스 통로(40) 내측으로 유동하기 때문에, 유출 기체에 난류가 생기는 일없이 원활하게 유동할 수 있다.
또한, 캐리어 가스를 분사하는 가스 분사구(102)는 그 지름을 감소시켜 분출 가스 유속을 증가시키며, 미세 구멍(66)의 유출구(104)에 대단히 근접하게 배치시킨다. 따라서, 미세 구멍(66)으로부터 유출된 액체 원료는 이 캐리어 가스에 의해 효율적으로 교반되기 때문에, 액체 원료의 분무화를 일층 촉진시킬 수 있다.
또한, 기화실(64)의 벽면에는 큰 불연속면이 존재하지 않기 때문에, 기체 유동 정체가 감소될 수 있다.
또한, 가열 히터(106, 112)를 제공하여 가열 대상 부분의 온도를 이것에 대응하는 열전쌍(108, 114)으로 검출하여 제어를 실행하도록 했기 때문에, 전체의 가열온도의 균일성을 높게 유지할 수 있다. 특히, 제 1 열전쌍(108)은 기화열에 의해 온도가 저하하는 경향이 있는 미세 구멍(66)의 유출구(104) 근방의 온도를 검출하여, 이 부분의 온도를 적정값으로 유지한다. 따라서, 액체 원료의 기화를 효율적으로 실행할 수 있다.
액체 원료(30)의 유량을 제어하기 위해서, 액츄에이터(72)의 구동 로드(94)를 미소 거리로 전진 혹은 후퇴시킴으로써, 다이어프램(84)의 변위량을 변경하여 밸브 개방도를 변화시킨다. 액체 원료(30)의 공급을 정지하기 위해서, 도 5에 도시하는 바와 같이 다이어프램(84)을 미세 구멍(66)의 유입구(68)에 완전히 안착시킨다. 이 때, 미세 구멍(66)의 부피가 대단히 작게 설정되어 있기 때문에, 수 초 정도의 유량에 상당하는 액체 원료밖에 미세 구멍(66) 내측에 잔존하지 않는다. 따라서, 성막중의 퇴적막의 두께에 영향을 주지 않는다.
상기 실시예에 있어서, 기화실(64)의 벽면 형상을 원추 형상으로 했지만, 이것에 한정되지 않고, 예컨대 도 8a에 도시하는 바와 같은 테이퍼면과, 수직면 및 수평면이 적절히 결합된 형상일 수도 있다. 도 8b에 도시하는 바와 같은 테이퍼면과 수직면을 조합하여 출구(64A)의 지름(D1)을 플랜지부(76)의 직경보다도 크게 설정하여 가능한 한 기화실(64)내의 부피를 크게 할 수도 있다. 또는 도 8c에 도시하는 바와 같이 기화실(64)을 거의 원추 형상을 따라 형성하지 않고, 거의 원통 형상으로 성형하고 기화실(64)내의 부피를 가능한 한 크게 할 수도 있다. 모든 경우에 있어서, 기화실(64)의 전체 형상은 특정 형상에 한정되지 않으며, 기화실의 체적이 증가하는 한 어떠한 형상으로도 설정될 수 있다.
또한, 상기 실시예에 있어서 밸브 본체(70)로서 다이어프램(84)을 이용했지만, 이것에 한정되지 않고, 도 9에 도시하는 바와 같이 밸브 본체(70)로서 금속판으로 제조된 텔레스코프식 변형가능한 벨로우즈(120)를 이용할 수도 있다.
또한, 여기서는 액체 원료로서 동막을 성막할 때 사용하는 Cu(hfac)TMVS를 사용한 경우를 예로 들어 설명하였지만, 이것에 한정되지 않고, 어떠한 액체도 적용할 수 있다. 예컨대, 알루미늄을 성막할 때에 이용하는 DMAH(디메틸알루미늄헥사이드)와, 산화탄탈막 등을 성막할 때에 이용하는 Ta(OC2H5)5 (금속 알콕시드)와, TEOS 원료가 사용될 수도 있다.
