KR101160724B1 - 기화기 및 반도체 처리 시스템 - Google Patents

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Abstract

액체 원료로부터 처리 가스를 얻기 위한 기화기는, 인젝터의 토출구의 하측에서 용기 내에 배치된 중공의 내부 공간을 갖는 하부 열교환체를 포함한다. 토출구와 하부 열교환체와의 사이에 안개형 액체 원료의 조주 공간이 규정되고, 용기의 내측면과 하부 열교환체 사이에 조주 공간에 연속되는 고리 형상 공간이 규정된다. 하부 열교환체의 내부 공간에 내부 히터가 배치된다. 내부 히터는 카본 파이버의 다발이 복수 편입된 카본 와이어를 세라믹스에 의해 밀봉한 구조를 이룬다. 내부 히터는, 고리 형상 공간을 통과하는 안개형 액체 원료를 가열하여 처리 가스를 생성한다.
Figure R1020080028805
기화기, 열교환체, 성막 처리부, 인젝터, 배기 펌프

Description

기화기 및 반도체 처리 시스템{VAPORIZER AND SEMICONDUCTOR PROCESSING SYSTEM}
본 발명은, 액체 원료로부터 처리 가스를 얻기 위한 기화기 및 반도체 처리 시스템에 관한 것이다. 여기서, 반도체 처리라 함은, 웨이퍼나 LCD(Liquid Crystal Display)와 같은 FPD(Flat ㎩nel Display)용 글래스 기판 등의 피처리 기판 상에 반도체층, 절연층, 도전층 등을 소정의 패턴으로 형성함으로써, 상기 피처리 기판 상에 반도체 디바이스나, 반도체 디바이스에 접속되는 배선, 전극 등을 포함하는 구조물을 제조하기 위해 실시되는 다양한 처리를 의미한다.
반도체 제조 처리의 하나로서, 반도체 웨이퍼(W)의 표면에 소정의 막을 형성하는 성막 처리가 있다. 이 처리는 예를 들어 감압 CVD(Chemical Vapor Deposition) 장치를 이용하여 행해진다. 이 감압 CVD 장치는, 원료를 가스 상태로 공급하고, 화학 반응을 진행시켜 웨이퍼 표면에 박막을 퇴적시킨다. 이러한 종류의 장치에 있어서, 액체 원료를 기화하여 얻은 처리 가스를 성막 가스로서 처리실 내에 도입하는 경우가 있다.
액체 원료를 기화하여 얻은 처리 가스를 이용한 성막 처리의 예로서는, 다음 과 같은 것이 있다. 즉, TEOS(Tetra ethoxy silane)를 기화하여 얻은 처리 가스와 산소(O2) 가스를 이용하여 SiO2막을 성막한다. Si2Cl6을 기화하여 얻은 처리 가스와 암모니아(NH3) 가스를 이용하여 실리콘나이트라이드(Si3N4)막을 성막한다.
특허문헌 1[일본 특허 공개 평3-126872호 공보(3페이지 단락 30, 도1)]은, 액체 원료를 기화하는 기화기의 하나의 타입을 개시한다. 이 기화기의 경우, 네뷸라이저(nebulizer)에 의해 안개형 액체 원료가 소정의 온도로 가열된 기화실 내에 공급되어 기화된다.
그러나, 이 기화기에서는, 안개형 액체 원료가 기화실 내를 통류하는 동안에 충분한 열교환이 행해지지 않는다. 이로 인해, 기화실의 출구측에 접속된 파이프로부터 배출되는 처리 가스에는 미스트가 많이 포함된다. 이 처리 가스를 예를 들어 감압 CVD 장치 등의 반응실 내에 공급한 경우, 이 미스트가 웨이퍼의 표면에 부착되어 파티클이 된다. 즉 미스트가 웨이퍼에 있어서의 파티클의 발생 요인이 된다.
이러한 문제점에 비추어, 본 발명자들이 속하는 연구 그룹은, 도6에 도시하는 기화기(300)를 개발하였다. 이 기화기(300)는 측벽에 히터(301)를 구비하는 기화실(302)을 포함하고, 그 내부의 바닥면에 하부 열교환체(303)가 배치된다. 하부 열교환체(303)의 표면에서도 액체 원료를 기화시키기 위해, 하부 열교환체(303) 내에 예를 들어 막대 형상체의 히터(304)가 예를 들어 하부 열교환체(303)의 둘레 방향으로 4개 매립 설치된다. 히터(301, 304)는 전원부(310)에 접속된다. 기화실(302)의 상면으로부터 인젝터(305)에 의해 기화실(302) 내에 안개화된 액체 원료는 기화실(302)의 측벽의 히터(301)와 하부 열교환체(303) 내의 히터(304)에 의해 예를 들어 150 ℃로 가열되어 기화된다. 그리고, 기화된 액체 원료는, 처리 가스로서 취출구(306)로부터 예를 들어 CVD 장치 등의 소비 장치로 공급된다.
그러나, 본 발명자들에 따르면, 후술하는 바와 같이, 이 기화기에서는 특정 문제점이 수반되는 것이 발견되고 있다.
본 발명의 목적은, 액체 원료를 높은 효율로 기화시킬 수 있고, 또한 파티클의 발생을 억제할 수 있는 기화기를 제공하는 것에 있다. 본 발명의 다른 목적은, 처리 효율이 높은 반도체 처리 시스템을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 제1 시점은, 액체 원료로부터 처리 가스를 얻기 위한 기화기이며, 상기 기화기의 처리 공간을 규정하는 용기와, 상기 용기 내에 상기 액체 원료를 안개형으로 하방을 향해 분출하는 토출구를 갖는 인젝터와, 상기 토출구의 하측에서 상기 용기 내에 배치된 중공의 내부 공간을 갖는 하부 열교환체와, 상기 토출구와 상기 하부 열교환체 사이에 상기 안개형 액체 원료의 조주 공간(助走空間)이 규정되고, 상기 용기의 내측면과 상기 하부 열교환체 사이에 상기 조주 공간에 연속되는 고리 형상 공간이 규정되는 것과, 상기 하부 열교환체의 상기 내부 공간에 배치된 내부 히터와, 상기 내부 히터는 카본 파이버의 다발이 복수 편입된 카본 와이어를 세라믹스에 의해 밀봉한 구조를 이루는 것과, 상기 내부 히터는 상기 고리 형상 공간을 통과하는 상기 안개형 액체 원료를 가열하여 상기 처리 가스를 생성하는 것과, 상기 고리 형상 공간으로부터 상기 처리 가스를 도출하도록 상기 용기에 접속된 가스 도출로와, 상기 인젝터로부터의 상기 액체 원료의 토출을 정지하였을 때에, 상기 내부 히터로의 공급 전력을 감소 또는 정지하는 제어부를 구비한다.
