KR102618741B1 - carrier gas supplying apparatus capable of using nitrogen gas only - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 캐리어 가스 공급장치는 질소가 공급되는 질소 공급유로; 상기 질소 공급유로와 합류되고, 헬륨이 공급되는 헬륨 공급유로; 상기 질소 공급유로와 상기 헬륨 공급유로가 합류되고, 가스 패널에 연결되어 상기 가스 패널에 캐리어 가스를 공급하는 메인 공급유로; 상기 메인 공급유로에 구비되고 상기 메인 공급유로를 가열하여 상기 질소를 가열시키는 히터 모듈; 상기 메인 공급유로에 연결되어 파티클을 여과하는 마이크로 필터; 및 상기 메인 공급유로에 연결되고 상기 마이크로 필터의 후단에 연결되어, 상기 캐리어 가스의 유량을 측정하는 질량유량계; 를 포함한다.A carrier gas supply device according to an embodiment of the present invention includes a nitrogen supply channel through which nitrogen is supplied; A helium supply channel that joins the nitrogen supply channel and supplies helium; a main supply flow path in which the nitrogen supply flow path and the helium supply flow path join, and is connected to a gas panel to supply a carrier gas to the gas panel; a heater module provided in the main supply passage and heating the nitrogen by heating the main supply passage; A micro filter connected to the main supply passage to filter particles; and a mass flow meter connected to the main supply passage and to a rear end of the micro filter to measure the flow rate of the carrier gas. Includes.
Description
본 발명은 캐리어 가스 공급장치에 관한 것으로, 질소 가스의 단독 사용이 가능한 캐리어 가스 공급장치에 관한 것이다. The present invention relates to a carrier gas supply device, and to a carrier gas supply device capable of using nitrogen gas alone.
SACVD(semi atmospheric chemical vapor deposition) 공정은 다양한 CVD 공정 중 대기압의 절반 정도 수준인 준기압에서 진행하는 공정으로, 액체 원료를 인젝터(injector)에서 순간적으로 기화시키고(vaporizing), 기화된 원료 가스를 캐리어 가스(carrier gas)로 운반하여 공정 챔버(C)로 유동시킨다. 캐리어 가스에 혼합된 기체 상태의 원료 가스는 공정 챔버(C) 내에서 타겟 기판에 SiO2 등 다양한 물질을 증착시켜 박막(이하, '박막')을 형성하게 된다.The SACVD (semi atmospheric chemical vapor deposition) process is a process that is carried out at subatmospheric pressure, which is about half of atmospheric pressure, among various CVD processes. Liquid raw materials are instantaneously vaporized in an injector, and the vaporized raw material gas is transferred to a carrier. It is transported as a carrier gas and flows into the process chamber (C). The gaseous raw material gas mixed with the carrier gas deposits various materials such as SiO 2 on the target substrate within the process chamber C to form a thin film (hereinafter referred to as a “thin film”).
일반적으로, SACVD 공정에서 캐리어 가스로 헬륨이나 질소가 사용되고 있는 것으로 알려져 있다. 이때, 질소가 헬륨 보다 증착률(deposition rate)이 우수하나, SACVD 공정에서 질소가 열을 많이 차지하므로 기화된 원료 가스가 열을 빼앗겨 다시 액화됨에 따라, 박막 표면에 파티클(particle)이 발생되는 문제가 발생하여, 캐리어 가스로 헬륨을 선호하고 질소를 사용하지 않는 실정이다. Generally, it is known that helium or nitrogen is used as a carrier gas in the SACVD process. At this time, nitrogen has a better deposition rate than helium, but since nitrogen takes up a lot of heat in the SACVD process, the vaporized raw material gas loses heat and liquefies again, causing particles to be generated on the surface of the thin film. As a result, helium is preferred as the carrier gas and nitrogen is not used.
그러나, 최근 헬륨의 가격이 기존 대비 10배 이상 상승하면서 제조원가를 상승시키고 있어, 캐리어 가스로 헬륨을 대체할 수 있는 질소를 단독으로 사용하거나 중점적으로 사용할 수 있는 캐리어 가스 공급장치의 개발이 필요하다. However, the price of helium has recently risen more than 10 times compared to before, increasing manufacturing costs, so it is necessary to develop a carrier gas supply device that can use nitrogen alone or mainly to replace helium as a carrier gas.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 질소 가스의 단독 사용이 가능한 캐리어 가스 공급장치를 제공하는데 있다.The problem to be solved by the present invention is to provide a carrier gas supply device that can use nitrogen gas alone.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 캐리어 가스 공급장치는, 질소가 공급되는 질소 공급유로; 상기 질소 공급유로와 합류되고, 헬륨이 공급되는 헬륨 공급유로; 상기 질소 공급유로와 상기 헬륨 공급유로가 합류되고, 가스 패널에 연결되어 상기 가스 패널에 캐리어 가스를 공급하는 메인 공급유로; 상기 메인 공급유로에 구비되고 상기 메인 공급유로를 가열하여 상기 질소를 가열시키는 히터 모듈; 상기 메인 공급유로에 연결되어 파티클을 여과하는 마이크로 필터; 및 상기 메인 공급유로에 연결되고 상기 마이크로 필터의 후단에 연결되어, 상기 캐리어 가스의 유량을 측정하는 질량유량계; 를 포함한다.A carrier gas supply device according to an embodiment of the present invention for solving the above problem includes a nitrogen supply channel through which nitrogen is supplied; A helium supply channel that joins the nitrogen supply channel and supplies helium; a main supply flow path in which the nitrogen supply flow path and the helium supply flow path join, and is connected to a gas panel to supply a carrier gas to the gas panel; a heater module provided in the main supply passage and heating the nitrogen by heating the main supply passage; A micro filter connected to the main supply passage to filter particles; and a mass flow meter connected to the main supply passage and to a rear end of the micro filter to measure the flow rate of the carrier gas. Includes.