도 10을 참고로 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기화기를 설명한다. 도 10에 있어서, 도 3에 도시된 부분과 동일한 부분은 동일한 참조번호를 사용하며 그 설명을 생략할 것이다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 기화기(26A)는 캐리어 가스를 분출시키기 위한 구조체가 변경된 것을 제외하고 상기 제 1 실시예에 따른 기화기(26)와 같은 구조를 가진다. 즉, 제 1 실시예에 따른 기화기(26)의 구조에서는 캐리어 가스가 기화실(64)의 벽면으로부터 분출되지만, 본 실시예에 따른 기화기(26A)에서는 캐리어 가스가 미세 구멍(66)의 유출구의 주변 영역으로부터 미세 구멍(66)의 유출구 바로 아래 위치를 향해서 분출된다.
도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 기화기(26A)의 기화기 본체(74A) 에 형성된 캐리어 가스 통로(100)의 단부는 기화실(64) 벽을 따라 미세 구멍(66)의 유출구에 인접한 위치로 연장되는 원추 형상 통로(100A)에 접속되어 있다. 원추 형상 통로(100A)는 기화실(100) 벽을 따라 원추 형상 통로를 이룬다. 캐리어 가스 통로(100)는 원추 형상 통로(100A)의 바닥부에 접속되며, 원추 형상 통로(100A)의 상부는 도 10에 도시된 바와 같이 미세 구멍(66) 아래에 위치되도록 구성 및 배열되어 있다.
따라서, 캐리어 가스 통로(100)로부터 원추 형상 통로(100A)에 공급된 캐리어 가스는 원추 형상 통로(100A)의 바닥부로부터 상부를 향해 유동되며 미세 구멍(66)의 유출구 하방 위치로 유도된다. 원추 형상 통로(100A)의 상부에 배치된 유출구는 미세 구멍(66)으로부터 액체 원료가 방출되는 방향에 거의 수직한 방향으로 캐리어 가스를 분출하게 배열되어 있다. 따라서, 캐리어 가스는 미세 구멍(66)의 유출구 바로 아래의 위치 주변부의 원추 형상 통로(100A)의 유출구로부터 분출된다. 따라서, 캐리어 가스는 미세 구멍(66)을 나온 액체 원료를 향해 분출되어 액체 원료 주변부를 형성함으로써, 기화실(64)의 벽면을 따라 유동하는 일이 없이 기화실(64)의 공간에 대해 해리되게 한다.
원추 형상 통로(100A)를 형성하기 위해서, 본 발명의 기화기 본체(74A)는 상부 본체(74a)와 하부 본체(74b)를 포함한다. 즉, 원추 형상의 통로(100A)는 상부 본체(74a)의 원추 형상 내부면과 하부 본체(74b)의 원추 형상 외부면 사이에 형성된다. 이렇게 형성된 원추 형상 통로(100A)에 따르면, 상기 통로가 간단한 구조로 형성되어 미세 구멍(66)의 유출구 바로 하부 위치를 둘러싸는 영역으로 캐리어 가 스를 유도할 수 있다.
전술한 구조에 있어서, 미세 구멍(66)으로부터 방출된 액체 원료(30)는 캐리어 가스의 사출로 인해서 미세 방울(분무)로 분무화되며 기화실(64)의 공간으로 해리된다. 즉, 미세 구멍(66)으로부터 방출된 액체 원료는 방출 직후 미세 방울(분무)로 된다. 이에 의해서, 큰 액체 원료의 방울들이 미세 구멍(66)의 유출구에 형성되지 않으며, 기화실(64)의 벽을 따라 큰 액체 원료의 방울들이 유동하는 것을 방지하거나 또는 기화실(64)의 공간으로 해리되게 한다. 액체 원료의 미세 방울은 기화실(64)의 공간에 도입된 직후에 기화되어 기체 원료로 된다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 기화기(26A)에 있어서, 액체 원료(30)는 원추 형상 통로(100A)의 유출구로부터 캐리어 가스를 분출시킴으로써 액체 원료의 미세 분무를 효율적으로 발생시킬 수 있어서 효과적으로 기화될 수 있다.
도 10에 있어서, 제 1 히터(106)가 기화기 본체(74)의 측면으로부터 기화기 본체(74)에 삽입됨으로써 액체 저장실(62)의 후방 위치에 제공된다. 또한, 제 2 히터(112)가 플랜지(76)에 대향하는 측으로부터 기화기 본체(74)에 매립된다.
