KR102525999B1

KR102525999B1 - 유기금속화합물 공급장치 및 공급방법

Info

Publication number: KR102525999B1
Application number: KR1020210023439A
Authority: KR
Inventors: 이경은; 김철기; 김은혜; 박주호; 임명용; 백성윤; 나용환
Original assignee: 주식회사 레이크머티리얼즈
Priority date: 2021-02-22
Filing date: 2021-02-22
Publication date: 2023-04-26
Also published as: KR20220119942A

Abstract

본 발명에 의한 유기금속화합물 공급장치는, 고체상태의 유기금속화합물이 내방된 제1 캐니스터 및 제2 캐니스터와, 고압의 캐리어가스가 저장된 제1 가스탱크 및 제2 가스탱크와, 상기 제1 가스탱크와 상기 제1 캐니스터를 연결하되 내부유로를 개폐하는 제1 밸브와 제2 밸브를 구비하는 제1 인입관과, 상기 제1 캐니스터와 증착챔버를 연결하되, 내부유로를 개폐하는 제3 밸브와 제4 밸브를 구비하는 제1 방출관과, 상기 제2 가스탱크와 상기 제2 캐니스터를 연결하되 내부유로를 개폐하는 제5 밸브와 제6 밸브를 구비하는 제2 인입관과, 상기 제2 캐니스터와 상기 증착챔버를 연결하되 내부유로를 개폐하는 제7 밸브와 제8 밸브를 구비하는 제2 방출관과, 상기 제1 방출관 중 상기 제3 밸브와 제4 밸브 사이의 지점과 상기 제2 인입관 중 상기 제5 밸브와 제6 밸브 사이의 지점을 연결하는 제1 바이패스관과, 상기 제1 인입관 중 상기 제1 밸브와 제2 밸브 사이의 지점과 상기 제2 방출관 중 상기 제7 밸브와 제8 밸브 사이의 지점을 연결하는 제2 바이패스관을 포함하여 구성된다.

Description

유기금속화합물 공급장치 및 공급방법 {Apparatus and method for supplying organometallic compound}

본 발명은 고체상태의 유기금속화합물을 증착챔버로 공급하는 공급장치 및 공급방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 캐니스터 내의 유기금속화합물 잔여량이 적어지더라도 충분한 농도의 유기금속화합물을 증착챔버로 제공할 수 있는 유기금속화합물 공급장치 및 공급방법에 관한 것이다.

반도체 장치를 제조하는 데에는 많은 박막을 형성하는 공정이 따르며, 양산성 및 제어성이 우수한 유기금속 기상증착성장법(Metalorganic chemical vapor deposition MOCVD)을 사용하는 경우가 많다.

이러한 유기금속물을 공급하는 공급장치는 유기금속화합물이 충전되는 캐니스터를 구비하고, 유기금속화합물이 담긴 캐니스터로 캐리어가스를 공급하여 승화된 유기금속화합물을 함유하는 캐리어가스를 생성한 후 이를 증착챔버로 공급한다. 즉 일반적으로 유기금속화합물 공급장치는, 유기금속화합물이 충전된 캐니스터에 캐리어가스를 흘림으로써, 캐니스터의 유기금속화합물이 증기 상태로 캐리어가스에 혼입된 후 증착챔버로 공급되도록 구성된다.

통상적으로 고체 유기금속화합물은 유동성이 나쁘기 때문에 캐리어가스와 직접 접촉하는 부분이 다른 부위보다 우선적으로 소비된다. 따라서 상기 캐니스터 내의 유기금속화합물 표면 중 캐리어가스가 1차적으로 직접 접촉되는 부위의 소비가 촉진되는바, 상기 유기금속화합물의 표면에는 캐리어가스가 흐르기 쉬운 유로가 형성된다. 이와 같은 캐리어가스 유로가 형성되면, 캐리어가스와 유기금속화합물의 접촉면적이 저하되고 캐니스터로부터 배출되는 캐리어가스 중의 유기금속화합물 농도가 낮아지면서 증기압 또한 떨어진다. 그 결과 유기금속화합물은 기상 증착챔버에 안정적으로 공급을 할 수 없는 문제가 발생된다. 따라서 캐리어가스 중의 유기금속화합물 농도가 저하된 시점에서 유기금속화합물의 사용이 정지되고 소비되지 않은 고체 유기금속화합물은 캐니스터에 남은 상태에서 교체가 이루어진다.

그러나 상기와 같이 유기금속화합물이 아직 남아 있는 캐니스터를 새것으로 교체하게 되면 고체 유기금속화합물의 사용 효율이 떨어질 뿐만 아니라, 캐니스터 교체주기가 짧아짐으로 인해 증착챔버의 PM(Productive Maintenance)과정 역시 자주 수행되어야 하는바 증착챔버의 가동시간이 감소되고, 이에 따라 생산성이 현저히 떨어지게 된다는 문제점이 있다.

캐니스터를 교체하는 동안에도 증착챔버를 지속적으로 사용할 수 있도록, 하나의 증착챔버에 두 개의 캐니스터가 병렬로 설치되는 '소스 공급 장치 및 방법 (대한민국 공개특허 10-2006-0118239호)'이 제안된바 있다. 이와 같은 종래의 소스 공급 장치는 어느 하나의 캐니스터를 사용하다가 수명이 다 된 캐니스터를 교체하는 동안 다른 하나의 캐니스터를 사용하도록 구성되어 있는바, 캐니스터를 교체하는 동안에도 증착챔버를 지속적으로 가동시킬 수 있다는 장점이 있다.