또한, 상기 히터 모듈은, 상기 메인 공급유로에 연결되는 히터 관로; 상기 히터 관로에 구비되어, 상기 히터 관로를 가열하는 히팅부; 상기 히터 관로에 구비되어, 상기 히터 관로의 온도 데이터를 감지하는 온도 감지센서; 및 상기 온도 감지센서 및 상기 히팅부에 연결되어, 상기 온도 감지센서에서 상기 온도 데이터를 전송받아 상기 히팅부를 제어하는 온도 컨트롤러; 를 포함할 수 있다.In addition, the heater module includes a heater pipe connected to the main supply passage; A heating unit provided in the heater pipe to heat the heater pipe; A temperature sensor provided in the heater pipe to detect temperature data of the heater pipe; and a temperature controller connected to the temperature sensor and the heating unit to receive the temperature data from the temperature sensor and control the heating unit. may include.
또한, 상기 헬륨 공급유로는, 상기 헬륨이 공급되는 헬륨 메인유로; 상기 헬륨 메인유로에서 분기되고, 상기 메인 공급유로에 연결되고, 상기 히터 모듈의 후단에 연결되는 헬륨 바이패스유로; 상기 헬륨 메인유로에 연결되고, 상기 메인 공급유로에 연결되고, 상기 질소 공급유로와 합류되고, 상기 히터 모듈의 전단에 연결되는 헬륨 전달유로; 및 상기 헬륨 전달유로와 상기 헬륨 바이패스유로 사이에 구비되어, 상기 헬륨을 상기 헬륨 전달유로 또는 상기 헬륨 바이패스유로로 유동시키는 헬륨 전환밸브; 를 포함할 수 있다.In addition, the helium supply flow path includes a helium main flow path through which the helium is supplied; a helium bypass flow path branched from the helium main flow path, connected to the main supply flow path, and connected to a rear end of the heater module; A helium delivery passage connected to the helium main passage, connected to the main supply passage, joined with the nitrogen supply passage, and connected to the front end of the heater module; and a helium conversion valve provided between the helium delivery passage and the helium bypass passage to flow the helium into the helium delivery passage or the helium bypass passage. may include.
또한, 상기 헬륨 바이패스유로는 상기 히터 모듈과 상기 마이크로 필터 사이로 연결될 수 있다.Additionally, the helium bypass passage may be connected between the heater module and the micro filter.
또한, 상기 메인 공급유로에 구비되고, 상기 마이크로 필터와 상기 질량유량계 사이에 구비되어, 상기 메인 공급유로로 유동된 상기 캐리어 가스를 외부로 배출시키는 캐리어 가스 전환밸브를 더 포함할 수 있다.In addition, it may further include a carrier gas switching valve provided in the main supply passage and between the micro filter and the mass flow meter to discharge the carrier gas flowing into the main supply passage to the outside.
또한, 상기 질소 공급유로와 상기 헬륨 공급유로는 캐리어 가스 인젝션밸브에서 합류될 수 있다.Additionally, the nitrogen supply passage and the helium supply passage may be joined at a carrier gas injection valve.
또한, 상기 질소 공급유로에는 상기 질소 공급유로를 개폐하는 질소 공급밸브가 더 구비될 수 있다.Additionally, the nitrogen supply passage may be further provided with a nitrogen supply valve that opens and closes the nitrogen supply passage.
또한, 상기 헬륨 공급유로에는 상기 헬륨 공급유로를 개폐하는 헬륨 공급밸브가 더 구비될 수 있다.Additionally, the helium supply passage may be further provided with a helium supply valve that opens and closes the helium supply passage.
또한, 상기 히터 모듈에서 가열된 상기 질소의 온도는 30℃ ~ 150℃로 실시될 수 있다. Additionally, the temperature of the nitrogen heated in the heater module may be 30°C to 150°C.
또한, 상기 히터 관로는 내식성 또는 내열성 금속 배관이고, 내주면에 세라믹 코팅이 형성될 수 있다. Additionally, the heater pipe may be a corrosion-resistant or heat-resistant metal pipe, and a ceramic coating may be formed on the inner peripheral surface.
본 발명의 일 실시예에 의한 캐리어 가스 공급장치에 따르면, 공정 챔버에 공급되는 캐리어 가스로 질소 가스를 단독 또는 중점적으로 사용 가능하므로, CVD공정에서 고비용의 헬륨을 사용하지 않게 되어, 제조원가를 절감시킬 수 있게 된다. According to the carrier gas supply device according to an embodiment of the present invention, nitrogen gas can be used alone or mainly as the carrier gas supplied to the process chamber, thereby eliminating the use of expensive helium in the CVD process and reducing manufacturing costs. It becomes possible.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 캐리어 가스 공급장치 및 SACVD 공정장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 캐리어 가스 공급장치의 개략도이다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 히터 모듈(40)의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 캐리어 가스 공급장치의 동작 순서도이다. Figure 1 is a schematic diagram of a carrier gas supply device and a SACVD process device according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a schematic diagram of a carrier gas supply device according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a schematic diagram of a
Figure 4 is a flowchart of the operation of the carrier gas supply device according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.The advantages and features of the present invention and methods for achieving them will become clear by referring to the embodiments described in detail below along with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and may be implemented in various different forms. The present embodiments are merely provided to ensure that the disclosure of the present invention is complete and to be understood by those skilled in the art. It is provided to fully inform those who have the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 도면부호는 동일한 부재를 나타낸다. Hereinafter, with reference to the attached drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. The same reference numerals in each drawing indicate the same member.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 캐리어 가스 공급장치 및 SACVD 공정장치의 개략도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 캐리어 가스 공급장치의 개략도이고, 도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 히터 모듈(40)의 개략도이다. Figure 1 is a schematic diagram of a carrier gas supply device and a SACVD process device according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a schematic diagram of a carrier gas supply device according to an embodiment of the present invention, and Figure 3 is an embodiment of the present invention. This is a schematic diagram of the
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 캐리어 가스 공급장치는 가스 패널(G)에 연결된다. 1 to 3, the carrier gas supply device according to an embodiment of the present invention is connected to the gas panel (G).