본 실시예에 있어서, 벨로우즈(120)가 다이어프램(84) 대신에 사용될 수도 있다는 것을 알 수 있다. 또한, 기화실(64)의 형상은 원추 형상에 제한되지 않으며 다양한 다른 형상이 사용될 수도 있다.
도 11을 참고로 본 발명의 제 3 실시예에 따른 기화기를 설명한다. 도 11에 있어서, 도 3에 도시된 부품과 같은 부품에는 동일한 참조번호를 제공하며 그 설명 은 생략한다.
본 발명의 제 3 실시예에 따른 기화기(26B)는 캐리어 가스를 분출시키는 구조가 변경된 것을 제외하고 상기 제 1 실시예에 따른 기화기(26)와 동일한 구조를 가진다. 즉, 제 1 실시예에 따른 기화기(26)의 구조에서는 캐리어 가스가 기화실(64)의 벽면으로부터 분출되지만, 본 발명에 다른 기화기(26B)에서는 캐리어 가스가 미세 구멍(66)의 유출구 아래로부터 미세 구멍(66)의 유출구를 향해 분출되어 액체 원료의 분무화를 촉진한다.
도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 기화기(26B)의 기화기 본체(74A)에 형성된 캐리어 가스 통로(100)의 단부는 기화실(64)의 공간으로 돌출되고 미세 구멍(66)의 유출구 바로 아래 위치로 연장된 캐리어 가스 분출관(100B)에 접속되어 있다. 캐리어 가스 분출관(100B)은 기화실(100)의 벽면으로부터 돌출되며 그 중앙에 대해 연장된다. 그 후, 캐리어 가스 분출관(100B)은 미세 구멍(66)을 향해서 90°구부러진다. 따라서 캐리어 가스 통로(100)에 공급된 캐리어 가스는 캐리어 가스 분출관(100B)에 의해서 미세 구멍(66)의 유출구 바로 아래 위치로 유도되며 캐리어 가스는 미세 구멍(66)의 유출구를 향해 분출된다.
전술한 구조에 있어서, 미세 구멍(66)으로부터 방출된 액체 원료(30)는 캐리어 가스의 분출로 인해서 미세 방울(분무)로 분무화되며 기화실(64)의 공간으로 해리된다. 즉, 미세 구멍(66)으로부터 방출된 액체 원료는 방출 직후 미세 방울(분무)로 된다. 이에 의해서, 큰 액체 원료의 방울들이 미세 구멍(66)의 유출구에 형성되지 않으며, 기화실(64)의 벽을 따라 큰 액체 원료의 방울들이 유동하는 것을 방지하거나 또는 기화실(64)의 공간으로 해리되게 한다. 액체 원료의 미세 방울은 기화실(64)의 공간에 도입된 직후에 기화되어 기체 원료로 된다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 기화기(26B)에 있어서, 액체 원료(30)는 캐리어 가스 분출관(100B)으로부터 캐리어 가스를 분출시킴으로써 액체 원료의 미세 분무를 효율적으로 발생시킬 수 있어서 효과적으로 기화될 수 있다.
도 11에 있어서, 제 1 히터(106)가 기화기 본체(74)의 측면으로부터 기화기 본체(74)에 삽입됨으로써 액체 저장실(62)의 후방 위치에 제공된다. 또한, 제 2 히터(112)가 플랜지(76)에 대향하는 측으로부터 기화기 본체(74)에 매립된다.
본 실시예에 있어서, 벨로우즈(120)가 다이어프램(84) 대신에 사용될 수도 있다는 것을 알 수 있다. 또한, 기화실(64)의 형상은 원추 형상으로 제한되지 않으며 다양한 다른 형상이 사용될 수도 있다.
본 발명은 특히 개시된 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 정신으로부터 벗어남 없이 변형예 및 수정예가 형성될 수도 있다.
본 발명은 1999년 9월 9일에 출원된 일본 특허 출원 제 11-256410 호에 기초하며 그 전체적인 내용은 본 명세서에 참고로 인용되어 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 기화기 및 이것을 이용한 반도체 제조 시스템에 의하면, 다음과 같이 우수한 작용 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명에 따르면, 기화실은 비교적 크게 형성되어 있기 때문에, 액체 원료를 신속히 또한 효율적으로 기화시킬 수 있다.