그러나 이와 같은 종래의 소스 공급 장치 및 방법을 이용하더라도, 캐니스터 내의 유기금속화합물 잔여량이 기준 미만인 경우에는 증착챔버로 공급되는 유기금속화합물의 농도가 기준치 미만으로 떨어지므로, 유기금속화합물의 사용 효율이 떨어진다는 문제점 즉, 증착챔버로 공급되지 못하고 버려지는 유기금속화합물이 발생한다는 문제점이 남아있게 된다.

KR 10-2006-0118239 A

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 증착챔버에 연결된 캐니스터를 교체하는 동안에도 증착챔버를 지속적으로 가동시킬 수 있고, 캐니스터 내의 유기금속화합물을 모두 사용할 수 있는 유기금속화합물 공급장치 및 공급방법을 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 유기금속화합물 공급장치는,

고체상태의 유기금속화합물이 내방된 제1 캐니스터 및 제2 캐니스터;

고압의 캐리어가스가 저장된 제1 가스탱크 및 제2 가스탱크;

상기 제1 가스탱크와 상기 제1 캐니스터를 연결하되, 내부유로를 개폐하는 제1 밸브와 제2 밸브를 구비하는 제1 인입관;

상기 제1 캐니스터와 증착챔버를 연결하되, 내부유로를 개폐하는 제3 밸브와 제4 밸브를 구비하는 제1 방출관;

상기 제2 가스탱크와 상기 제2 캐니스터를 연결하되, 내부유로를 개폐하는 제5 밸브와 제6 밸브를 구비하는 제2 인입관;

상기 제2 캐니스터와 상기 증착챔버를 연결하되, 내부유로를 개폐하는 제7 밸브와 제8 밸브를 구비하는 제2 방출관;

상기 제1 방출관 중 상기 제3 밸브와 제4 밸브 사이의 지점과 상기 제2 인입관 중 상기 제5 밸브와 제6 밸브 사이의 지점을 연결하되, 내부유로를 개폐하는 제1 바이패스밸브를 구비하는 제1 바이패스관;

상기 제1 인입관 중 상기 제1 밸브와 제2 밸브 사이의 지점과 상기 제2 방출관 중 상기 제7 밸브와 제8 밸브 사이의 지점을 연결하되, 내부유로를 개폐하는 제2 바이패스밸브를 구비하는 제2 바이패스관을 포함하여 구성된다.

상기 제1 인입관과 상기 제1 방출관은 상기 제1 캐니스터에 착탈 가능한 구조로 결합되고,

상기 제1 캐니스터는, 상기 제1 인입관과 연결되는 지점의 유로를 개폐시키는 제1 유입밸브와, 상기 제1 방출관과 연결되는 지점의 유로를 개폐시키는 제1 유출밸브를 구비한다.

상기 제2 인입관과 상기 제2 방출관은 상기 제2 캐니스터에 착탈 가능한 구조로 결합되고,

상기 제2 캐니스터는, 상기 제2 인입관과 연결되는 지점의 유로를 개폐시키는 제2 유입밸브와, 상기 제2 방출관과 연결되는 지점의 유로를 개폐시키는 제2 유출밸브를 구비한다.

상기 제1 바이패스밸브는, 상기 제1 바이패스관 중 상기 제1 방출관에 연결된 측과 상기 제2 인입관과 연결된 측에 각각 하나씩 구비되고,

상기 제2 바이패스밸브는, 상기 제2 바이패스관 중 상기 제1 인입관에 연결된 측과 상기 제2 방출관과 연결된 측에 각각 하나씩 구비된다.

진공압을 발생시키는 제1 진공펌프 및 제2 진공펌프;

상기 제1 진공펌프와 상기 제1 인입관을 연결하는 제1 공급퍼지관;

상기 제1 진공펌프와 상기 제1 방출관을 연결하는 제1 방출퍼지관;

상기 제2 진공펌프와 상기 제2 인입관을 연결하는 제2 공급퍼지관;

상기 제2 진공펌프와 상기 제2 방출관을 연결하는 제2 방출퍼지관;

을 더 포함한다.

상기 증착챔버로 투입되는 가스의 유기금속화합물 농도를 감지하는 감지부를 더 포함한다.

본 발명에 의한 유기금속화합물 공급방법은 상기와 같이 구성되는 유기금속화합물 공급장치를 이용하여 증착챔버로 유기금속화합물을 공급하는 방법으로서,

상기 제1 가스탱크 내의 캐리어가스가 상기 제1 캐니스터를 거친 후 상기 증착챔버로 투입되도록 하는 제1 단계;

상기 증착챔버로 공급되는 가스의 유기금속화합물의 농도가 기준치 이상이면 상기 제1 단계로 되돌아가고, 상기 증착챔버로 공급되는 가스의 유기금속화합물의 농도가 기준치 미만이면 다음단계로 넘어가는 제2 단계;

상기 증착챔버로 공급되는 가스의 유기금속화합물의 농도가 기준치 미만이면, 상기 제1 캐니스터로 공급된 캐리어가스가 상기 제2 캐니스터를 거친 후 상기 증착챔버로 투입되도록 하는 제3 단계;

를 포함한다.