본 발명의 제2 시점은, 반도체 처리 시스템이며, 피처리 기판을 수납하는 처리실과, 상기 처리실 내에서 상기 피처리 기판을 지지하는 지지 부재와, 상기 처리실 내의 상기 피처리 기판을 가열하는 히터와, 상기 처리실 내를 배기하는 배기계 와, 상기 처리실 내에 처리 가스를 공급하는 가스 공급계와, 상기 가스 공급계는 액체 원료로부터 상기 처리 가스를 얻기 위한 기화기를 포함하는 것을 구비하고, 상기 기화기는, 상기 기화기의 처리 공간을 규정하는 용기와, 상기 용기 내에 상기 액체 원료를 안개형으로 하방을 향해 분출하는 토출구를 갖는 인젝터와, 상기 토출구의 하측에서 상기 용기 내에 배치된 중공의 내부 공간을 갖는 하부 열교환체와, 상기 토출구와 상기 하부 열교환체 사이에 상기 안개형 액체 원료의 조주 공간이 규정되고, 상기 용기의 내측면과 상기 하부 열교환체 사이에 상기 조주 공간에 연속되는 고리 형상 공간이 규정되는 것과, 상기 하부 열교환체의 상기 내부 공간에 배치된 내부 히터와, 상기 내부 히터는 카본 파이버의 다발이 복수 편입된 카본 와이어를 세라믹스에 의해 밀봉한 구조를 이루는 것과, 상기 내부 히터는, 상기 고리 형상 공간을 통과하는 상기 안개형 액체 원료를 가열하여 상기 처리 가스를 생성하는 것과, 상기 고리 형상 공간으로부터 상기 처리 가스를 도출하도록 상기 용기에 접속된 가스 도출로와, 상기 인젝터로부터의 상기 액체 원료의 토출을 정지하였을 때에, 상기 내부 히터로의 공급 전력을 감소 또는 정지하는 제어부를 구비한다.
본 발명의 추가 목적 및 이점들은 다음의 상세한 설명에 개시될 것이며, 일부는 상세한 설명으로부터 명백할 것이고 또는 본 발명의 실시에 의해 학습될 수도 있다. 본 발명의 목적 및 이점들은 특별히 이후에 개시되는 수단들 및 조합들에 의해 인식되고 얻어질 수도 있다.
본 명세서에 합체되고 일부로 구성되는 첨부 도면들은 본 발명의 실시예들을 나타내고 있고, 상기한 일반적인 설명과 함께 하기되는 실시예들의 상세한 설명은 본 발명의 원리들을 설명하는 것으로 제공된다.
본 발명에 따르면, 기화기의 용기 내의 고리 형상 공간에 있어서 하부 열교환체를 취출 포트측으로 치우치게 하여 배치함으로써, 안개형 액체 원료가 고리 형상 공간 내를 균등하게 흘러, 기화 효율이 높아지는 효과를 제공할 수 있다.
본 발명자들은, 본 발명의 개발 과정에서, 도6에 도시하는 기화기의 문제에 대해 연구하였다. 그 결과, 본 발명자들은, 이하에 서술하는 지견을 얻었다.
도6의 기화기(300)에서는, 안개화(霧化)된 액체 원료가 하부 열교환체(303)의 상면에 있어서 가장 많이 기화되므로, 이 상면이 기화열에 의해 냉각되어 온도가 저하된다. 이로 인해, 하부 열교환체(303)의 상면에 열전대 등의 온도 센서(307)가 배치되고, 이 상면을 액체 원료의 기화 온도 이상이 되도록 히터(304)의 출력을 조정한다. 하부 열교환체(303)에는 내부를 향할수록 온도가 높아지는 온도 구배가 형성된다.
액체 원료의 미스트는, 기화실(302)의 측벽과 하부 열교환체(303)로부터 가열된다. 이로 인해, 미스트의 기화되는 양이 많아지고, CVD 장치 등으로 공급되는 처리 가스에 포함되는 미스트량이 감소하여 파티클의 발생량이 감소한다.
동작 중, 이 기화기(300)에서는, 하부 열교환체(303)는 고온의 축열 상태에 있고, 안개화된 액체 원료를 기화시킴으로써 열을 방출한다. 그러나, 액체 원료의 공급을 정지하면, 하부 열교환체(303)는 열의 방출처가 없어진다. 하부 열교환 체(303)의 열용량은 크기 때문에, 동시에 하부 열교환체(303)의 가열을 정지해도, 하부 열교환체(303)는, 소위 오버 슈트라 불리는 상태가 되어, 급격하게 표면의 온도가 상승한다. 일반적으로, 액체 원료, 예를 들어 유기 금속 착체는, 기화되는 적절한 온도 범위가 좁고, 그 온도 범위를 초과하면, 열분해에 의해 변질되어 잔사물이 되는 경우가 많다. 따라서, 이 기화기(300)에서는, 하부 열교환체(303)가 과열되면, 액체 원료가 열분해되어 변질되고, 잔사물이 되어 기화실(302) 내부나 처리 가스 공급로 내에 퇴적한다. 그리고, 후속의 프로세스시에 그 잔사물이 박리되어 처리 분위기에 유입하여, 기판의 파티클 오염의 원인이 되는 등의 악영향을 미친다. 이 오버 슈트는, 상술한 특허문헌 1에 기재된 기화실에 있어서도 문제가 되고 있다.
상기 문제를 해소하는 방법으로서, 액체 원료의 공급을 정지한 후에, 오버 슈트가 발생하기 전에 예를 들어 불활성 가스 등의 처리에 영향이 적은 퍼지 가스 등을 냉각하여 기화실(302) 내에 공급하여, 하부 열교환체(303)를 냉각하는 방법이 있다. 그러나, 이 경우, 액체 원료의 공급을 정지할 때마다 퍼지 가스를 대량으로 공급할 필요가 있어 가스의 사용량이 많아지는 동시에, 퍼지 가스를 냉각하는 에너지도 필요하게 되어, 비용면에서 바람직하지 않다.
또한, 상술한 바와 같이, 하부 열교환체(303)의 상면에 있어서 온도를 측정하여, 하부 열교환체(303) 내의 히터(304)의 제어를 행한다. 그러나, 이와 같은 히터(304)에서는, 하부 열교환체(303)의 표면 전체를 균일하게 가열할 수 없으므로, 온도가 가장 낮아지는 상면에 있어서 온도를 조정하고자 하면, 하부 열교환 체(303)의 하측의 온도가 지나치게 높아진다. 이로 인해, 하부 열교환체(303)의 표면에는, 상면으로부터 하측을 향해 서서히 온도가 높아지는 온도 구배가 생겨, 예를 들어 하부 열교환체(303)의 하측에서는 350 ℃ 정도까지 온도가 상승한다. 이것은, 상기한 액체 원료의 과열에 의한 분해의 요인이 되는 동시에, 예를 들어 기화실(302)의 바닥면과 측벽 사이에 배치된 수지제의 O링(도시하지 않음) 등의 부재의 열 열화의 원인이 된다.
상기한 오버 슈트 및 하부 열교환체(303)의 상하 방향에 있어서의 온도 구배는, 처리 가스의 유량이 증가할수록 (액체 원료의 공급량이 증가할수록) 커진다. 그로 인해 큰 유량이 필요한 프로세스에서는, 상술한 문제점이 보다 현저해진다. 또한, 액체 원료로서, 가열에 의해 분해되는 재료뿐만 아니라, 예를 들어 물을 공급하는 처리의 경우에도, 상기한 밀봉 부재의 열 열화가 문제가 된다.