또한, 기화실내에 잔류하는 액체 원료가 없어지기 때문에, 기화실이 폐색되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명에 따르면, 캐리어 가스를 도입함으로써 액체 원료를 캐리어 가스중에 혼합시켜 효율적으로 분무화시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 액체 원료의 분출 방향을, 기화기 출구의 방향에 일치시킴으로써 배기 콘덕턴스가 커져 압력 손실을 감소시킬 수 있어서 일층 효율적으로 액체 원료를 기화시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 기화실이나 액체 원료를 가열함에 의해, 액체 원료의 기화를 쉽게 할 수 있으며, 또한, 기화 상태의 원료 가스가 재액화하는 것도 방지할 수 있다.
본 발명에 따르면, 미세 구멍의 유출구에 온도 센서를 설치함으로써, 기화열에 의해 냉각되는 경향에 있는 미세 구멍 유출구의 근방의 온도를 검출할 수 있기 때문에, 이것을 최적의 온도에 제어할 수 있어 액체 원료의 기화를 일층 효율적으로 실행할 수 있으며, 캐리어 가스의 분사구를 미세 구멍의 유출구 근방에 설치함으로써, 미세 구멍의 유출구에서 유출한 액체 원료를 즉시 캐리어 가스로 확산시켜 분무화할 수 있기 때문에, 액체 원료의 기화를 효율적으로 실행할 수 있다.
본 발명에 따르면, 성막시에 이용되는 금속 착체 원료를 액체로서 사용하면, 정확한 양의 원료 가스를 성막에 기여시킬 수 있어, 막두께를 설계값대로 정밀하게 제어할 수 있다.
Claims (12)
- 액체 원료를 감압분위기하에서 기화시키는 기화기에 있어서,상기 액체 원료를 일시적으로 저장하는 액체 저장실과,감압분위기로 설정한 기화실과,상기 액체 저장실과 상기 기화실을 연통시켜 상기 액체 원료를 상기 기화실로 공급시키는 미세 구멍과,상기 액체 저장실측상의 상기 미세 구멍의 액체 유입구를 개폐하는 밸브 본체와,상기 밸브 본체의 밸브 개방도를 제어하는 액츄에이터를 포함하는 기화기.
- 제 1 항에 있어서,상기 기화실로 캐리어 가스를 도입하기 위한 캐리어 가스 도입 수단을 더 포함하는 기화기.
- 제 2 항에 있어서,상기 캐리어 가스 도입 수단은 미세 구멍의 유출구 근방에서 캐리어 가스를 분출시키는 기화기.
- 제 3 항에 있어서,상기 캐리어 가스 도입 수단은, 유출구 주위 영역으로부터 미세 구멍으로부터의 액체 원료의 방출 방향에 거의 수직한 방향으로 캐리어 가스를 분출하도록 미세 구멍의 유출구 근방에 배치된 분출구를 포함하는 기화기.
- 제 3 항에 있어서,상기 캐리어 가스 도입 수단은, 미세 구멍으로부터의 액체 원료의 방출 방향에 거의 반대 방향으로 캐리어 가스를 분출하도록 미세 구멍의 유출구 근방에 배치된 분출구를 포함하는 기화기.
- 제 1 항에 있어서,상기 밸브 본체는 다이어프램 또는 벨로우즈로 이루어지는 기화기.
- 제 1 항에 있어서,상기 기화실은 상기 미세 구멍의 유출구으로부터의 거리가 멀어질수록 기화실의 단면적이 증가하도록 원추 형상을 갖는 기화기.
- 제 1 항에 있어서,상기 미세 구멍의 유출구로부터의 상기 액체 원료의 분출 방향은 기화기 출구의 방향과 일치하는 기화기.
- 제 1 항에 있어서,상기 기화실 주변에 배치된 가열수단과, 기화실 주변의 온도를 검출하는 온도 센서를 더 포함하는 기화기.
- 제 1 항에 있어서,상기 액체 저장실의 액체 원료를 가열하도록 상기 액체 저장실 근방에 배치된 가열 수단과, 미세 구멍의 유출구 근방에 배치된 온도 센서를 구비하는 기화기.