가스 패널(G)(gas panel)은 캐리어 가스 공급장치에서 공급된 캐리어 가스와 원료를 혼합시켜, 공정 챔버(C)(process chamber)로 보내는 장치이다. 가스 패널(G)은 원료를 공급받아, 인젝션밸브(injection valve)(Vi)에서 캐리어 가스와 원료를 혼합시킨다. The gas panel (G) is a device that mixes the carrier gas supplied from the carrier gas supply device and raw materials and sends it to the process chamber (C). The gas panel (G) receives raw materials and mixes the carrier gas and raw materials at the injection valve (Vi).
이때, 원료는 인젝션밸브(Vi)에서 기화되어 기상(氣象)의 원료 가스로 상변화된다. 기상의 원료 가스는 인젝션밸브(Vi)에서 캐리어 가스와 혼합되어, 혼합 가스를 형성한다. 혼합 가스는 공정 챔버(C)로 유동될 수 있다. At this time, the raw material is vaporized in the injection valve Vi and changes phase into gaseous raw material gas. The gaseous raw material gas is mixed with the carrier gas at the injection valve Vi to form a mixed gas. The mixed gas may flow into the process chamber (C).
가스 패널(G)에는 액체유량계(liquid flow meter, LFM)이 구비될 수 있다. 액체유량계는 혼합 가스의 유량을 측정한다. 액체유량계는 공정 챔버(C)로 유동시키는 혼합 가스의 유량을 조절할 수 있다. The gas panel (G) may be equipped with a liquid flow meter (LFM). Liquid flow meters measure the flow rate of mixed gases. The liquid flow meter can control the flow rate of the mixed gas flowing into the process chamber (C).
공정 챔버(C)는 증착 챔버로 실시되어, 증착 공정이 수행될 수 있다. 공정 챔버(C)에서는 SACVD 공정이 수행될 수 있으나, 이에 수행되는 증착 공정의 실시예가 한정되지 않는다. 공정 챔버(C)에서는 원료 가스와 캐리어 가스가 혼합된 혼합 가스가 타겟 기판에 박막을 형성시킬 수 있다. The process chamber C may be implemented as a deposition chamber, and a deposition process may be performed. A SACVD process may be performed in the process chamber C, but embodiments of the deposition process performed thereon are not limited. In the process chamber C, a mixed gas containing a raw material gas and a carrier gas can form a thin film on the target substrate.
여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 캐리어 가스 공급장치는, 질소가 공급되는 질소 공급유로(10), 상기 질소 공급유로(10)와 합류되고, 헬륨이 공급되는 헬륨 공급유로(20), 상기 질소 공급유로(10)와 상기 헬륨 공급유로(20)가 합류되고, 가스 패널(G)에 연결되어 상기 가스 패널(G)에 캐리어 가스를 공급하는 메인 공급유로(30), 상기 메인 공급유로(30)에 구비되고 상기 메인 공급유로(30)를 가열하여 상기 질소를 가열시키는 히터 모듈(40), 상기 메인 공급유로(30)에 연결되어 파티클을 여과하는 마이크로 필터(50), 상기 메인 공급유로(30)에 연결되고 상기 마이크로 필터(50)의 후단에 연결되어, 상기 캐리어 가스의 유량을 측정하는 질량유량계(60)를 포함한다. Here, the carrier gas supply device according to an embodiment of the present invention includes a
질소 공급유로(10)에는 질소(N2)가 공급된다. 질소는 기상의 가스 상태로 질소 공급유로(10)에 공급될 수 있다.Nitrogen (N 2 ) is supplied to the
실시예에 따라, 질소 공급유로(10)는 복수개가 구비될 수 있다. 본 발명의 경우, 질소 공급유로(10)는 제1질소 공급유로(10a), 제2질소 공급유로(10b), 제3질소 공급유로(10c), 제4질소 공급유로(10d)로 실시되는 것으로 설명하나, 이에 실시예가 한정되지 않는다. 제1질소 공급유로(10a)는 나머지 제2질소 공급유로(10b) 내지 제4질소 공급유로(10d)와 동일하므로, 이하에서는 제1질소 공급유로(10a)를 질소 공급유로(10)로 대표하여 설명한다. Depending on the embodiment, a plurality of
질소 공급유로(10)에는 질소 공급유로(10)를 개폐하는 질소 공급밸브(11)가 더 구비될 수 있다. 질소 공급밸브(11)는 온오프 밸브(on/off valve)로 실시되어, 질소 공급유로(10)에 질소를 공급(on) 또는 차단(off)시킬 수 있다. The
헬륨 공급유로(20)에는 헬륨(He)이 공급된다. 헬륨은 가스 상태로 헬륨 공급유로(20)에 공급될 수 있다.Helium (He) is supplied to the
실시예에 따라, 헬륨 공급유로(20)는 복수개가 구비될 수 있다. 본 발명의 경우, 헬륨 공급유로(20)는 제1헬륨 공급유로(20a), 제2헬륨 공급유로(20b), 제3헬륨 공급유로(20c), 제4헬륨 공급유로(20d)로 실시되는 것으로 설명하나, 이에 실시예가 한정되지 않는다. 제1헬륨 공급유로(20a)는 나머지 제2헬륨 공급유로(20b) 내지 제4헬륨 공급유로(20d)와 동일하므로, 이하에서는 제1헬륨 공급유로(20a)를 헬륨 공급유로(20)로 대표하여 설명한다.Depending on the embodiment, a plurality of
헬륨 공급유로(20)에는 헬륨 공급유로(20)를 개폐하는 헬륨 공급밸브(21)가 더 구비될 수 있다. 헬륨 공급밸브(21)는 온오프 밸브(on/off valve)로 실시되어, 헬륨 공급유로(20)에 헬륨을 공급(on) 또는 차단(off)시킬 수 있다.The
헬륨 공급유로(20)는 질소 공급유로(10)와 합류된다. 헬륨 공급유로(20)와 질소 공급유로(10)는 합류부(31)를 형성할 수 있다. 합류부(31)는 후술하는 메인 공급유로(30)에 연결된다. The
이때, 합류된 질소 및/또는 헬륨은 캐리어 가스를 형성할 수 있다.At this time, the combined nitrogen and/or helium may form a carrier gas.