상기 제1 캐니스터 내의 유기금속화합물이 기준치를 초과하도록 잔존하면 상기 제3 단계로 되돌아가고, 상기 제1 캐니스터 내의 유기금속화합물이 기준치 이상 소진되면 다음단계로 넘어가는 제4 단계;

상기 제1 캐니스터 내의 유기금속화합물이 기준치 이상 소진되면, 상기 제1 캐니스터의 유로를 차단한 후 새로운 제1 캐니스터로 교체하는 제5 단계;

상기 제2 가스탱크 내의 캐리어가스가 상기 제2 캐니스터를 거친 후 상기 증착챔버로 투입되도록 하는 제6 단계;

상기 증착챔버로 공급되는 가스의 유기금속화합물의 농도가 기준치 이상이면 상기 제6 단계로 되돌아가고, 상기 증착챔버로 공급되는 가스의 유기금속화합물의 농도가 기준치 미만이면 다음단계로 넘어가는 제7 단계;

상기 증착챔버로 공급되는 가스의 유기금속화합물의 농도가 기준치 미만이면, 상기 제2 캐니스터로 공급된 캐리어가스가 상기 제1 캐니스터를 거친 후 상기 증착챔버로 투입되도록 하는 제8 단계;

를 더 포함한다.

상기 제2 캐니스터 내의 유기금속화합물이 기준치를 초과하도록 잔존하면 상기 제8 단계로 되돌아가고, 상기 제2 캐니스터 내의 유기금속화합물이 기준치 이상 소진되면 다음단계로 넘어가는 제9 단계;

상기 제2 캐니스터 내의 유기금속화합물이 기준치 이상 소진되면, 상기 제2 캐니스터의 유로를 차단한 후 새로운 제2 캐니스터로 교체하는 제10 단계;

상기 제1 가스탱크 내의 캐리어가스가 상기 제1 캐니스터를 거친 후 상기 증착챔버로 투입되도록 하는 제11 단계;

상기 증착챔버의 가동 여부를 판단하여, 상기 증착챔버가 가동중이면 상기 제1 단계로 되돌아가고, 상기 증착챔버의 가동이 중지되면 모든 단계를 종료하는 제12단계;

를 더 포함한다.

본 발명에 의한 유기금속화합물 공급장치 및 공급방법을 이용하면, 증착챔버에 연결된 캐니스터를 교체하는 동안에도 증착챔버를 지속적으로 가동시킬 수 있어 생산성이 향상되고, 캐니스터 내의 유기금속화합물을 모두 사용할 수 있어 경제성이 향상된다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 의한 유기금속화합물 공급장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 의한 유기금속화합물 공급방법의 순서도이다.
도 3 내지 도 8은 본 발명에 의한 유기금속화합물 공급장치의 사용상태도이다.
도 9는 본 발명에 의한 유기금속화합물 공급장치 제2 실시예의 개략도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 유기금속화합물 공급장치 및 공급방법의 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 유기금속화합물 공급장치의 개략도이다.

본 발명에 의한 유기금속화합물 공급장치는 캐니스터를 통과하는 과정에서 유기금속화합물이 혼합되어 있는 캐리어가스를 증착챔버(100)로 투입하여 상기 증착챔버(100)에 유기금속화합물을 공급하기 위한 장치로서, 캐니스터 내의 유기금속화합물의 잔존량이 기준치 미만으로 떨어져 증착챔버(100)로 투입되는 유기금속화합물 농도가 낮아지는 경우 캐리어 가스가 두 개의 캐니스터를 통과한 후 증착챔버(100)로 투입되도록 함으로써, 상기 증착챔버(100)로 공급되는 유기금속화합물의 농도를 기준치 이상으로 유지시킬 수 있도록 구성된다는 점에 구성상의 가장 큰 특징이 있다.

즉, 본 발명에 의한 유기금속화합물 공급장치는, 고체상태의 유기금속화합물이 내방된 제1 캐니스터(210) 및 제2 캐니스터(220)와, 캐리어가스가 저장된 제1 가스탱크(310) 및 제2 가스탱크(320)와, 상기 제1 가스탱크(310)의 캐리어가스를 상기 제1 캐니스터(210)로 공급하기 위한 제1 인입관(410)과, 상기 제2 가스탱크(320)의 캐리어가스를 상기 제2 캐니스터(220)로 공급하기 위한 제2 인입관(420)과, 상기 제1 캐니스터(210)의 유기금속화합물을 증착챔버(100)로 공급하기 위한 제1 방출관(430)과, 상기 제2 캐니스터(220)의 유기금속화합물을 증착챔버(100)로 공급하기 위한 제2 방출관(440)과, 상기 제1 방출관(430)과 상기 제2 인입관(420)을 연통시키는 제1 바이패스관(510)과, 상기 제1 인입관(410)과 상기 제2 방출관(440)을 연통시키는 제2 바이패스관(520)을 기본 구성요소로 구비한다.