- 제 1 항에 있어서,상기 액체 원료는 처리 장치의 성막시에 이용되는 금속 복합체(metal complex)를 포함하는 기화기.
- 반도체 제조 시스템에 있어서,기화 원료를 사용하여 처리를 수행하는 처리 장치와,기화 원료를 발생하도록 액체 원료를 감압분위기하에서 기화시키는 기화기로서, 상기 액체 원료를 일시적으로 저장하는 액체 저장실과; 감압분위기로 설정한 기화실과; 상기 액체 저장실과 상기 기화실을 연통시켜 상기 액체 원료를 상기 기화실로 공급시키는 미세 구멍과; 상기 액체 저장실의 유입구를 개폐하는 밸브 본체와; 상기 밸브 본체의 밸브 개방도를 제어하는 액츄에이터를 구비하는, 기화기를 포함하는 반도체 제조 시스템.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25641099 | 1999-09-09 | ||
| JP99-256410 | 1999-09-09 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20010030282A KR20010030282A (ko) | 2001-04-16 |
| KR100649852B1 true KR100649852B1 (ko) | 2006-11-24 |
Family
ID=17292301
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020000052718A KR100649852B1 (ko) | 1999-09-09 | 2000-09-06 | 기화기 및 이것을 이용한 반도체 제조 시스템 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7332040B1 (ko) |
| JP (1) | JP4451975B2 (ko) |
| KR (1) | KR100649852B1 (ko) |
| TW (1) | TW476994B (ko) |
Families Citing this family (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3822135B2 (ja) * | 2002-05-13 | 2006-09-13 | 日本パイオニクス株式会社 | 気化供給装置 |
| JP3883918B2 (ja) | 2002-07-15 | 2007-02-21 | 日本エー・エス・エム株式会社 | 枚葉式ｃｖｄ装置及び枚葉式ｃｖｄ装置を用いた薄膜形成方法 |
| AU2002953538A0 (en) * | 2002-12-23 | 2003-01-16 | Pickering, Graham | Clean line heated valve |
| JP4080392B2 (ja) | 2003-07-17 | 2008-04-23 | 東京エレクトロン株式会社 | ガス化モニタ、ミストの検出方法、成膜方法、成膜装置 |
| JP4696561B2 (ja) | 2005-01-14 | 2011-06-08 | 東京エレクトロン株式会社 | 気化装置及び処理装置 |
| KR100709035B1 (ko) * | 2005-11-30 | 2007-04-18 | 주식회사 아이피에스 | 박막증착장치용 직접액체분사시스템 |
| JP2008091931A (ja) * | 2007-10-09 | 2008-04-17 | Denso Corp | 微粒子発生方法および装置 |
| KR101501311B1 (ko) * | 2007-12-19 | 2015-03-10 | 가부시키가이샤 호리바 에스텍 | 액체 재료 기화 장치 |
| JP2009185359A (ja) * | 2008-02-07 | 2009-08-20 | Tokyo Electron Ltd | 液体原料気化装置及びそれを用いた成膜装置 |
| JP5461786B2 (ja) * | 2008-04-01 | 2014-04-02 | 株式会社フジキン | 気化器を備えたガス供給装置 |
| JP5051023B2 (ja) * | 2008-06-23 | 2012-10-17 | スタンレー電気株式会社 | 成膜装置および半導体素子の製造方法 |
| JP5029966B2 (ja) * | 2008-06-23 | 2012-09-19 | スタンレー電気株式会社 | 成膜装置 |
| JP5040004B2 (ja) * | 2008-06-23 | 2012-10-03 | スタンレー電気株式会社 | 成膜装置および半導体素子の製造方法 |
| JP5203843B2 (ja) * | 2008-08-06 | 2013-06-05 | 東京エレクトロン株式会社 | 気化器およびそれを用いた成膜装置 |
| JP5573666B2 (ja) * | 2010-12-28 | 2014-08-20 | 東京エレクトロン株式会社 | 原料供給装置及び成膜装置 |
| US8783652B2 (en) * | 2012-03-12 | 2014-07-22 | Mps Corporation | Liquid flow control for film deposition |
| JP6275373B2 (ja) * | 2012-08-28 | 2018-02-07 | 株式会社日本触媒 | シリコン膜形成方法、およびシリコン膜形成装置 |
| JP6380401B2 (ja) * | 2013-09-30 | 2018-08-29 | 日立金属株式会社 | 流量制御弁及びそれを用いた質量流量制御装置 |
| US9951420B2 (en) * | 2014-11-10 | 2018-04-24 | Sol Voltaics Ab | Nanowire growth system having nanoparticles aerosol generator |