실시예에 따라, 헬륨 공급밸브(21)가 오프(off)되고 질소 공급밸브(11)가 온(on)되는 경우, 캐리어 가스는 질소 단독으로 실시될 수 있다. 또한, 헬륨 공급밸브(21)가 온(on)되고 질소 공급밸브(11)가 오프(off)되는 경우, 캐리어 가스는 헬륨 단독으로 실시될 수 있다. 또한, 헬륨 공급밸브(21)가 온(on)되고 질소 공급밸브(11)가 온(on)되는 경우, 캐리어 가스는 질소 및 헬륨이 혼합된 가스로 실시될 수 있다. Depending on the embodiment, when the
합류부(31)는 분기관으로 실시될 수 있다. 또한, 합류부(31)는 두 종류의 가스를 혼합시켜 하나의 유로로 유동시키는 인젝션밸브(injection valve)로 실시될 수 있다. 이 경우, 질소 공급유로(10)와 헬륨 공급유로(20)는 캐리어 가스 인젝션밸브에서 합류될 수 있다. 캐리어 가스 인젝션밸브에서 질소와 헬륨이 혼합되어, 메인 공급유로(30)로 유동될 수 있다. The
메인 공급유로(30)는 질소 공급유로(10)와 헬륨 공급유로(20)가 합류된다. 상술한 것과 같이, 메인 공급유로(30)는 합류부(31)에 연결될 수 있으며, 분기부 또는 캐리어 가스 인젝션밸브에 연결될 수 있다. 메인 공급유로(30)에는 캐리어 가스가 유동된다. The
실시예에 따라, 메인 공급유로(30)는 복수개가 구비될 수 있다. 본 발명의 경우, 메인 공급유로(30)는 제1메인 공급유로(30a), 제2메인 공급유로(30b), 제3메인 공급유로(30c), 제4메인 공급유로(30d)로 실시되는 것으로 설명하나, 이에 실시예가 한정되지 않는다. 제1메인 공급유로(30a)는 나머지 제2메인 공급유로(30b) 내지 제4메인 공급유로(30d)와 동일하므로, 이하에서는 제1메인 공급유로(30a)를 메인 공급유로(30)로 대표하여 설명한다.Depending on the embodiment, a plurality of
메인 공급유로(30)는 가스 패널(G)에 연결된다. 캐리어 가스는 메인 공급유로(30)를 통해 가스 패널(G)로 유동된다. 이 경우, 메인 공급유로(30)는 가스 패널(G)에 캐리어 가스를 공급한다. The
가스 패널(G)에는 메인 공급유로(30)에 연결되는 혼합 가스 공급유로(GL)가 구비된다. 혼합 가스 공급유로(GL)에는 혼합 가스가 유동된다. 혼합 가스 공급유로(GL)는 공정 챔버(C)에 연결되어, 혼합 가스가 공정 챔버(C)로 유동된다. The gas panel (G) is provided with a mixed gas supply passage (GL) connected to the main supply passage (30). Mixed gas flows in the mixed gas supply passage GL. The mixed gas supply passage GL is connected to the process chamber (C), and the mixed gas flows into the process chamber (C).
혼합 가스 공급유로(GL)는 복수개 구비될 수 있다. 이 경우, 혼합 가스 공급유로(GL)는 제1메인 공급유로(30a), 제2메인 공급유로(30b), 제3메인 공급유로(30c), 제4메인 공급유로(30d)에 대응되게, 제1혼합 가스 공급유로(GL1), 제2혼합 가스 공급유로(GL2), 제3혼합 가스 공급유로(GL3) 및 제4혼합 가스 공급유로(GL4)가 구비될 수 있다. 제1혼합 가스 공급유로(GL1)는 나머지 제2혼합 가스 공급유로(GL2) 내지 제4혼합 가스 공급유로(GL4)와 동일하므로, 이하에서는 제1혼합 가스 공급유로(GL1)를 혼합 가스 공급유로(GL)로 대표하여 설명한다.A plurality of mixed gas supply passages (GL) may be provided. In this case, the mixed gas supply passage (GL) corresponds to the first main supply passage (30a), the second main supply passage (30b), the third main supply passage (30c), and the fourth main supply passage (30d), A first mixed gas supply passage (GL1), a second mixed gas supply passage (GL2), a third mixed gas supply passage (GL3), and a fourth mixed gas supply passage (GL4) may be provided. Since the first mixed gas supply passage (GL1) is the same as the remaining second mixed gas supply passages (GL2) to fourth mixed gas supply passages (GL4), hereinafter, the first mixed gas supply passage (GL1) is referred to as the mixed gas supply passage. (GL) represents and explains.
혼합 가스 공급유로(GL)에는 인젝션밸브(Vi)가 구비된다. 캐리어 가스는 가스 패널(G)의 인젝션밸브(Vi)에서 원료 가스와 혼합되어, 혼합 가스를 형성할 수 있다. 혼합 가스는 공정 챔버(C)로 유동될 수 있다. 공정 챔버(C)로 유동된 혼합 가스는, r공정 챔버(C) 내에서 증착되어, 박막 표면을 형성할 수 있다. An injection valve (Vi) is provided in the mixed gas supply passage (GL). The carrier gas may be mixed with the raw material gas at the injection valve (Vi) of the gas panel (G) to form a mixed gas. The mixed gas may flow into the process chamber (C). The mixed gas flowing into the process chamber (C) may be deposited within the rprocess chamber (C) to form a thin film surface.
히터 모듈(40)은 메인 공급유로(30)에 구비된다. 히터 모듈(40)은 복수개 구비될 수 있다. 상술한 것과 같이, 메인 공급유로(30)가 제1메인 공급유로(30a) 내지 제4메인 공급유로(30d)로 실시되는 경우, 히터 모듈(40)은 각 메인 공급유로(30)에 모두 구비될 수 있다. The
히터 모듈(40)은 메인 공급유로(30)를 가열한다. 히터 모듈(40)은 캐리어 가스를 가열시킬 수 있다. 이 경우, 히터 모듈(40)은 질소를 가열시킬 수 있다. 즉, 캐리어 가스가 질소 단독 또는 헬륨 및 질소의 혼합된 가스로 실시되는 경우, 히터 모듈(40)은 질소를 가열시킬 수 있다. The
질소는 종래기술에 상술한 것과 같이, 500℃ 이상일 때 헬륨 보다 증착률(deposition rate)이 우수하나, 500℃ 미만일 때 헬륨보다 분자량이 큰 질소가 열을 많이 차지하므로 SACVD 공정에서 기화된 원료 가스가 질소에게 열을 전달함에 따라 열이 감소되어 다시 액화됨에 따라, 박막 표면에 파티클(particle)이 발생되는 문제 및 박막의 특성을 변화시키는 문제를 발생시킨다. As described above in the prior art, nitrogen has a better deposition rate than helium when the temperature is above 500°C, but when it is below 500°C, nitrogen, which has a larger molecular weight than helium, takes up a lot of heat, so the raw material gas vaporized in the SACVD process As heat is transferred to nitrogen, the heat is reduced and liquefied again, causing problems such as particles being generated on the surface of the thin film and changes in the characteristics of the thin film.
본 발명의 캐리어 가스 공급장치의 경우, 히터 모듈(40)이 메인 공급유로(30)를 가열하여, 메인 공급유로(30)에 유동되는 질소를 가열시킨다.In the case of the carrier gas supply device of the present invention, the
질소가 가열되면, 가스 패널(G)에서 기화된 원료 가스로부터 열을 전달받지 않으므로, 원료 가스가 기상 상태를 유지할 수 있게 되어, 원료 가스의 액화에 의한 파티클 발생이 방지된다. 이에 따라, 파티클 발생 문제가 해결되므로, 질소 단독으로 또는 중점적으로 캐리어 가스로 사용할 수 있게 된다. When nitrogen is heated, heat is not transferred from the raw material gas vaporized in the gas panel G, so the raw material gas can maintain a gaseous state, thereby preventing the generation of particles due to liquefaction of the raw material gas. Accordingly, the problem of particle generation is solved, and nitrogen can be used alone or primarily as a carrier gas.
히터 모듈(40)에서 가열된 질소의 온도는 30℃ ~ 150℃로 실시될 수 있다. 질소가 30℃ 미만으로 가열될 경우 충분히 가열되지 않아, 원료 가스로부터 열을 전달받게 되어 원료 가스가 액화될 수 있다. 한편, 질소가 150℃ 초과하여 가열될 경우 질소가 과열되어 원료 가스를 가열시킴에 따라, 원료 가스가 증착되지 않고 불규칙한 화학반응을 일으켜 박막 표면이 불균일하게 될 수 있다. The temperature of nitrogen heated in the
여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 히터 모듈(40)은, 상기 메인 공급유로(30)에 연결되는 히터 관로(41), 상기 히터 관로(41)에 구비되어, 상기 히터 관로(41)를 가열하는 히팅부(43), 상기 히터 관로(41)에 구비되어, 상기 히터 관로(41)의 온도 데이터를 감지하는 온도 감지센서(45), 및 상기 온도 감지센서(45) 및 상기 히팅부(43)에 연결되어, 상기 온도 감지센서(45)에서 상기 온도 데이터를 전송받아 상기 히팅부(43)를 제어하는 온도 컨트롤러(47)를 포함한다.Here, the
히터 관로(41)는 메인 공급유로(30)에 연결된다. 히터 관로(41)에는 캐리어 가스가 유동된다. 이 경우, 질소, 헬륨, 질소 및 헬륨의 혼합된 가스가 캐리어 가스로 유동될 수 있다. The
히터 관로(41)는 내식성 및/또는 내열성 금속 배관으로 실시될 수 있다. 이 경우, 히터 관로(41)는 캐리어 가스에 의한 부식이 방지되고, 고온의 캐리어 가스에 의한 화학반응이 발생되지 않을 수 있다. The
실시예에 따라, 히터 관로(41)는 SUS 316 재질로 실시될 수 있다. 히터 관로(41)의 내주면에는 쿼츠(quartz), 세라믹, 사파이어 코팅이 형성되어 내열성을 향상시킬 수 있다. 이 경우, 히터 관로(41)의 내부에는 파티클이 발생되지 않게 된다. Depending on the embodiment, the
히팅부(43)는 히터 관로(41)에 구비된다. 히팅부(43)는 히터 관로(41)의 외면에 구비될 수 있다. The
히팅부(43)는 히터 관로(41)를 가열한다. 히팅부(43)는 유도가열, 직접가열 등 공지의 기술로 실시될 수 있으므로, 상세한 설명을 생략한다. 이 경우, 히팅부(43)는 히터 관로(41)에 유동되는 캐리어 가스를 가열시킬 수 있고, 질소를 가열시킬 수 있다. The
온도 감지센서(45)는 히터 관로(41)에 구비된다. 온도 감지센서(45)는 히팅부(43)의 온도 데이터를 감지한다. 온도 감지센서(45)는 온도 데이터를 제어부(미도시) 또는 온도 컨트롤러(47)로 전송할 수 있다.The
온도 컨트롤러(47)는 온도 감지센서(45) 및 히팅부(43)에 연결된다. 온도 컨트롤러(47)는 히팅부(43)를 제어할 수 있다. 온도 컨트롤러(47)는 온도 감지센서(45)에서 온도 데이터를 전송받아, 히팅부(43)의 가열 온도를 제어할 수 있다. 이 경우, 온도 컨트롤러(47)는 질소가 30℃ ~ 150℃로 가열되도록, 히팅부(43)를 제어할 수 있다.The
마이크로 필터(50)는 메인 공급유로(30)에 연결된다. 마이크로 필터(50)는 히터 모듈(40)의 후단에 연결될 수 있다. 마이크로 필터(50)는 메인 공급유로(30)에 유동되는 파티클을 여과한다. The
상술한 것과 같이, 히터 모듈(40)에서 캐리어 가스가 가열될 수 있다. 이때, 캐리어 가스가 가열되어, 파티클 또는 미세 분진이 생성될 수 있다. 이 경우, 마이크로 필터(50)는 캐리어 가스에 함유된 파티클 또는 미세 분진을 여과할 수 있다. As described above, the carrier gas may be heated in the
질량유량계(mass flow meter, MFC)(60)는 메인 공급유로(30)에 연결된다. 질량유량계(60)는 마이크로 필터(50)에 연결된다. 질량유량계(60)는 마이크로 필터(50)의 후단에 연결될 수 있다. A mass flow meter (MFC) (60) is connected to the main supply passage (30). The
질량유량계(60)는 메인 공급유로(30)에 유동되는 캐리어 가스의 유량을 측정한다. 질량유량계(60)는 캐리어 가스의 유량을 측정하여, 유량 데이터를 제어부로 전송한다. The
이상과 같이, 본 발명의 캐리어 가스 공급장치에서는 질소를 히터 모듈(40)에서 가열시켜 박막 표면에 파티클이 발생되는 것을 방지하므로, 캐리어 가스를 질소 단독으로 또는 중점적으로 사용이 가능하게 되어, 고비용의 헬륨을 사용할 필요가 없게 된다. As described above, in the carrier gas supply device of the present invention, nitrogen is heated in the
여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 헬륨 공급유로(20)는, 상기 헬륨이 공급되는 헬륨 메인유로(23), 상기 헬륨 메인유로(23)에서 분기되고, 상기 메인 공급유로(30)에 연결되고, 상기 히터 모듈(40)의 후단에 연결되는 헬륨 바이패스유로(25), 상기 헬륨 메인유로(23)에 연결되고, 상기 메인 공급유로(30)에 연결되고, 상기 질소 공급유로(10)와 합류되고, 상기 히터 모듈(40)의 전단에 연결되는 헬륨 전달유로(27), 및 상기 헬륨 전달유로(27)와 상기 헬륨 바이패스유로(25) 사이에 구비되어, 상기 헬륨을 상기 헬륨 전달유로(27) 또는 상기 헬륨 바이패스유로(25)로 유동시키는 헬륨 전환밸브(29)를 포함한다.Here, the
헬륨 메인유로(23)에는 헬륨이 공급된다. 헬륨 메인유로(23)에는 헬륨 공급밸브(21)가 구비될 수 있다. Helium is supplied to the helium
헬륨 바이패스유로(25)는 헬륨 메인유로(23)에서 분기된다. 헬륨 바이패스유로(25)는 메인 공급유로(30)에 연결된다. 헬륨 바이패스유로(25)는 메인 공급유로(30)와 바이패스 합류부(22)를 형성한다. 바이패스 합류부(22)는 분기관으로 실시될 수 있다.The helium bypass flow path (25) branches off from the helium main flow path (23). The
헬륨 바이패스유로(25)는 히터 모듈(40)의 후단에 연결될 수 있다. 이 경우, 헬륨 바이패스유로(25)로 유동된 헬륨은 히터 모듈(40)을 통과하지 않으므로, 히터 모듈(40)에서 가열되지 않는다. 이 경우, 히터 모듈(40)은 오프(off)작동될 수 있다. The
헬륨 바이패스유로(25)는 히터 모듈(40)과 마이크로 필터(50) 사이로 연결될 수 있다. 이경우, 헬륨 바이패스유로(25)로 유동된 헬륨에 포함된 파티클이 마이크로 필터(50)에서 여과될 수 있다. The
헬륨 전달유로(27)는 헬륨 메인유로(23)에 연결된다. 헬륨 전달유로(27)는 메인 공급유로(30)에 연결된다. 헬륨 전달유로(27)는 질소 공급유로(10)와 합류된다. 헬륨 전달유로(27)와 질소 공급유로(10)는 상술한 합류부(31)를 형성할 수 있다.The
헬륨 전달유로(27)는 히터 모듈(40)의 전단에 연결된다. 이 경우, 헬륨 전달유로(27)로 유동된 헬륨은 질소와 혼합된 캐리어 가스를 형성한다. 캐리어 가스는 히터 모듈(40)을 통과하면서 히터 모듈(40)에서 가열된다. The
헬륨 전환밸브(29)는 헬륨 전달유로(27)와 헬륨 바이패스유로(25) 사이에 구비된다. 헬륨 전환밸브(29)는 헬륨 메인유로(23)에 공급된 헬륨을 헬륨 전달유로(27) 또는 헬륨 바이패스유로(25) 중 어느 하나로 유동시킨다. 이 경우, 헬륨 전환밸브(29)는 3방밸브(3way valve)로 실시될 수 있다. The helium conversion valve (29) is provided between the helium delivery passage (27) and the helium bypass passage (25). The
메인 공급유로(30)에는 캐리어 가스 전환밸브(70)가 더 구비될 수 있다. 캐리어 가스 전환밸브(70)는 마이크로 필터(50)와 질량유량계(60) 사이에 구비될 수 있다. A carrier
캐리어 가스 전환밸브(70)는 메인 공급유로(30)로 유동된 캐리어 가스를 질량유량계(60)로 유동시키거나, 외부로 배출시킬 수 있다. 이 경우, 캐리어 가스 전환밸브(70)는 외부 대기 또는 스크러버(O)에 연결되어, 캐리어 가스를 외부로 배출시킬 수 있다. The carrier
캐리어 가스 전환밸브(70)는 메인 공급유로(30)에 유동되는 캐리어 가스의 유량이 과다하거나 히터 모듈(40)에 의해 캐리어 가스가 과열된 경우, 캐리어 가스를 질량유량계(60)를 통해 가스 패널(G)로 유동시키지 않고, 외부로 배출시킬 수 있다. When the flow rate of the carrier gas flowing in the
제어부(미도시)는 상술한 질소 공급밸브(11), 헬륨 공급밸브(21), 히터 모듈(40), 헬륨 전환밸브(29), 캐리어 가스 전환밸브(70)를 제어할 수 있다. The control unit (not shown) can control the above-described
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 캐리어 가스 공급장치의 동작 순서도이다. Figure 4 is a flowchart of the operation of a carrier gas supply device according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 먼저 캐리어 가스 공급장치에 질소 공급유로(10)에 질소가 공급되고, 헬륨 공급유로(20)에 헬륨이 공급된다. Referring to FIG. 4, first, nitrogen is supplied to the
이때, 사용자 또는 제어부는 캐리어 가스를 질소 단독 모드, 헬륨 단독 모드, 또는 질소 및 헬륨이 혼합된 혼합 모드 중에서 어느 하나를 선택할 수 있다. At this time, the user or the controller can select the carrier gas from among nitrogen-only mode, helium-only mode, or a mixed mode where nitrogen and helium are mixed.
질소 단독 모드에서는, 헬륨 공급밸브(21)가 오프(off)되고 질소 공급밸브(11)가 온(on)된다. 제어부는 헬륨 공급밸브(21)를 오프(off)시키고, 질소 공급밸브(11)를 온(on)시킬 수 있다.In nitrogen only mode, the
이 경우, 메인 공급유로(30)에는 질소가 단독으로 공급된다. 이때, 히터 모듈(40)이 온(on)작동된다. 제어부는 히터 모듈(40)을 온(on)작동 시킬 수 있다. 히터 모듈(40)은 상술한 것과 같이 질소를 가열시킨다. 가열된 질소는 가스 패널(G)로 유동된다. In this case, nitrogen is supplied alone to the
이때, 온도 컨트롤러(47)는 히팅부(43)를 제어할 수 있다. 온도 컨트롤러(47)는 온도 감지센서(45)에서 온도 데이터를 전송받아, 히팅부(43)의 가열 온도를 제어할 수 있다. 이 경우, 온도 컨트롤러(47)는 질소가 30℃ ~ 150℃로 가열되도록, 히팅부(43)를 제어할 수 있다.At this time, the
가열된 질소는 가스 패널(G)에서 기상의 원료 가스와 혼합되어 혼합 가스를 형성한다. 이때, 질소가 가열되어 상술한 것과 같이 파티클 발생이 방지되므로, 캐리어 가스로 질소 가스의 단독 사용이 가능해진다. Heated nitrogen is mixed with gaseous raw material gas in the gas panel (G) to form a mixed gas. At this time, nitrogen is heated and particle generation is prevented as described above, so it becomes possible to use nitrogen gas alone as a carrier gas.
헬륨 단독 모드에서는, 헬륨 공급밸브(21)가 온(on)되고 질소 공급밸브(11)가 오프(off)된다. 제어부는 헬륨 공급밸브(21)를 온(on)시키고, 질소 공급밸브(11)를 오프(off)시킬 수 있다.In helium only mode, the
이 경우, 헬륨 전환밸브(29)가 작동한다. 제어부는 헬륨 전환밸브(29)를 작동시킬 수 있다.In this case, the
헬륨 전환밸브(29)는 헬륨 메인유로(23)에 공급된 헬륨을 헬륨 바이패스유로(25)로 유동시킨다. 헬륨 바이패스유로(25)는 히터 모듈(40)의 후단에 연결되어, 헬륨 바이패스유로(25)로 유동된 헬륨은 히터 모듈(40)을 통과하지 않으므로, 히터 모듈(40)에서 가열되지 않는다.The helium conversion valve (29) flows the helium supplied to the helium main flow path (23) into the helium bypass flow path (25). The
이때, 히터 모듈(40)이 오프(off)작동 될 수 있다. 제어부는 히터 모듈(40)을 오프(off)시킬 수 있다. At this time, the
헬륨은 메인 공급유로(30)로 유동된 후 가스 패널(G)로 유동되어, 가스 패널(G)에서 기상의 원료 가스와 혼합되어 혼합 가스를 형성한다.Helium flows into the
혼합 모드에서는, 헬륨 공급밸브(21)가 온(on)되고 질소 공급밸브(11)가 온(on)된다. 제어부는 헬륨 공급밸브(21)를 온(on)시키고, 질소 공급밸브(11)를 온(on)시킬 수 있다.In mixed mode, the
이 경우, 헬륨 전환밸브(29)는 헬륨 메인유로(23)에 공급된 헬륨을 헬륨 전달유로(27)로 유동시킨다. 헬륨 전달유로(27)는 히터 모듈(40)의 전단에 연결된다. 이 경우, 헬륨 전달유로(27)로 유동된 헬륨은 질소와 혼합된 캐리어 가스를 형성한다. 혼합된 캐리어 가스에서, 질소를 중점적으로 사용할 수 있고, 바람직하게는 질소가 60 중량% 이상 포함될 수 있다. In this case, the
이때, 히터 모듈(40)이 온(on)작동된다. 제어부는 제어부는 히터 모듈(40)을 온(on)시킬 수 있다. 히터 모듈(40)은 캐리어 가스에 포함된 질소를 가열시킨다. 또한, 온도 컨트롤러(47)는 히팅부(43)를 제어할 수 있다.At this time, the
가열된 질소는 가스 패널(G)에서 기상의 원료 가스와 혼합되어 혼합 가스를 형성한다. 이때, 질소가 가열되어 상술한 것과 같이 파티클 발생이 방지되므로, 캐리어 가스로 질소 가스를 중점적으로 사용할 수 있게 된다. Heated nitrogen is mixed with gaseous raw material gas in the gas panel (G) to form a mixed gas. At this time, nitrogen is heated and particle generation is prevented as described above, so nitrogen gas can be mainly used as the carrier gas.
상술한 것과 같이, 본 발명에 따른 캐리어 공급장치에 의하면 가스 패널(G)에 공급되는 캐리어 가스로 질소 가스를 단독 또는 중점적으로 사용 가능하므로, 고비용의 헬륨을 사용하지 않게 되어, 제조원가를 절감시킬 수 있게 된다. As described above, according to the carrier supply device according to the present invention, nitrogen gas can be used singly or mainly as the carrier gas supplied to the gas panel (G), thereby eliminating the use of expensive helium, thereby reducing manufacturing costs. There will be.
이상, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.As mentioned above, those skilled in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention can be implemented in other specific forms without changing its technical idea or essential features. Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the scope of the claims described below rather than the detailed description above, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts are included in the scope of the present invention. must be interpreted.
10 : 질소 공급유로 20 : 헬륨 공급유로
30 : 메인 공급유로 40 : 히터 모듈10: nitrogen supply channel 20: helium supply channel
30: Main supply passage 40: Heater module
Claims (2)
상기 질소 공급유로와 상기 헬륨 공급유로는 캐리어 가스 인젝션밸브에서 합류되고,
상기 헬륨 공급유로는, 상기 헬륨이 공급되는 헬륨 메인유로; 상기 헬륨 메인유로에서 분기되고, 상기 메인 공급유로에 연결되고, 상기 히터 모듈의 후단에 연결되는 헬륨 바이패스유로; 상기 헬륨 메인유로에 연결되고, 상기 메인 공급유로에 연결되고, 상기 질소 공급유로와 합류되고, 상기 히터 모듈의 전단에 연결되는 헬륨 전달유로; 및 상기 헬륨 전달유로와 상기 헬륨 바이패스유로 사이에 구비되어, 상기 헬륨을 상기 헬륨 전달유로 또는 상기 헬륨 바이패스유로로 유동시키는 헬륨 전환밸브; 를 포함하고,
상기 헬륨 바이패스유로는 상기 히터 모듈과 상기 마이크로 필터 사이로 연결되는 캐리어 가스 공급장치.
A nitrogen supply channel through which nitrogen is supplied; A helium supply channel that joins the nitrogen supply channel and supplies helium; a main supply flow path in which the nitrogen supply flow path and the helium supply flow path join, and is connected to a gas panel to supply a carrier gas to the gas panel; a heater module provided in the main supply passage and heating the nitrogen by heating the main supply passage; A micro filter connected to the main supply passage to filter particles; a mass flow meter connected to the main supply flow path and connected to a rear end of the micro filter to measure the flow rate of the carrier gas; a nitrogen supply valve provided in the nitrogen supply passage to open and close the nitrogen supply passage; And a helium supply valve provided in the helium supply passage to open and close the helium supply passage. Including,
The nitrogen supply channel and the helium supply channel are joined at a carrier gas injection valve,
The helium supply passage includes a helium main passage through which the helium is supplied; a helium bypass flow path branched from the helium main flow path, connected to the main supply flow path, and connected to a rear end of the heater module; A helium delivery passage connected to the helium main passage, connected to the main supply passage, joined with the nitrogen supply passage, and connected to the front end of the heater module; and a helium conversion valve provided between the helium delivery passage and the helium bypass passage to flow the helium into the helium delivery passage or the helium bypass passage. Including,
The helium bypass flow path is a carrier gas supply device connected between the heater module and the micro filter.
헬륨 단독 모드에서는, 상기 헬륨 공급밸브가 온되고 상기 질소 공급밸브가 오프되고,
상기 헬륨 전환밸브는 상기 헬륨 메인유로에 공급된 상기 헬륨을 상기 헬륨 바이패스유로로 유동시키고,
상기 헬륨 바이패스유로로 유동된 상기 헬륨은 상기 히터 모듈을 통과하지 않는 캐리어 가스 공급장치.According to paragraph 1,
In helium only mode, the helium supply valve is turned on and the nitrogen supply valve is turned off,
The helium switching valve flows the helium supplied to the helium main flow path to the helium bypass flow path,
A carrier gas supply device in which the helium flowing into the helium bypass passage does not pass through the heater module.
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