이하에, 이와 같은 지견을 기초로 하여 구성된 본 발명의 실시 형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 또, 이하의 설명에 있어서, 대략 동일한 기능 및 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일 부호를 부여하고, 중복 설명은 필요한 경우에만 행한다.
도1은, 본 발명의 실시 형태에 관한 반도체 처리 시스템(성막 시스템)을 도시하는 구성도이다. 도1에 도시한 바와 같이, 이 시스템(10)은 피처리 기판 예를 들어 웨이퍼(W)에 대해 소정의 성막 처리를 행하는[웨이퍼(W) 상에 소정의 박막을 형성함] 성막 처리부(100)를 포함한다. 성막 처리부(100)에는, 소정의 처리 가스를 공급하기 위한 가스 공급계(200)가 접속된다.
성막 처리부(100)는 예를 들어 반응실(처리실)인 종형의 반응관(110)을 갖는 배취식(batch)의 감압 CVD 장치를 구비한다. 반응관(110) 내에, 웨이퍼(W)를 다수매 탑재한 웨이퍼 보트(120)가 반출입 가능해진다. 웨이퍼(W)는 반응관(110)의 외측에 설치된 히터(130)에 의해 가열된다. 반응관(110) 내에는, 진공 배기 수단인 진공 펌프(150)를 통해 소정의 진공도로 유지된다. 반응관(110)에는, 후술하는 처리 가스 공급 라인(53)으로부터 소정의 처리 가스가 공급된다.
가스 공급계(200)는 저류조(1), 기화기(2) 및 이들에 접속된 배관계를 포함한다. 저류조(1)는, 예를 들어 85 ℃에서의 증기압이 0.55 ㎩ 이하인 저증기압의 액체 원료, 예를 들어 TEMAH(Tetrakis(N-ethyl-N-methylamino) hafnium)나 HTB(hafnium tetra-t-butoxide) 등의 하프늄계 재료를 저류한다. 기화기(2)는 저류조(1)로부터 공급되는 액체 원료를 기화하여 처리 가스를 생성한다.
구체적으로는, 저류조(1)는 공급 라인(액체 원료 공급로)(51)을 통해 기화기(2)에 접속된다. 공급 라인(51)의 저류조(1)측의 단부는 저류조(1) 내의 액체 원료와 접촉하도록 배치된다. 공급 라인(51)에는, 상류측[저류조(1)측]으로부터 순서대로, 제1 밸브(V1), 액체 매스 플로우미터(M), 제2 밸브(V2)가 개재 설치된다. 공급 라인(51) 내를 통류하는 액체 원료의 온도는, 공급 라인(51)의 주위에 배치된 가열 히터(도시하지 않음)에 의해, 예를 들어 40 ℃ 정도로 설정된다.
공급 라인(51)에는, 밸브(V2)의 하류측에서, 가스 공급 라인(23)을 통해 N2 가스의 공급원(24)이 접속된다. 가스 공급 라인(23)에는, 가스 공급원(24)측으로 부터 순서대로 제1 매스 플로우 컨트롤러(M1), 밸브(Vb)가 개재 설치된다. 이에 의해 공급 라인(51)에 N2 가스가 소정 유량으로 공급 가능해진다.
저류조(1)에는, 밸브(Va)를 개재 설치한 가스 공급 라인(21)이 접속된다. 가스 공급 라인(21)의 일단부측은, 저류조(1)의 액체 원료의 액면의 상방측에 위치하도록 배치된다. 가스 공급 라인(21)의 타단부측은, 가압 기체 예를 들어 N2 가스의 공급원(22)과 접속된다. 저류조(1)로부터 기화기(2)에 액체 원료를 공급할 때에는, 저류조(1) 내에 예를 들어 1.0 ㎏/㎠ 정도의 N2 가스를 공급한다. 이에 의해 액체 원료를 가압하고, 이 가압에 의해 액체 원료를 저류조(1)로부터 기화기(2)에 소정 유량으로 압송할 수 있다. 여기서 가압 기체로서는, N2 가스 이외에 헬륨(He) 가스나 아르곤(Ar) 가스 등의 불활성 가스를 이용할 수 있다.
도2는 도1의 시스템에서 사용되는 기화기(2)를 도시하는 종단면도이다. 기화기(2)는, 기화기의 처리 공간을 규정하기 위해 기기 본체가 되는 기밀한 원통형 용기(40)와, 용기(40)의 외주면을 덮는 사각 형상의 커버(41)를 포함한다. 용기(40)는, 예를 들어 내경이 30 내지 40 ㎜, 길이가 250 ㎜인 스테인리스제의 원통 형상체에 의해 구성된다. 용기(40)의 상단부에 있어서의 중심축 상에는 공급 라인(51)에 접속된 인젝터(30)가 배치된다. 인젝터(30)는 내관 및 외관을 갖는 이중관 구조의 스프레이식 인젝터로서 구성된다. 이 내관으로부터는 공급 라인(51)으로부터 보내지는 액체 원료가 공급되고, 외관으로부터는 질소 가스원(27)으로부터 밸브(Vg), 매스 플로우 컨트롤러(M3)를 통해 안개화용 가스로서 보내지는 질소 가 스가 공급된다. 인젝터(30)의 선단부의 토출구(30a)(예를 들어 구멍 직경 0.1 ㎜)로부터 액체 원료가 안개화되어(미스트가 되어) 용기(40) 내에 공급된다.
용기(40)의 바닥부에는 당해 용기(40)보다도 소경의 원통 형상의 하부 열교환체(31)가 배치된다. 하부 열교환체(31)는 박판의 투명 재료 예를 들어 석영으로 이루어지는 중공 또한 기밀한 케이싱(31a)에 의해 외측 윤곽이 형성된다. 케이싱(31a)의 두께는, 1 내지 10 ㎜, 바람직하게는 2 내지 6 ㎜, 예를 들어 3 ㎜ 정도로 설정된다. 또한, 케이싱(31a)은 내부의 분위기가 대기압 또는 진공이 되도록 기밀하게 구성된다. 또한 케이싱(31a) 내에 불활성 가스 예를 들어 질소 가스 등을 봉입하도록 해도 좋다.
케이싱(31a)의 내부에는, 카본 와이어 히터로 이루어지는 선 형상의 내부 히터(33)가 배치된다. 내부 히터(33)는, 고순도의 선 형상의 가요성이 있는 발열체 예를 들어 선 직경 1O ㎛ 전후의 카본 부재인 카본 파이버의 다발을 복수 편입함으로써 형성된 카본 와이어를 포함한다. 이 카본 와이어는, 세라믹스로 이루어지는 밀봉재 예를 들어 외경이 수십 ㎜인 예를 들어 투명 석영관 중에 밀봉되고 또한 고정된다. 내부 히터(33)는 전원부(50a)에 접속되고, 복사열에 의해 하부 열교환체(31)의 내면을 가열하는 동시에, 투명한 케이싱(31a)을 통해 용기(40)의 내벽을 가열한다. 케이싱(31a)의 내부에는, 하부 열교환체(31)의 정상부의 온도를 측정하기 위한 열전대 등으로 이루어지는 온도 센서(35)가 배치된다. 전원부(50a) 및 온도 센서(35)는 후술하는 제어부(20A)에 접속된다.
내부 히터(33)로부터 방사되는 복사열을 하부 열교환체(31)의 외측[용기(40) 의 내벽이나 용기(40) 내를 통류하는 액체 원료의 미스트]으로 전달하기 위해, 케이싱(31a)은 투명 재료로 이루어지는 것이 바람직하다. 이 투명 재료는, 복사열을 하부 열교환체(31)의 외측으로 전달하는 것이면, 적외선 등을 투과하는 석영 이외의 재료로 할 수 있다. 예를 들어 일단 케이싱(31a)의 내면에 있어서 복사열을 흡수하고, 그 열을 케이싱(31a)의 외면으로부터 복사열로서 방출할 수 있는 것이라도 좋다. 또한, 케이싱(31a)의 구성 재료는, 예를 들어 스테인리스나 SiC(탄화규소)등의 불투명한 재료라도 좋다.
하부 열교환체(31)의 상방측은, 인젝터(30)에 의해 안개형 액체 원료를 더욱 균일하게 미립화시킬 수 있는 거리(L)를 갖는 조주 공간(G)으로서 형성된다. 하부 열교환체(31)는 그 중심을 인젝터(30)의 중심보다도 거리(R) 예를 들어 1 내지 4 ㎜만큼 한쪽측으로 오프셋시켜 배치된다. 이 측에, 후술하는 바와 같이, 용기(40)의 하단부의 측면에, 기화기(2)로부터 처리 가스를 취출하는 취출 포트(32)가 형성된다. 이 구성에 의해, 용기(40)의 내주면과 하부 열교환체(31) 사이에는 고리 형상 공간(F)이 형성된다. 고리 형상 공간(F)의 폭[기화기(2)의 평면도에서 보았을 때의 폭]은, 취출 포트(32)측의 폭이 그 반대측의 폭보다도 작아진다.
커버(41)의 내부에는, 예를 들어 용기(40)의 길이 방향을 따라 연장되는, 복수개의 예를 들어 저항 발열체로 이루어지는 히터(48)가 용기(40)를 둘러싸도록 배치된다. 본 실시 형태에 있어서, 히터(48)는 취출 포트(32)측으로 치우친 위치에 2개, 취출 포트(32)와 반대측으로 치우친 위치에 2개 배치된다. 이들 히터(48)는 각각 전원부(50b)에 접속된다. 히터(48)는, 예를 들어 1개의 공통의 온도 컨트롤 러로 가열 제어될 수 있다. 대신에, 히터(48)는 취출 포트(32)측의 2개를 1세트, 취출 포트(32)와 반대측의 2개를 1세트로 하여 각 세트마다 각각 독립하여 가열 제어될 수 있다. 대신에, 히터(48)는 4개가 서로 독립하여 가열 제어될 수 있다. 또, 후술하는 바와 같이, 하부 열교환체(31) 내의 내부 히터(33)에 의해 충분히 액체 원료를 기화할 수 있는 경우에는, 이 히터(48)를 설치하지 않아도 좋다.
용기(40)의 하단부의 측면에는 액체 원료를 기화하여 얻은 처리 가스를 취출하기 위한 취출 포트(32)가 형성된다. 취출 포트(32)에는, 상술한 공급 라인(51)이 접속된다. 취출 포트(32)와 공급 라인(51)은, 공급 라인(51)의 단부면의 홈(51a)에 끼워 넣어진 밀봉 부재인 수지제의 O링(51b)을 통해 볼트 등에 의해 기밀하게 밀착된다. 용기(40)의 바닥면에는 플랜지(40a)가 배치되고, 플랜지(40a)에 덮개(49)가, 덮개(49)의 홈(49a)에 끼워 넣어진 O링(49b)을 통해 기밀하게 밀착된다.
또한, 용기(40)의 바닥면에는 기화하지 않은 액체 원료를 배출하기 위한 드레인 포트(34)가 형성된다. 이 예에서는, 드레인 포트(34)는 취출 포트(32)의 반대측에 형성된다. 드레인 포트(34)에는 배출 라인(42)이 접속된다. 배출 라인(42)에는 용기(40)의 바닥부 근방에 미스트 배출용 밸브(Vm)가 배치된다. 밸브(Vm)가 폐쇄되었을 때에, 당해 드레인 포트(34) 근방에 미스트가 저류되고, 여기가 미스트 저장부가 된다. 배출 라인(42)의 타단부측에는 미스트를 흡인 배출하기 위한 배출 펌프(44)가 접속되고, 배출 라인(42)과 배출 펌프(44)에 의해 흡인로가 구성된다.
또한 기화기(2)에는, 용기(40) 내부를 세정하기 위해 용기(40)에 세정액을 공급하는 공급부(6)가 접속된다. 공급부(6)는 세정액을 저류하는 세정액조(62)를 포함하고, 이것은 밸브(Vc)를 구비하는 공급 라인(61)을 통해 용기(40)의 상부에 접속된다. 여기서 세정액으로서는, 예를 들어 액체 원료나 액체 원료의 고화물을 용해하는 용제, 예를 들어 에탄올이나 헥산 등의 알코올계의 약액이 이용된다. 세정액조(62)로부터 공급 라인(61)을 통해 용기(40) 내에 공급된 세정액은, 밸브(Vm)를 개방함으로써 배출 라인(42)을 통해 배출된다.
기화기(2)는, 후술하는 제3 밸브(V3)를 구비하는 공급 라인(처리 가스 공급 라인)(53)을 통해 성막 처리부(100)의 반응관(110)에 접속된다. 처리 가스를, 응축을 방지한 상태에서 성막 처리부(100)로 유도하기 위해, 제3 밸브(V3)로부터 성막 처리부(100)까지의 거리는, 예를 들어 50 내지 100 ㎝ 정도로 짧게 설정된다. 공급 라인(53) 내를 통류하는 처리 가스의 온도는, 당해 공급 라인(53)의 주위로 배치된 테이프 히터(도시하지 않음)에 의해 예를 들어 80 ℃ 정도로 설정된다.
공급 라인(53) 내를 세정하기 위해, 공급 라인(53)에는 밸브(V3)의 하류측에서, 밸브(Vf), 매스 플로우 컨트롤러(M2)를 구비하는 공급 라인(55)을 통해 질소 가스 공급원(25)이 접속된다. 공급 라인(51) 내를 세정하기 위해, 밸브(Vd)를 구비하는 분기 라인(63)이, 일단부측이 세정액의 공급 라인(61)에 접속되고, 타단부측이 가스 공급 라인(23)의 밸브(Vb)와 기화기(2) 사이에 접속되도록 배치된다. 또한, 밸브(Ve)를 구비하는 분기 라인(54)이, 일단부측이 제1 밸브(V1)와 액체 매스 플로우미터(M) 사이에서 공급 라인(51)에 접속되고, 타단부측이 배출 라인(42) 의 밸브(Vm)의 하류측에 접속되도록 배치된다.
또한 이 성막 시스템(10)은, 예를 들어 컴퓨터로 이루어지는 제어부(20A)를 포함하고, 이것은 또한 기화기(2)의 컨트롤러로서 기능한다. 이 제어부(20A)는, 프로그램 등을 기억하는 메모리나 CPU 등으로 이루어지는 데이터 처리부 등을 구비한다. 이 프로그램에는, 제어부(20A)로부터 기화기(2)를 포함하는 성막 시스템(10)의 각 부에 제어 신호를 보내고, 후술하는 웨이퍼(W)의 처리나 반송 등을 행하는 각 스텝을 진행시키도록 명령이 짜여져 있다. 또한, 예를 들어 메모리에는, 처리 압력, 처리 온도, 처리 시간, 가스 유량 또는 전력치 등의 처리 매개 변수의 값이 기입되는 영역을 구비한다. CPU가 프로그램의 각 명령을 실행할 때, 필요한 처리 매개 변수가 판독되고, 그 매개 변수값에 따른 제어 신호가 기화기(2)를 포함하는 성막 시스템(10)의 각 부위에 보내진다. 이 프로그램(처리 매개 변수의 입력 조작이나 표시에 관한 프로그램도 포함함)은, 컴퓨터 기억 매체 예를 들어 플렉시블 디스크, 컴팩트 디스크, MO(광 자기 디스크), 하드 디스크 등의 기억부에 저장되어 제어부(20A)에 인스톨된다.
다음에, 상기한 성막 시스템(10)에 있어서의 성막 방법에 대해 설명한다. 우선, 성막 처리부(100)에 있어서, 소정 매수의 웨이퍼(W)를 웨이퍼 보트(120)에 탑재하고, 예를 들어 소정 온도로 유지된 반응관(110) 내로 반입하고, 반응관(110) 내를 소정의 진공도로 진공 배기한다. 그리고 반응관(110) 내를 소정의 온도 및 소정의 압력으로 안정시킨다.
한편, 가스 공급계(200)에 있어서, 밸브(Vm, Vb, Vc, Vd, Ve)를 폐쇄하고, 밸브(V1, V2, V3, Va)를 개방한다. 이에 의해, 가스 공급원(22)으로부터 가스 공급 라인(21)을 통해 저류조(1) 내로 가압 기체인 N2 가스를 공급한다. 이 가압 기체에 의해 저류조(1) 내의 저증기압의 액체 원료 예를 들어 하프늄계 재료를, 공급 라인(51)을 통해, 액체 매스 플로우미터(M)에 의해 유량을 조정한 상태에서 기화기(2)에 압송한다. 또한 기화기(2)의 인젝터(30)로부터 액체 원료가 스프레이되도록, 질소 가스원으로부터 질소 가스를 공급한다. 이에 의해, 이 질소 가스와 함께, 기화기(2)에는, 예를 들어 5 sccm의 유량의 액체 원료가 미스트상(狀)이 되어 도입된다.
도3은, 도2에 도시하는 기화기(2)의 내부에 있어서의 가스의 흐름을 나타내는 모식도이다. 기화기(2)에서는, 히터(48)에 의해 용기(40)의 내벽이 예를 들어 150 ℃가 되도록 가열된다. 또한, 하부 열교환체(31)의 선단부면이 예를 들어 150 ℃가 되도록, 내부 히터(33)가 예를 들어 300 ℃ 정도가 된다. 이로 인해, 이 내부 히터(33)의 복사열에 의해, 케이싱(31a)의 내면이 가열되어, 이 열이 케이싱(31a)의 외측(표면)에 전달됨으로써, 하부 열교환체(31)는 온도(TA) 예를 들어 150 ℃ 정도가 되도록 균일하게 가열된다.
이 때, 케이싱(31a)의 내부 공간이 중공이고 또한 대기압 또는 진공 분위기이기 때문에, 여기서는 열전도나 가스의 대류가 거의 일어나지 않는다. 이로 인해, 하부 열교환체(31)는 상하 방향에 있어서의 온도차가 작게 억제된다. 또한, 하부 열교환체(31)는 열용량이 작기 때문에, 축열이 적은 상태가 된다. 또한, 내 부 히터(33)의 복사열에 의해 가열되기 때문에, 케이싱(31a)의 표면이 주로 가열되어, 케이싱(31a) 내의 분위기의 온도는 그다지 상승하지 않는다. 즉, 케이싱(31a)의 표면이 선택적으로 가열되고, 그 결과 하부 열교환체(31)의 표면 전체가 균일하게 가열된다.
또한, 케이싱(31a)이 투명한 석영으로 구성된다. 이로 인해, 내부 히터(33)의 복사열은, 케이싱(31a)을 통해 용기(40)의 내벽도 가열한다. 이들에 의해, 용기(40)의 내부가 예를 들어 150 ℃ 정도가 된다. 여기에 인젝터(30)로부터 하방을 향해 안개화된 (미세한 입자로 한) 액체 원료가 토출된다. 이 안개형 액체 원료는, 용기(40)의 상부측 영역인 조주 공간(G)을 원추 형상으로 확대하면서 또한 균일하게 안개화되는 동시에 일부가 가열에 의해 기화된다. 그리고 미스트와 증기를 포함하는 원추 형상의 안개형 액체 원료류(原料流)는, 표면이 예를 들어 150 ℃가 되도록 설정된 하부 열교환체(31)에 충돌한다. 이 때, 하부 열교환체(31)가 안개형 액체 원료류의 중앙에 상대적으로 들어감으로써 이 흐름이 확대 개방되고, 용기(40)의 내주면과 하부 열교환체(31) 사이에서 형성되는 고리 형상 공간(F)으로 유입된다. 또한, 이 때, 안개형 액체 원료는, 하부 열교환체(31)의 내부 히터(33)의 복사열에 의해 직접 가열되어 기화가 진행된다.
상술한 바와 같이, 고리 형상 공간(F)은 취출 포트(32)측의 폭이, 그 반대측 폭보다도 작아지도록 설정된다. 이로 인해, 공급 라인(53)을 통한 흡인에 의해 취출 포트(32)에 부압이 발생하고 있어도, 고리 형상 공간(F)에 있어서, 취출 포트(32)측과 그 반대측의 압력차가 작고, 고리 형상 공간(F) 내의 압력이 대략 균일 해진다. 이로 인해 이미 조주 공간(G)에서 일부가 기화된 안개형 액체 원료는, 고리 형상 공간(F) 내를 균등하게 흐르면서 가열된다. 이에 의해, 안개형 액체 원료가 효율적으로 기화되어 처리 가스가 생성된다.
또한, 하부 열교환체(31)는, 상면[온도 센서(35) 근방]이나 측면이 거의 동일한 온도가 된다. 이로 인해, 처리 가스는, 열분해가 억제된 상태에서 (분해 생성물을 거의 포함하지 않는 상태에서) 공급 라인(53)을 향해 통류해 간다. 또한, 이와 같이 하부 열교환체(31)의 과열이 억제됨으로써, 상술한 O링(49b, 51b)에 대해서도 내열 온도 이하가 된다. 이로 인해, O링(49b, 51b)은 열 열화가 억제된다.
고리 형상 공간(F) 내에서 아래를 향해 흐르는 처리 가스는 취출 포트(32)의 흡인에 의해 수평 방향으로 방향 변환하여, 취출 포트(32)로부터 공급 라인(53)으로 흐를 수 있다. 그러나, 처리 가스 중에 포함되는 미스트는 중량이 크기 때문에 관성력에 의해 방향 변환할 수 없어, 그대로 하방으로 흐른다. 그 결과, 미스트는 처리 가스로부터 분리되어, 용기(40)의 바닥부에 충돌한다. 용기(40)의 바닥면에 미스트가 모이면 그것들이 서로 부착되어 액상(液相)이 되고, 드레인 포트(34)쪽으로 흐른다[밸브(Vm)는 폐쇄]. 드레인 포트(34)는 취출 포트(32)보다도 낮은 위치에 있으므로, 드레인이 취출 포트(32)로 유입되는 일은 없다.
또한, 하부 열교환체(31)가 용기(40)의 중심에 배치되는 경우, 취출 포트(32)의 흡인에 의해, 고리 형상 공간(F)에 있어서, 취출 포트(32)측과 그 반대측의 압력차가 커져, 고리 형상 공간(F) 내의 압력이 불균일해진다. 이 경우, 안개형 액체 원료는 고리 형상 공간(F) 내를 균등하게 흐르지 않게 되어, 기화 효율이 저하된다. 본 발명은 이와 같은 경우도 포함하는 것이지만, 하부 열교환체(31)를 취출 포트(32)측으로 편이시킨 쪽이 바람직하다.
이렇게 하여 하프늄계 재료를 기화하여 얻은 처리 가스가 공급 라인(53)을 통해 성막 처리부(100)로 보내진다. 소정 온도, 소정 압력으로 안정된 반응관(110) 내에, 공급 라인(53)으로부터의 처리 가스와, 산소 가스(도시하지 않음)가 공급된다. 이에 의해, 웨이퍼(W) 상에 하프늄 산화막을 형성하는 성막 처리가 행해진다.
소정 시간에 걸쳐서 성막 처리부(100)에 처리 가스를 공급한 후, 처리 가스를 정지하고, 또한 내부 히터(33)로의 전력의 공급을 정지 혹은 감소시킨다. 즉, 밸브(V1, V2, V3 , Va)를 폐쇄하는 동시에, 전원부(50a)로부터의 출력을 정지 혹은 감소시킨다. 또한, 기화기(2)의 퍼지 처리를 행하기 위해, 밸브(Vb, Vm)를 개방한다. 이에 의해 가스 공급원(24)으로부터 퍼지 가스인 N2 가스가, 매스 플로우 컨트롤러(M1)에 의해 유량 제어된 상태에서, 가스 공급 라인(23)을 통해 기화기(2)에 공급되고, 배출 라인(42)을 통해 배출된다.
도4는 도2에 도시하는 기화기(2)에 있어서 액체 원료의 공급을 정지하였을 때의 하부 열교환체(31)의 정상부의 온도의 추이를 개략적으로 나타내는 특성도이다. 도4에 도시한 바와 같이, 시간 t1에 있어서, 처리 가스의 공급을 정지하는 동시에, 액체 원료의 공급 및 하부 열교환체(31) 내의 내부 히터(33)로의 전력의 공급을 정지한다. 이 때, 상술한 바와 같이, 하부 열교환체(31)는 중공으로 구성되 어 열용량이 작기 때문에, 내부에는 거의 축열되어 있지 않다. 이로 인해, 하부 열교환체(31)는 시간 t1의 온도(TA)로부터 빠르게 냉각하여, 기화기(2) 내의 액체 원료의 미스트는 과열에 의해 분해되지 않고 그대로 배출 라인(42)으로부터 배출된다.
성막 처리 후, 상술한 바와 같이, 기화기(2) 내를 질소 가스로 퍼지함으로써, 기화기(2) 내에 잔류하는 액체 원료가 완전히 제거된다. 또한, 공급 라인(53)에 퍼지 가스를 공급하도록 해도 좋다. 그 경우에는, 밸브(Vf)를 개방하여, 질소 가스 공급원(25)으로부터 질소 가스를 성막 처리부(100)에 공급한다. 이에 의해 공급 라인(53)의 내벽면에 부착하는 처리 가스의 잔류물이나, 처리 가스가 변질된 고체 성분 등의 부착물은, 성막 처리부(100)측으로 압축되고, 또한 반응관(110)으로부터 배기 라인(140)으로 제거된다.
성막 처리를 소정 회수 행한 후, 이하와 같이 기화기(2)의 세정이 행해진다. 구체적으로는, 밸브(V1, V2, V3, Va, Vb, Vd, Ve)를 폐쇄하고, 밸브(Vc, Vm)를 개방하여 배기 펌프(44)를 동작시킨다. 이에 의해 용기(40)에 저류되는 미스트 등은 배출 라인(42)을 통해 장치 외부로 배출되고, 한편 공급 라인(61)으로부터 세정액이 기화기(2)로 공급된다. 여기서 세정액은 액체 원료나 액체 원료의 고화물을 용해하는 용제이므로, 이에 의해 기화기(2)의 용기(40)의 내벽에 부착되는 미스트가 씻겨 내어진다. 또한, 만약 미스트가 응축하여 일부가 고체 성분으로 변질된 것이라도, 세정액에 의해 용해되어 제거된다.
또한 세정 처리에서는, 밸브(V2, Vd, Ve)를 개방하여 배기 펌프(44)를 작동 시키도록 해도 좋다. 이에 의해, 세정액을 분기 라인(63)으로부터 액체 매스 플로우미터(M), 공급 라인(51), 분기 라인(54), 배출 라인(42)으로 통류시켜, 이들 내벽에 부착된 액체 원료나 액체 원료의 고화 성분 등의 부착물을 제거한다.
이와 같은 기화기(2)에서는, 조주 공간(G)의 하부에 고리 형상 공간(F)을 형성하는 하부 열교환체(31)가 배치되므로, 안개형 액체 원료를 높은 효율로 기화시킬 수 있다. 또한, 하부 열교환체(31)는 얇고 중공의 열용량이 작은 케이싱(31a)과, 그 내부에 배치된 복사열원인 내부 히터(33)로 이루어진다. 이로 인해, 하부 열교환체(31)의 표면 전체가 온도 불균일 없이 균일하게 가열되어, 액체 원료의 공급을 정지하였을 때의 하부 열교환체(31)의 온도의 오버 슈트를 작게 억제할 수 있다. 그 결과, 액체 원료의 열분해를 억제하여 파티클의 저감을 도모할 수 있다. 이것으로부터, 처리 가스의 유량(액체 원료의 기화량)을 늘릴 수 있다.
도5는 도6에 도시하는 기화기(300)에 있어서 액체 원료의 공급을 정지하였을 때의 하부 열교환체(303)의 정상부의 온도의 추이를 개략적으로 나타내는 특성도이다. 도6에 도시하는 기화기(300)의 경우, 하부 열교환체(303)가 중실(中實)이기 때문에, 가열시에는, 내부의 온도가 표면 온도보다도 높게 예를 들어 350 ℃가 된다. 시간 t1에서 처리 가스의 공급을 정지하면(액체 원료의 기화를 정지하면), 열의 방출원(냉각원)이 없어지기 때문에, 도5 도시한 바와 같이 내부의 열이 하부 열교환체(303) 전체에 급격하게 전달되어, 소위 오버 슈트라는 현상이 일어난다. 이에 의해, 하부 열교환체(303)의 표면 온도가 시간 t1의 온도(TA)로부터 300 ℃ 정도까지 높아져, 상술한 액체 원료의 분해가 발생한다.
본 실시 형태의 기화기(2)에서는, 하부 열교환체(31)의 케이싱(31a)을 내부 히터(33)의 복사열이 투과하는 재료 예를 들어 석영에 의해 구성한다. 이 경우, 내부 히터(33)는 하부 열교환체(31)의 표면뿐만 아니라, 용기(40)의 내벽이나 용기(40)의 내부 공간[고리 형상 공간(F) 및 조주 공간(G)]을 통류하는 액체 원료의 미스트도 직접 가열할 수 있다. 이로 인해, 액체 원료가 기화되는 양이 증가하여, 성막 처리부(100)에 흐르는 미스트가 감소하고, 파티클의 발생량을 억제할 수 있다. 또한, 이와 같이 내부 히터(33)에 의해 가열되는 영역을 널리 취하고 있으므로, 예를 들어 용기(40)의 히터(48)가 불필요해지거나, 혹은 히터(48)의 설정 온도를 낮출 수 있다.
또한, 케이싱(31a) 내를 중공으로 함으로써, 하부 열교환체(31)의 열용량이 더욱 작아진다. 또한 열을 전도하는 물질이 매우 적어지므로, 내부 히터(33)의 열전도에 의한 가열량이 적어진다. 이로 인해, 따뜻해진 가스 등이 케이싱(31a)의 내부 공간을 상하 방향으로 대류하는 양이 거의 없어져, 하부 열교환체(31)의 상하 방향의 온도차가 저감된다. 또한, 내부 히터(33)의 복사열에 의해 케이싱(31a)을 가열하므로, 하부 열교환체(31)가 전체에 걸쳐서 균등하게 가열된다. 이로 인해, 하부 열교환체(31)의 국소적인 과열을 억제할 수 있고, O링(49b, 51b)의 열 열화를 억제할 수 있다.
또한, 인젝터(30)로부터 하방을 향해 토출되는 안개형 액체 원료는, 조주 공간(G)에서 더욱 균일하게 안개화되는 동시에 일부가 가열에 의해 기화된다. 그 후, 안개형 액체 원료는, 하부 열교환체(31)에 의해 확대 개방되어 고리 형상 공 간(F)을 흐르면서 충분한 열교환을 행하여 가열된다. 고리 형상 공간(F)에 있어서, 가스의 정체 영역(데드 볼륨)이 생기지 않으므로, 안개형 액체 원료는 높은 기화 효율로 확실히 기화된다. 이에 의해, 미스트의 혼입이 최대한 억제된 처리 가스(액체 원료의 증기)를 성막 처리부(100)에 공급할 수 있으므로, 웨이퍼에 있어서의 파티클의 부착을 억제할 수 있다.
상기 실시 형태에서는, 기화기의 용기(40)의 주위에 히터(48)가 배치된다. 그러나, 상술한 바와 같이, 하부 열교환체(31) 내의 내부 히터(33)에 의해 용기(40)의 내벽도 가열된다. 이로 인해, 액체 원료를 충분히 기화시키는 경우에는, 이 히터(48)를 설치하지 않아도 좋다. 혹은 히터(48)의 설정 온도를 낮추어도 (출력이 작은 저렴한 히터로 해도) 좋다.
상기 실시 형태에서는, 하부 열교환체(31)의 횡단면 형상이 개략 원 형상이지만, 다각형이라도 좋다. 하프늄계의 저증기압 액체 원료로서는, 120 ℃에서의 증기압이 40 ㎩ 이하인 TDEAH(Hf{N(C2H5)}4)를 이용할 수 있다. 하프늄 재료 이외에, 예를 들어 140 ℃에서의 증기압이 40 ㎩ 이하인 Ta(OC2H5)5를 이용할 수 있다. 또한, 본 발명은, HEAD(헥사메틸아미노디실란)를 기화하여 얻은 처리 가스와 NH3 가스를 이용하여 실리콘나이트라이드막을 성막하는 처리나, Ta(OC2H5)5를 기화하여 얻은 처리 가스와 O3 가스를 이용하여 Ta2O5막을 성막하는 처리나, 수증기를 공급하는 처리에 적용할 수 있다. 또한 성막 처리부로서는, 배취식 감압 CVD 장치 외에, 낱 장식 성막 장치를 이용해도 좋다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 액체 원료를 저류하는 저류조(1)를 한 대 설치하였지만, 이것에는 한정되지 않는다. 예를 들어, 서로 다른 액체 원료를 저류한 저류조를 복수개 마련하고, 각 저류조마다 액체 원료를 기화시키기 위한 기화기를 접속할 수 있다. 이 경우, 각각의 기화기에서 생성된 복수의 처리 가스를 성막 처리부(100)의 반응관(110) 내에 도입하여, 성막에 제공할 수 있다. 예를 들어, 이와 같은 구성의 적용예로서, 바륨(Ba), 스트론튬(Sr) 및 티타늄(Ti)을 포함하는 BST(바륨스트론튬티타늄) 산화막과 같은, 고유전률의 금속 산화막의 성막 처리를 들 수 있다.
추가적인 이점 및 변경들은 당 업계의 숙련자들에게 용이하게 발생할 것이다. 따라서, 보다 넓은 관점에서의 본 발명은 본 명세서에 도시되고 설명된 특정 설명 및 대표적인 실시예들에 한정되지 않는다. 따라서, 첨부된 청구항들 및 그와 균등한 것에 의해 정의된 바와 같은 일반적인 본 발명의 개념의 사상 또는 범주를 벗어나지 않는 한 다양한 변경들이 이루어질 수도 있다.
도1은 본 발명의 실시 형태에 관한 반도체 처리 시스템(성막 시스템)을 도시하는 구성도.
도2는 도1의 시스템에서 사용되는 기화기를 도시하는 종단면도.
도3은 도2에 도시하는 기화기의 내부에 있어서의 가스의 흐름을 나타내는 모식도.
도4는 도2에 도시하는 기화기에 있어서 액체 원료의 공급을 정지하였을 때의 하부 열교환체의 정상부의 온도의 추이를 개략적으로 나타내는 특성도.
도5는 도6에 도시하는 기화기에 있어서 액체 원료의 공급을 정지하였을 때의 하부 열교환체의 정상부의 온도의 추이를 개략적으로 나타내는 특성도.
도6은 중실로 구성된 하부 열교환체를 구비하는 기화기를 도시하는 종단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 저류조
2 : 기화기
51 : 공급 라인
100 : 성막 처리부
110 : 반응관
120 : 웨이퍼 보트
150 : 진공 펌프
200 : 가스 공급계
300 : 기화기
302 : 기화실
303 : 하부 열교환체
304 : 히터
307 : 온도 센서

Claims (20)

  1. 액체 원료로부터 처리 가스를 얻기 위한 기화기이며,
    상기 기화기의 처리 공간을 규정하는 용기와,
    상기 용기 내에 상기 액체 원료를 안개형으로 하방을 향해 분출하는 토출구를 갖는 인젝터와,
    상기 토출구의 하측에서 상기 용기 내에 배치된 중공의 내부 공간을 갖는 하부 열교환체와, 상기 토출구와 상기 하부 열교환체 사이에 상기 안개형 액체 원료의 조주 공간이 규정되고, 상기 용기의 내측면과 상기 하부 열교환체 사이에 상기 조주 공간에 연속되는 고리 형상 공간이 규정되는 것과,
    상기 하부 열교환체의 상기 내부 공간에 배치된 내부 히터와, 상기 내부 히터는 카본 파이버의 다발이 복수 편입된 카본 와이어를 세라믹스에 의해 밀봉한 구조를 이루는 것과, 상기 내부 히터는 상기 고리 형상 공간을 통과하는 상기 안개형 액체 원료를 가열하여 상기 처리 가스를 생성하는 것과,
    상기 고리 형상 공간으로부터 상기 처리 가스를 도출하도록 상기 용기에 접속된 가스 도출로와,
    상기 인젝터로부터의 상기 액체 원료의 토출을 정지하였을 때에, 상기 내부 히터로의 공급 전력을 감소 또는 정지하는 제어부를 구비하고,
    상기 하부 열교환체는 박판의 케이싱에 의해 외측 윤곽이 형성되고,
    상기 내부 히터가 복사 열원으로서 기능하도록 상기 케이싱과 상기 내부 히터 사이에 공간이 형성된 기화기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 하부 열교환체는 투명한 케이싱에 의해 형성된 외측 윤곽을 구비하는 기화기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 하부 열교환체의 상기 내부 공간은 대기압 또는 진공 분위기인 기화기.
  4. 제2항에 있어서, 상기 케이싱은 1 내지 1O ㎜의 두께를 갖는 기화기.
  5. 제3항에 있어서, 상기 하부 열교환체의 상기 내부 공간에 불활성 가스가 봉입되는 기화기.
  6. 제1항에 있어서, 상기 하부 열교환체의 상기 내부 공간에 배치된 온도 센서를 더 구비하고, 상기 제어부는 상기 온도 센서의 온도 검출치와 미리 설정한 설정 온도를 기초로 하여 상기 내부 히터로의 공급 전력을 제어하는 기화기.
  7. 제1항에 있어서, 온도 센서는 상기 하부 열교환체의 정상부의 온도를 검출하도록 배치되는 기화기.
  8. 제1항에 있어서, 상기 기화기의 처리 공간을 가열하기 위해 상기 용기에 대해 배치된 주위 히터를 더 구비하는 기화기.
  9. 제1항에 있어서, 상기 가스 도출로는 상기 고리 형상 공간으로부터 상기 처리 가스를 횡방향으로 도출하도록 구성되고, 상기 고리 형상 공간은 상기 가스 도출로에 접속된 측의 제1 폭이 그 반대측의 제2 폭보다도 작아지도록 설정되는 기화기.
  10. 제1항에 있어서, 상기 인젝터는 내관 및 외관으로 이루어지는 이중관 구조를 갖고, 상기 내관으로부터 상기 액체 원료가 공급되고, 상기 외관으로부터 안개화용(霧化用) 가스가 공급되는 기화기.
  11. 반도체 처리 시스템이며,
    피처리 기판을 수납하는 처리실과,
    상기 처리실 내에서 상기 피처리 기판을 지지하는 지지 부재와,
    상기 처리실 내의 상기 피처리 기판을 가열하는 히터와,
    상기 처리실 내를 배기하는 배기계와,
    상기 처리실 내에 처리 가스를 공급하는 가스 공급계와, 상기 가스 공급계는 액체 원료로부터 상기 처리 가스를 얻기 위한 기화기를 포함하는 것을 구비하고,
    상기 기화기는,
    상기 기화기의 처리 공간을 규정하는 용기와,
    상기 용기 내에 상기 액체 원료를 안개형으로 하방을 향해 분출하는 토출구를 갖는 인젝터와,
    상기 토출구의 하측에서 상기 용기 내에 배치된 중공의 내부 공간을 갖는 하부 열교환체와, 상기 토출구와 상기 하부 열교환체 사이에 상기 안개형 액체 원료의 조주 공간이 규정되고, 상기 용기의 내측면과 상기 하부 열교환체 사이에 상기 조주 공간에 연속되는 고리 형상 공간이 규정되는 것과,
    상기 하부 열교환체의 상기 내부 공간에 배치된 내부 히터와, 상기 내부 히터는 카본 파이버의 다발이 복수 편입된 카본 와이어를 세라믹스에 의해 밀봉한 구조를 이루는 것과, 상기 내부 히터는 상기 고리 형상 공간을 통과하는 상기 안개형 액체 원료를 가열하여 상기 처리 가스를 생성하는 것과,
    상기 고리 형상 공간으로부터 상기 처리 가스를 도출하도록 상기 용기에 접속된 가스 도출로와,
    상기 인젝터로부터의 상기 액체 원료의 토출을 정지하였을 때에, 상기 내부 히터로의 공급 전력을 감소 또는 정지하는 제어부를 구비하고,
    상기 하부 열교환체는 박판의 케이싱에 의해 외측 윤곽이 형성되고,
    상기 내부 히터가 복사 열원으로서 기능하도록 상기 케이싱과 상기 내부 히터 사이에 공간이 형성된 반도체 처리 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 상기 하부 열교환체는 투명한 케이싱에 의해 형성된 외측 윤곽을 구비하는 반도체 처리 시스템.
  13. 제11항에 있어서, 상기 하부 열교환체의 상기 내부 공간은 대기압 또는 진공 분위기인 반도체 처리 시스템.
  14. 제13항에 있어서, 상기 하부 열교환체의 상기 내부 공간에 불활성 가스가 봉 입되는 반도체 처리 시스템.
  15. 제11항에 있어서, 상기 하부 열교환체의 상기 내부 공간에 배치된 온도 센서를 더 구비하고, 상기 제어부는 상기 온도 센서의 온도 검출치와 미리 설정한 설정 온도를 기초로 하여 상기 내부 히터로의 공급 전력을 제어하는 반도체 처리 시스템.
  16. 제11항에 있어서, 온도 센서는 상기 하부 열교환체의 정상부의 온도를 검출하도록 배치되는 반도체 처리 시스템.
  17. 제11항에 있어서, 상기 기화기의 처리 공간을 가열하기 위해 상기 용기에 대해 배치된 주위 히터를 더 구비하는 반도체 처리 시스템.
  18. 제11항에 있어서, 상기 가스 도출로는 상기 고리 형상 공간으로부터 상기 처리 가스를 횡방향으로 도출하도록 구성되고, 상기 고리 형상 공간은 상기 가스 도출로에 접속된 측의 제1 폭이 그 반대측의 제2 폭보다도 작아지도록 설정되는 반도체 처리 시스템.
  19. 제11항에 있어서, 상기 가스 공급계는,
    상기 기화기에 액체 원료 공급로를 통해 접속된, 상기 액체 원료를 저류하는 저류조와,
    상기 액체 원료를, 상기 액체 원료 공급로를 통해 상기 저류조로부터 상기 기화기로 압송하기 위해 상기 저류조에 가압 가스를 공급하는 가스 공급부를 더 구비하는 반도체 처리 시스템.
  20. 제11항에 있어서, 상기 가스 공급계는, 상기 처리 가스로서, CVD에 의해 상기 피처리 기판 상에 박막을 형성하기 위한 가스를 공급하도록 구성되는 반도체 처리 시스템.
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