| KR20160147482A (ko) * | 2015-06-15 | 2016-12-23 | 삼성전자주식회사 | 가스 혼합부를 갖는 반도체 소자 제조 설비 |
| WO2017081924A1 (ja) * | 2015-11-10 | 2017-05-18 | 東京エレクトロン株式会社 | 気化器、成膜装置及び温度制御方法 |
| JP6748586B2 (ja) * | 2016-07-11 | 2020-09-02 | 東京エレクトロン株式会社 | ガス供給システム、基板処理システム及びガス供給方法 |
| JP7259839B2 (ja) * | 2018-03-19 | 2023-04-18 | 株式会社プロテリアル | ダイアフラム弁及びそれを用いた質量流量制御装置 |
| US11274367B2 (en) | 2018-07-24 | 2022-03-15 | Lintec Co., Ltd. | Vaporizer |
| JP6694093B2 (ja) * | 2018-07-24 | 2020-05-13 | 株式会社リンテック | 気化器 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07106254A (ja) * | 1993-10-07 | 1995-04-21 | Rintetsuku:Kk | 液体原料用気化供給器とその供給方法 |
| JPH11152571A (ja) * | 1997-11-17 | 1999-06-08 | Shimadzu Corp | 液体材料気化装置 |
| KR20000000946A (ko) * | 1998-06-05 | 2000-01-15 | 주재현 | 기화기 및 이를 사용한 화학 기상 증착장치 |
| KR20000044852A (ko) * | 1998-12-30 | 2000-07-15 | 김영환 | 액체운송장치 |
Family Cites Families (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6224088A (ja) * | 1985-07-23 | 1987-02-02 | Esutetsuku:Kk | 制御弁 |
| JPS63115970A (ja) * | 1986-10-31 | 1988-05-20 | Motoyama Seisakusho:Kk | ダイヤフラム弁 |
| US4847469A (en) * | 1987-07-15 | 1989-07-11 | The Boc Group, Inc. | Controlled flow vaporizer |
| JPH0784662B2 (ja) * | 1989-12-12 | 1995-09-13 | アプライドマテリアルズジャパン株式会社 | 化学的気相成長方法とその装置 |
| US5440887A (en) * | 1991-02-05 | 1995-08-15 | Applied Materials, Inc. | Liquid vaporizer-feeder |
| US5371828A (en) * | 1991-08-28 | 1994-12-06 | Mks Instruments, Inc. | System for delivering and vaporizing liquid at a continuous and constant volumetric rate and pressure |
| JPH06291040A (ja) * | 1992-03-03 | 1994-10-18 | Rintetsuku:Kk | 液体気化供給方法と液体気化供給器 |
| JPH0795530B2 (ja) | 1992-04-24 | 1995-10-11 | 株式会社ベンカン | インジェクションバルブ |
| EP0602595B1 (en) * | 1992-12-15 | 1997-07-23 | Applied Materials, Inc. | Vaporizing reactant liquids for CVD |
| US5630878A (en) * | 1994-02-20 | 1997-05-20 | Stec Inc. | Liquid material-vaporizing and supplying apparatus |
| JPH08128389A (ja) * | 1994-11-01 | 1996-05-21 | Hitachi Ltd | バルブ駆動制御方法およびバルブ駆動制御装置ならびに流動体供給制御装置 |
| US5776254A (en) * | 1994-12-28 | 1998-07-07 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Apparatus for forming thin film by chemical vapor deposition |
| JPH08200525A (ja) | 1995-01-31 | 1996-08-06 | Hitachi Metals Ltd | 液体原料気化器用弁 |
| JPH1089532A (ja) * | 1995-12-13 | 1998-04-10 | Rintetsuku:Kk | 気化装置の弁構造 |
| US6074487A (en) * | 1997-02-13 | 2000-06-13 | Shimadzu Corporation | Unit for vaporizing liquid materials |
| US6258170B1 (en) * | 1997-09-11 | 2001-07-10 | Applied Materials, Inc. | Vaporization and deposition apparatus |
| JPH11125344A (ja) * | 1997-10-20 | 1999-05-11 | Ebara Corp | 弁装置 |