이때, 상기 제1 인입관(410)에는 내부유로를 개폐시키는 제1 밸브(610) 및 제2 밸브(620)가 구비되고, 상기 제1 방출관(430)에는 내부유로를 개폐시키는 제3 밸브(630) 및 제4 밸브(640)가 구비되며, 상기 제2 인입관(420)에는 내부유로를 개폐시키는 제5 밸브(650) 및 제6 밸브(660)가 구비되고, 상기 제2 방출관(440)에는 내부유로를 개폐시키는 제7 밸브(670) 및 제8 밸브(680)가 구비된다.

한편, 상기 제1 바이패스관(510)은, 상기 제1 방출관(430) 중 상기 제3 밸브(630)와 제4 밸브(640) 사이의 지점과 상기 제2 인입관(420) 중 상기 제5 밸브(650)와 제6 밸브(660) 사이의 지점을 연결하도록 구성되되, 내부유로를 개폐하는 제1 바이패스밸브(511)를 구비한다. 또한 상기 제2 바이패스관(520)은, 상기 제1 인입관(410) 중 상기 제1 밸브(610)와 제2 밸브(620) 사이의 지점과 상기 제2 방출관(440) 중 상기 제7 밸브(670)와 제8 밸브(680) 사이의 지점을 연결하도록 구성되되, 내부유로를 개폐하는 제2 바이패스밸브(521)를 구비한다.

이때, 상기 제1 바이패스밸브(511)와 제2 바이패스밸브(521)가 제1 바이패스관(510)과 제2 바이패스관(520)의 중단에 각각 하나씩만 구비되면, 상기 제1 바이패스밸브(511)와 제2 바이패스밸브(521)가 닫히더라도 상기 제1 바이패스관(510)과 제2 바이패스관(520)의 중단까지 가스가 불필요하게 유입될 수 있다. 따라서 상기 제1 바이패스밸브(511)는 상기 제1 바이패스관(510) 중 상기 제1 방출관(430)에 연결된 측과 상기 제2 인입관(420)과 연결된 측에 각각 하나씩 구비되고, 상기 제2 바이패스밸브(521)는 상기 제2 바이패스관(520) 중 상기 제1 인입관(410)에 연결된 측과 상기 제2 방출관(440)과 연결된 측에 각각 하나씩 구비됨이 바람직하다.

이와 같이 제1 바이패스관(510)과 제2 바이패스관(520)이 구비되면 제1 가스탱크(310) 및 제2 가스탱크(320)로부터 공급된 캐리어가스가 각 밸브들의 개폐 여부에 따라 제1 캐니스터(210) 또는 제2 캐니스터(220)만을 통과한 후 증착챔버(100)로 공급되거나, 제1 캐니스터(210)와 제2 캐니스터(220)를 모두 통과한 후 증착챔버(100)로 공급되도록 유동방향이 제어될 수 있게된다. 이와 같이 각 밸브들의 개폐에 따라 캐리어가스의 유동방향이 변경되는 패턴과, 이에 따른 효과에 대해서는 이하 도 2 내지 도 8을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 의한 유기금속화합물 공급방법의 순서도이고, 도 3 내지 도 8은 본 발명에 의한 유기금속화합물 공급장치의 사용상태도이다.

본 발명에 의한 유기금속화합물 공급방법은 상기와 같이 구성되는 유기금속화합물 공급장치를 이용하여 증착챔버(100)로 유기금속화합물을 공급하는 방법으로서, 최초에는 상기 제1 가스탱크(310) 내의 캐리어가스가 상기 제1 캐니스터(210)를 거친 후 상기 증착챔버(100)로 투입되도록 한다(S10).

즉, 도 3에 도시된 바와 같이 제1 가스탱크(310)로부터 공급된 캐리어가스는 제1 인입관(410)을 통해 제1 캐니스터(210) 내부로 유입되어, 상기 제1 캐니스터(210)에 저장되어 있는 고체 상태의 유기금속화합물과 접촉되는 과정을 통해 유기금속화합물의 성분이 함유된다. 이와 같이 유기금속화합물이 함유된 캐리어가스는 제1 방출관(430)을 통해 증착챔버(100)로 유입되는데, 상기 제1 인입관(410) 내부를 흐르던 가스가 제2 바이패스관(520)으로 유입되거나 제1 방출관(430) 내부를 흐르던 가스가 제1 바이패스관(510)으로 유입되지 못하도록, 상기 제1 바이패스밸브(511) 및 제2 바이패스밸브(521)는 폐쇄된다(폐쇄된 밸브는 검정색으로 표시). 또한, 증착챔버(100)로 투입되던 가스가 제2 캐니스터(220)로 유입되지 못하도록 상기 제2 방출관(440)의 제8 밸브(680) 역시 폐쇄됨이 바람직하다.

도 3에 도시된 공정이 진행되는 동안에는 제1 캐니스터(210)의 유기금속화합물이 점진적으로 소모되므로, 상기 증착챔버(100)로 투입되는 가스의 유기금속화합물의 농도가 점차적으로 낮아지게 된다. 따라서 도 3에 도시된 공정이 수행되는 동안 상기 증착챔버(100)로 투입되는 가스의 유기금속화합물 농도를 감지하여, 유기금속화합물의 농도가 기준치 이상을 유지하는 동안에는 도 3에 도시된 공정이 지속적으로 수행되도록 하고, 유기금속화합물의 농도가 기준치 미만이면 다음단계로 넘어가게 된다(S11). 이와 같이 증착챔버(100)로 투입되는 가스의 유기금속화합물 농도가 기준치 이상인지 또는 미만인지를 판단할 수 있도록, 본 발명에 의한 유기금속화합물 공급장치는 상기 증착챔버(100)로 투입되는 가스의 유기금속화합물 농도를 감지하는 감지부(미도시)를 추가로 구비할 수 있다. 이와 같은 감지부는 본원발명이 해당하는 기술분야에서 다양한 구조로 상용화되어 있는바, 상기 감지부의 내부구성 및 작동원리에 대한 상세한 설명은 생략한다.

상기 증착챔버(100)로 공급되는 가스의 유기금속화합물의 농도가 기준치 미만이 되면 제4 밸브(640)와 제5 밸브(650)와 제2 바이패스밸브(521)만 폐쇄시키고 나머지 밸브는 개방시킴으로써, 도 4에 도시된 바와 같이 제1 캐니스터(210)를 지난 가스가 제1 바이패스관(510)을 통해 제2 캐니스터(220)를 통과한 후 제2 방출관(440)을 통해 증착챔버(100)로 투입되도록 한다(S12).

제1 캐니스터(210)를 통과한 가스의 유기금속화합물 농도가 기준치 미만이더라도 제2 캐니스터(220)를 통과하는 동안 상기 제2 캐니스터(220)에 채워진 유기금속화합물이 추가적으로 함유되는바, 증착챔버(100)로 투입되는 가스는 기준치 이상의 유기금속화합물 농도를 갖게 된다. 이와 같이 캐리어가스가 제1 캐니스터(210)와 제2 캐니스터(220)를 순차적으로 통과하는 과정은 상기 제1 캐니스터(210) 내의 유기금속화합물이 모두 소진될 때까지 지속되다가, 제1 캐니스터(210) 내의 유기금속화합물이 모두 소진되면 제1 캐니스터(210)를 교체하는 과정으로 넘어가게 된다(S13).

제1 캐니스터(210)를 교체하고자 할 때에는 제1 캐니스터(210)를 유기금속화합물 공급장치로부터 차단하는 과정을 선행한다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이 제4 밸브(640)를 닫아 제1 캐니스터(210)와 증착챔버(100)를 차단하고 제1 바이패스밸브(511)와 제2 바이패스밸브(521)를 닫아 제1 바이패스관(510)과 제2 바이패스관(520)이 폐쇄되도록 한 후, 제2 인입관(420)을 통해 제2 가스탱크(320) 내의 캐리어가스를 제2 캐니스터(220)로 공급한다. 제2 캐니스터(220)를 통과하면서 유기금속화합물이 함유된 가스는 제2 방출관(440)을 통해 증착챔버(100)로 투입되는데, 상기 제2 캐니스터(220)에는 충분한 양의 유기금속화합물이 저장되어 있으므로 상기 증착챔버(100)로 투입되는 가스의 유기금속화합물 농도는 기준치 이상으로 높게 유지될 수 있다.

이와 같이 제1 캐니스터(210)의 차단이 완료되면 제1 캐니스터(210)를 유기금속화합물 공급장치로부터 분리시킨다. 이때, 상기 제1 인입관(410)과 상기 제1 방출관(430)은 상기 제1 캐니스터(210)에 착탈 가능한 구조로 결합되고, 상기 제1 캐니스터(210)는 상기 제1 인입관(410)과 연결되는 지점의 유로를 개폐시키는 제1 유입밸브(211)와 상기 제1 방출관(430)과 연결되는 지점의 유로를 개폐시키는 제1 유출밸브(212)를 구비한다. 따라서 상기 제1 캐니스터(210)를 교체할 때에는 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 캐니스터(210) 내의 물질이 외부로 유출되지 아니하도록 제1 캐니스터(210)의 제1 유입밸브(211)와 제1 유출밸브(212)를 모두 닫고, 제1 인입관(410)과 제1 방출관(430) 내의 가스가 외부로 유출되지 아니하도록 제2 밸브(620)와 제3 밸브(630)를 폐쇄시킨 후 제1 캐니스터(210)를 탈거한다(S14).

이와 같이 제1 캐니스터(210)가 탈거되는 동안에도 증착챔버(100)로는 유기금속화합물이 함유된 가스가 지속적으로 공급되므로, 상기 증착챔버(100)를 정상적으로 가동시킬 수 있고, 이에 따라 PM(Productive Maintenance)의 주기를 늘려 기상 증착 장치의 가동시간을 확보하여 전체적인 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 상기 언급한 바와 같이 본 발명에 의한 유기금속화합물 공급장치는 제1 캐니스터(210)의 유기금속화합물이 일정 수준 소모되었을 때 상기 제1 캐니스터(210)를 새것으로 교체하는 것이 아니라, 제1 캐니스터(210)의 유기금속화합물이 완전히 소진된 이후 상기 제1 캐니스터(210)를 새것으로 교체하도록 구성되는바, 유기금속화합물의 낭비를 방지하여 유지비용을 절감시킬 수 있을 뿐만 아니라 제1 캐니스터(210)의 교체주기를 연장시켜 사용 편의성을 증대시킬 수 있다는 장점도 있다.

제2 캐니스터(220)에 유기금속화합물이 충분히 남아 있는 동안에는 제2 가스탱크(320)로부터 공급된 캐리어가스가 제2 캐니스터(220)만을 통과한 후 증착챔버(100)로 투입되도록 하되(S15), 증착챔버(100)로 투입되는 가스의 유기금속화합물의 농도를 감지하여 유기금속화합물의 농도가 기준치 이상을 유지하는 동안에는 제2 캐니스터(220)만을 이용하는 공정이 지속적으로 수행되도록 하고, 유기금속화합물의 농도가 기준치 미만이면 다음단계로 넘어가게 된다(S16).

즉, 상기 증착챔버(100)로 공급되는 가스의 유기금속화합물의 농도가 기준치 미만이 되면 제1 밸브(610)와 제8 밸브(680)와 제1 바이패스밸브(511)만 폐쇄시키고 나머지 밸브는 개방시킴으로써, 도 7에 도시된 바와 같이 제2 캐니스터(220)를 지난 가스가 제2 바이패스관(520)을 통해 제1 캐니스터(210)를 통과한 후 제1 방출관(430)을 통해 증착챔버(100)로 투입되도록 한다(S17).

제2 캐니스터(220)를 통과한 가스의 유기금속화합물 농도가 기준치 미만이더라도 제1 캐니스터(210)를 통과하는 동안 상기 제1 캐니스터(210)에 채워진 유기금속화합물이 추가적으로 함유되는바, 증착챔버(100)로 투입되는 가스는 기준치 이상의 유기금속화합물 농도를 갖게 된다. 이와 같이 캐리어가스가 제2 캐니스터(220)와 제1 캐니스터(210)를 순차적으로 통과하는 과정은 상기 제2 캐니스터(220) 내의 유기금속화합물이 모두 소진될 때까지 지속되다가, 제2 캐니스터(220) 내의 유기금속화합물이 모두 소진되면 제2 캐니스터(220)를 교체하는 과정으로 넘어가게 된다(S18).

제2 캐니스터(220)를 교체하고자 할 때에는 제2 캐니스터(220)를 유기금속화합물 공급장치로부터 차단하는 과정을 선행한다. 즉, 도 8에 도시된 바와 같이 제8 밸브(680)를 닫아 제1 캐니스터(210)와 증착챔버(100)를 차단하고 제1 바이패스밸브(511)와 제2 바이패스밸브(521)를 닫아 제1 바이패스관(510)과 제2 바이패스관(520)이 폐쇄되도록 한 후, 제1 가스탱크(310) 내의 캐리어가스를 제1 인입관(410)을 통해 제1 캐니스터(210)로 공급한다. 제1 캐니스터(210)를 통과하면서 유기금속화합물이 함유된 가스는 제1 방출관(430)을 통해 증착챔버(100)로 투입되는데, 상기 제1 캐니스터(210)에는 충분한 양의 유기금속화합물이 저장되어 있으므로 상기 증착챔버(100)로 투입되는 가스는 유기금속화합물 농도가 기준치 이상으로 높게 유지될 수 있다.

이와 같이 제2 캐니스터(220)의 차단이 완료되면 제2 캐니스터(220)를 유기금속화합물 공급장치로부터 분리시킨다. 이때, 상기 제2 인입관(420)과 상기 제2 방출관(440)은 상기 제2 캐니스터(220)에 착탈 가능한 구조로 결합되고, 상기 제2 캐니스터(220)는 상기 제2 인입관(420)과 연결되는 지점의 유로를 개폐시키는 제2 유입밸브(221)와 상기 제2 방출관(440)과 연결되는 지점의 유로를 개폐시키는 제2 유출밸브(222)를 구비한다. 따라서 상기 제2 캐니스터(220)를 교체할 때에는 도 8에 도시된 바와 같이, 제2 캐니스터(220) 내의 물질이 외부로 유출되지 아니하도록 제2 캐니스터(220)의 제2 유입밸브(221)와 제2 유출밸브(222)를 모두 닫고, 제2 인입관(420)과 제2 방출관(440) 내의 가스가 외부로 유출되지 아니하도록 제6 밸브(660)와 제7 밸브(670)를 폐쇄시킨 후 제2 캐니스터(220)를 탈거한다.

이와 같이 제2 캐니스터(220)가 새것으로 교체된 이후에는 제1 캐니스터(210)에 충분한 양의 유기금속화합물이 저장되어 있으므로, 도 3에 도시된 바와 같이 제1 캐니스터(210)만을 이용하여 증착챔버(100)로 유기금속화합물을 공급하는 상태로 되돌아가게 된다(S20). 이때, 증착챔버(100)의 가동이 지속되는지 또는 종료되는지를 판단하여, 상기 증착챔버(100)가 가동중이면 도 3에 도시된 과정으로 되돌아가고, 상기 증착챔버(100)의 가동이 중지되면 모든 단계를 종료하는 단계(S21)를 추가할 수 있다.

도 9는 본 발명에 의한 유기금속화합물 공급장치 제2 실시예의 개략도이다.

본 발명에 의한 유기금속화합물 공급장치는 제1 인입관(410)과 제1 방출관(430)과 제2 인입관(420)과 제2 방출관(440)을 퍼지시킬 수 있도록 구성될 수 있다.

즉, 본 발명에 의한 유기금속화합물 공급장치는 도 9에 도시된 바와 같이, 진공압을 발생시키는 제1 진공펌프(710) 및 제2 진공펌프(720)와, 상기 제1 진공펌프(710)와 상기 제1 인입관(410)을 연결하는 제1 공급퍼지관(810)과, 상기 제1 진공펌프(710)와 상기 제1 방출관(430)을 연결하는 제1 방출퍼지관(820)과, 상기 제2 진공펌프(720)와 상기 제2 인입관(420)을 연결하는 제2 공급퍼지관(840)과, 상기 제2 진공펌프(720)와 상기 제2 방출관(440)을 연결하는 제2 방출퍼지관(830)을 더 포함할 수 있다. 이때 상기 제1 공급퍼지관(810)에 구비된 제1 공급퍼지밸브(811)와, 제1 방출퍼지관(820)에 구비된 제1 방출퍼지밸브(821)와, 제2 방출퍼지관(830)에 구비된 제2 방출퍼지밸브(831)와 제2 공급퍼지관(840)에 구비된 제2 공급퍼지밸브(841)는 평소에는 닫혀 있다가 퍼지가 수행되는 동안에만 개방된다.

이와 같이 진공펌프(710, 720) 및 퍼지관(810~840)이 구비되면, 운전자는 제1 캐니스터(210)만을 사용하는 동안 제2 인입관(420) 및 제2 방출관(440)을 퍼지할 수 있고, 제2 캐니스터(220)만을 사용하는 동안 제1 인입관(410) 및 제1 방출관(430)을 퍼지할 수 있으므로, 증착챔버(100)의 가동 여부에 상관 없이 각 배관 내부를 자유롭게 퍼지할 수 있게 된다는 장점이 있다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

100 : 증착챔버 210 : 제1 캐니스터
211 : 제1 유입밸브 212 : 제1 유출밸브
220 : 제2 캐니스터 221 : 제2 유입밸브
222 : 제2 유출밸브 310 : 제1 가스탱크
320 : 제2 가스탱크 410 : 제1 인입관
420 : 제2 인입관 430 : 제1 방출관
440 : 제2 방출관 510 : 제1 바이패스관
511 : 제1 바이패스밸브 520 : 제2 바이패스관
521 : 제2 바이패스밸브 610 : 제1 밸브
620 : 제2 밸브 630 : 제3 밸브
640 : 제4 밸브 650 : 제5 밸브
660 : 제6 밸브 670 : 제7 밸브
680 : 제8 밸브 710 : 제1 진공펌프
720 : 제2 진공펌프 810 : 제1 공급퍼지관
811 : 제1 공급퍼지밸브 820 : 제1 방출퍼지관
821 : 제1 방출퍼지밸브 830 : 제2 방출퍼지관
831 : 제2 방출퍼지밸브 840 : 제2 공급퍼지관
841 : 제2 공급퍼지밸브

Claims

고체상태의 유기금속화합물이 내방된 제1 캐니스터(210) 및 제2 캐니스터(220);
고압의 캐리어가스가 저장된 제1 가스탱크(310) 및 제2 가스탱크(320);
상기 제1 가스탱크(310)와 상기 제1 캐니스터(210)를 연결하되, 내부유로를 개폐하는 제1 밸브(610)와 제2 밸브(620)를 구비하는 제1 인입관(410);
상기 제1 캐니스터(210)와 증착챔버(100)를 연결하되, 내부유로를 개폐하는 제3 밸브(630)와 제4 밸브(640)를 구비하는 제1 방출관(430);
상기 제2 가스탱크(320)와 상기 제2 캐니스터(220)를 연결하되, 내부유로를 개폐하는 제5 밸브(650)와 제6 밸브(660)를 구비하는 제2 인입관(420);
상기 제2 캐니스터(220)와 상기 증착챔버(100)를 연결하되, 내부유로를 개폐하는 제7 밸브(670)와 제8 밸브(680)를 구비하는 제2 방출관(440);
상기 제1 방출관(430) 중 상기 제3 밸브(630)와 제4 밸브(640) 사이의 지점과 상기 제2 인입관(420) 중 상기 제5 밸브(650)와 제6 밸브(660) 사이의 지점을 연결하되, 내부유로를 개폐하는 제1 바이패스밸브(511)를 구비하는 제1 바이패스관(510);
상기 제1 인입관(410) 중 상기 제1 밸브(610)와 제2 밸브(620) 사이의 지점과 상기 제2 방출관(440) 중 상기 제7 밸브(670)와 제8 밸브(680) 사이의 지점을 연결하되, 내부유로를 개폐하는 제2 바이패스밸브(521)를 구비하는 제2 바이패스관(520);
진공압을 발생시키는 제1 진공펌프(710) 및 제2 진공펌프(720);
상기 제1 진공펌프(710)와 상기 제1 인입관(410)을 연결하는 제1 공급퍼지관(810);
상기 제1 진공펌프(710)와 상기 제1 방출관(430)을 연결하는 제1 방출퍼지관(820);
상기 제2 진공펌프(720)와 상기 제2 인입관(420)을 연결하는 제2 공급퍼지관(840);
상기 제2 진공펌프(720)와 상기 제2 방출관(440)을 연결하는 제2 방출퍼지관(830)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유기금속화합물 공급장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 인입관(410)과 상기 제1 방출관(430)은 상기 제1 캐니스터(210)에 착탈 가능한 구조로 결합되고,
상기 제1 캐니스터(210)는, 상기 제1 인입관(410)과 연결되는 지점의 유로를 개폐시키는 제1 유입밸브(211)와, 상기 제1 방출관(430)과 연결되는 지점의 유로를 개폐시키는 제1 유출밸브(212)를 구비하는 것을 특징으로 하는 유기금속화합물 공급장치.
제1항에 있어서,
상기 제2 인입관(420)과 상기 제2 방출관(440)은 상기 제2 캐니스터(220)에 착탈 가능한 구조로 결합되고,
상기 제2 캐니스터(220)는, 상기 제2 인입관(420)과 연결되는 지점의 유로를 개폐시키는 제2 유입밸브(221)와, 상기 제2 방출관(440)과 연결되는 지점의 유로를 개폐시키는 제2 유출밸브(222)를 구비하는 것을 특징으로 하는 유기금속화합물 공급장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 바이패스밸브(511)는, 상기 제1 바이패스관(510) 중 상기 제1 방출관(430)에 연결된 측과 상기 제2 인입관(420)과 연결된 측에 각각 하나씩 구비되고,
상기 제2 바이패스밸브(521)는, 상기 제2 바이패스관(520) 중 상기 제1 인입관(410)에 연결된 측과 상기 제2 방출관(440)과 연결된 측에 각각 하나씩 구비되는 것을 특징으로 하는 유기금속화합물 공급장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 증착챔버(100)로 투입되는 가스의 유기금속화합물 농도를 감지하는 감지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기금속화합물 공급장치.
제1항 내지 제4항 및 제6항 중 어느 한 항에 의한 유기금속화합물 공급장치를 이용하여 증착챔버(100)로 유기금속화합물을 공급하는 방법으로서,
상기 제1 가스탱크(310) 내의 캐리어가스가 상기 제1 캐니스터(210)를 거친 후 상기 증착챔버(100)로 투입되도록 하는 제1 단계;
상기 증착챔버(100)로 공급되는 가스의 유기금속화합물의 농도가 기준치 이상이면 상기 제1 단계로 되돌아가고, 상기 증착챔버(100)로 공급되는 가스의 유기금속화합물의 농도가 기준치 미만이면 다음단계로 넘어가는 제2 단계;
상기 증착챔버(100)로 공급되는 가스의 유기금속화합물의 농도가 기준치 미만이면, 상기 제1 캐니스터(210)로 공급된 캐리어가스가 상기 제2 캐니스터(220)를 거친 후 상기 증착챔버(100)로 투입되도록 하는 제3 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기금속화합물 공급방법.
제7항에 있어서,
상기 제1 캐니스터(210) 내의 유기금속화합물이 기준치를 초과하도록 잔존하면 상기 제3 단계로 되돌아가고, 상기 제1 캐니스터(210) 내의 유기금속화합물이 기준치 이상 소진되면 다음단계로 넘어가는 제4 단계;
상기 제1 캐니스터(210) 내의 유기금속화합물이 기준치 이상 소진되면, 상기 제1 캐니스터(210)의 유로를 차단한 후 새로운 제1 캐니스터(210)로 교체하는 제5 단계;
상기 제2 가스탱크(320) 내의 캐리어가스가 상기 제2 캐니스터(220)를 거친 후 상기 증착챔버(100)로 투입되도록 하는 제6 단계;
상기 증착챔버(100)로 공급되는 가스의 유기금속화합물의 농도가 기준치 이상이면 상기 제6 단계로 되돌아가고, 상기 증착챔버(100)로 공급되는 가스의 유기금속화합물의 농도가 기준치 미만이면 다음단계로 넘어가는 제7 단계;
상기 증착챔버(100)로 공급되는 가스의 유기금속화합물의 농도가 기준치 미만이면, 상기 제2 캐니스터(220)로 공급된 캐리어가스가 상기 제1 캐니스터(210)를 거친 후 상기 증착챔버(100)로 투입되도록 하는 제8 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기금속화합물 공급방법.
제8항에 있어서,
상기 제2 캐니스터(220) 내의 유기금속화합물이 기준치를 초과하도록 잔존하면 상기 제8 단계로 되돌아가고, 상기 제2 캐니스터(220) 내의 유기금속화합물이 기준치 이상 소진되면 다음단계로 넘어가는 제9 단계;
상기 제2 캐니스터(220) 내의 유기금속화합물이 기준치 이상 소진되면, 상기 제2 캐니스터(220)의 유로를 차단한 후 새로운 제2 캐니스터(220)로 교체하는 제10 단계;
상기 제1 가스탱크(310) 내의 캐리어가스가 상기 제1 캐니스터(210)를 거친 후 상기 증착챔버(100)로 투입되도록 하는 제11 단계;
상기 증착챔버(100)의 가동 여부를 판단하여, 상기 증착챔버(100)가 가동중이면 상기 제1 단계로 되돌아가고, 상기 증착챔버(100)의 가동이 중지되면 모든 단계를 종료하는 제12단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기금속화합물 공급방법.