| US6210485B1 (en) * | 1998-07-21 | 2001-04-03 | Applied Materials, Inc. | Chemical vapor deposition vaporizer |
| US6394417B1 (en) * | 1998-10-09 | 2002-05-28 | Swagelok Co. | Sanitary diaphragm valve |
-
2000
- 2000-09-06 KR KR1020000052718A patent/KR100649852B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2000-09-07 JP JP2000271920A patent/JP4451975B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2000-09-08 US US09/658,501 patent/US7332040B1/en not_active Expired - Fee Related
- 2000-09-08 TW TW089118467A patent/TW476994B/zh not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07106254A (ja) * | 1993-10-07 | 1995-04-21 | Rintetsuku:Kk | 液体原料用気化供給器とその供給方法 |
| JPH11152571A (ja) * | 1997-11-17 | 1999-06-08 | Shimadzu Corp | 液体材料気化装置 |
| KR20000000946A (ko) * | 1998-06-05 | 2000-01-15 | 주재현 | 기화기 및 이를 사용한 화학 기상 증착장치 |
| KR20000044852A (ko) * | 1998-12-30 | 2000-07-15 | 김영환 | 액체운송장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001148347A (ja) | 2001-05-29 |
| TW476994B (en) | 2002-02-21 |
| US7332040B1 (en) | 2008-02-19 |
| JP4451975B2 (ja) | 2010-04-14 |
| KR20010030282A (ko) | 2001-04-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100649852B1 (ko) | 기화기 및 이것을 이용한 반도체 제조 시스템 | |
| JP4352783B2 (ja) | ガス供給系及び処理システム | |
| KR101240031B1 (ko) | 기화기 및 이를 이용한 성막 장치 | |
| US6471782B1 (en) | Precursor deposition using ultrasonic nebulizer | |
| US5906757A (en) | Liquid injection plasma deposition method and apparatus | |
| JPH0828332B2 (ja) | 液体蒸発装置 | |
| US20090000740A1 (en) | Vaporizer and Processor | |
| JP2003514992A (ja) | 低蒸気圧液体供給源からｃｖｄ室まで前駆体蒸気を運搬する装置及び方法 | |
| JPH06291040A (ja) | 液体気化供給方法と液体気化供給器 | |
| KR960039122A (ko) | 사이클론 증착기 | |
| US6424800B1 (en) | Bubbler | |
| KR20140012153A (ko) | 산화막 성막 방법 및 산화막 성막 장치 | |
| KR20100065286A (ko) | 기화기, 기화기를 포함하는 원료 가스 공급 시스템 및 이것을 이용한 성막 장치 | |
| US20090229525A1 (en) | Vaporizer and film forming apparatus | |
| KR20140081876A (ko) | 직접 액상 증착 | |
| TW201303971A (zh) | 氣化裝置、氣體供給裝置及成膜裝置 | |
| KR100805354B1 (ko) | 액체 원료 기화 장치 | |
| JP5152105B2 (ja) | 処理システム | |
| JPH11269653A (ja) | 液体材料気化装置 | |
| JP3720083B2 (ja) | 半導体素子用薄膜の製造方法および装置、並びに半導体ウェハ | |
| KR101416254B1 (ko) | 기화기 및 상기 기화기를 구비한 액체 원료 기화 공급 장치 | |
| JP7201372B2 (ja) | アクリル気化器 | |
| JP3687342B2 (ja) | 液体窒素の微小粒滴化方法及びその装置、該装置のノズル組立体並びに液体窒素微小粒滴充填による陽圧包装体の製造方法 | |
| JP2000252270A (ja) | ガス噴射ヘッド | |
| JP3278265B2 (ja) | 液体原料用気化供給器とその供給方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20121023 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20131022 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20141021 Year of fee payment: 9 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |