KR20000014901A - 액체운반시스템 - Google Patents

Abstract

공정완료 후 공급관 및 배출관 내에 잔류하는 반응원료를 배출하기 위한 액체운반시스템에 대해 개시하고 있다. 본 발명에 따른 액체운반시스템은 반응기, 반응기에 반응원료를 공급하는 반응원료 공급관, 및 반응원료 공급관과 진공펌프를 연결하는 배출관 내에 잔류하는 반응원료를 배출하기 위한 퍼지가스를 공급하는 퍼지가스 공급수단과, 배출관 내에서 잔류하는 반응원료의 응축을 방지하도록 배출관의 소정 부위에 잔류하는 반응원료를 액화시켜 저장하는 트랩수단을 구비한다. 본 발명에 따른 액체운반시스템에서는 잔류하는 반응원료를 배출시키기 위해 퍼지가스를 주입함과 동시에 반응원료를 액화시켜 공급관 및 배출관 내에서 반응원료가 응축되는 것을 방지한다. 따라서, 본 발명에 따르면, 공급관 및 배출관 내의 응축을 방지하여 균일한 원료공급을 수행함으로써 형성되는 막질의 균일성과 공정재현성을 향상시킬 수 있다.

Description

액체운반시스템

본 발명은 원료공급 및 처리시스템에 관한 것으로, 특히 공정 완료 후 공급관 및 배출관 내에 잔류하는 반응원료의 응축을 방지하여 다음 공정시 막질의 균일성과 공정재현성을 향상시킬 수 있는 액체운반시스템에 관한 것이다.

종래의 반도체 화학기상 증착공정 장비 등의 원료공급 및 처리시스템에 따르면, 반응원료 공급관은 액체원료탱크에서 반응기까지의 길이가 길고 복잡하였다. 따라서 반응원료 공급관 내에 잔류하는 반응원료가 완전히 배출되지 못하고 응축되는 문제가 있었다. 또한, 이렇게 응축되어 있는 반응원료는 다음 공정진행을 위하여 공급된 다른 원료와 함께 반응기 내로 공급되어 공정재현성을 떨어뜨린다는 문제점이 있었다. 그리고, 응축에 의한 공급관 내의 체적이 변화되어 원료의 균일한 공급이 어렵다는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 원료공급 및 처리시스템의 일부에서는 반응원료를 배기할 때, 배기시 배출관 내의 급격한 압력 상승으로 인해 일부 응축이 진행되는 잔류원료가 배기관 또는 배기 펌프내에서 응축되는 문제가 있었다.

따라서, 본 발명의 기술적 과제는 박막형성의 균일성 및 재현성을 향상시키기 위해 공급관 내에서 응축되는 것을 방지하는 가스 퍼지스시템을 구비한 액체운반시스템을 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 다른 기술적 과제는 구조가 단순하여 유지비용을 감소시킬 수 있는 액체운반시스템을 제공하는 데 있다.

도 1은 본 발명이 적용된 액체운반시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 액체원료탱크 12 : 반응원료 공급관

24 : 배출관 30 : 트랩수단

31 : 흡기부 32 : 액화장치

33 : 배기부 34 : 저장부

35: 저장원료 배출구

상기한 기술적 과제들을 해결하기 위한 본 발명의 액체운반시스템은, 반응기, 상기 반응기에 반응원료를 공급하는 반응원료 공급관, 및 상기 반응원료 공급관과 진공펌프를 연결하는 배출라인 내에 잔류하는 반응원료를 각각 배출하기 위한 퍼지가스를 공급하는 퍼지가스 공급수단과; 상기 배출라인 내에서 잔류하는 반응원료의 응축을 방지하도록, 상기 배출라인의 소정 부위에 잔류 반응원료를 액화시켜 저장하는 트랩수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 트랩수단은, 상기 반응기로부터 배출된 반응원료를 퍼지가스와 더불어 받아 들이는 흡기부와; 상기 흡기부를 통과한 원료 중 액체 원료를 저장하는 저장부와; 상기 퍼지가스만을 펌핑수단으로 보내기 위해 진공펌프와 연결된 배기부와를 구비하며, 바람직하게는 상기 흡입부와 저장부사이에 반응 원료만을 액화시키는 액화장치를 더 구비하도록 한다.

이 때, 상기 트랩수단은 상기 배출라인에 대해 착탈이 가능하여 교체할 수 있도록 할 수도 있으며, 상기 저장부에 저장된 원료를 외부로 배출시킬 수 있는 저장원료 배출구를 설치하도록 할 수도 있다.

또한, 상기 액화장치는, 상기 잔류 반응원료와 접촉하는, 열전도성이 높은 금속과, 상기 금속을 냉각시키기 위한 냉각장치를 구비한 것이 바람직하다.

그리고, 상기 저장부는 반응원료의 저장이 가능한 기능을 갖는 것이면 재질에 관련없이 사용할 수 있으며, 내부관찰이 가능한 석영용기로 이루어진 것이 더욱 바람직하다.

또한, 상기 배출라인과 트랩수단 사이에는, 반응원료의 응축을 방지하도록 가열수단이 설치된 것이 바람직하다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 액체운반시스템이 적용된 원료공급 및 처리시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다. 도 1을 참조하면, 액체상태의 원료를 저장하는 액체원료탱크(10)와 막 형성공정이 수행되는 반응기(미도시) 사이에는 원료가 이동하는 반응원료 공급관(12)이 설치되어 있다. 이 반응원료 공급관(12) 상에는 액체원료탱크(10) 내의 액체원료 압력을 측정하는 압력게이지(14), 유동적으로 공급되는 액체원료의 공급량을 조절하는 제1 유량제어기(16), 반응기(미도시)내에서 반응이 수행될 수 있도록 액체원료를 기화시켜 가스상태로 만드는 기화기(18)가 순차적으로 연결되어 있다.

이 때, 액체원료탱크(10)로부터 반응기(미도시)로 액체원료를 공급함에 있어, 본 출원인이 출원한 한국특허출원 제98-1345호에 기재된 바와 같이, 액체원료탱크(10)의 체적을 축소시켜 액체원료탱크(10)의 내압을 증가시킴으로써 원료를 밀어내는 방식의 액체원료탱크(10)를 사용하는 것이 바람직하다. 물론, 상기한 액체원료탱크(10)에 제한되는 것은 아니며, 반응기(미도시)에 공급하는 액체원료를 저장하는 탱크라면 어떤 탱크라도 사용할 수 있다.

압력게이지(14)와 제1 유량제어기(16) 사이에는 반응원료를 제거하기 위한 퍼지가스 공급수단이 연결되는데, 퍼지 및 운반 가스 공급수단으로부터 공급된 비활성가스(Ar, He)나 질소의 유량을 제어하는 제2 유량제어기(20)가 연결되어 있다. 상기 반응원료를 제거하기 위해 공급되는 비활성가스는, 예를들면, 아르곤(Ar)이다.

또한, 제2 유량제어기(20)와 기화기(18) 사이에는, 고온 상태의 반응원료를 배출시 공급되는 비활성가스와의 접촉에 의해 반응원료가 응축되는 것을 방지하기 위해 비활성가스를 가열하는 가열수단(22)이 설치되어 있다. 가열수단(22)은 가열테이프 또는 가열재킷으로 이루어져 있다. 이 가열수단(22)은, 기화된 원료의 예비가열을 위해 기화기(18)와 반응기(미도시) 사이에도 설치되어 있다.

한편, 기화기(18)와 반응기(미도시) 사이에는 반응이 완료된 반응원료의 배출을 위해 배출관(24)이 마련되는데, 이 배출관(24)의 일단에는 진공펌프(미도시)가 연결되어 있다. 또한 배출관(24) 상에는, 배출관(24) 내에 잔류하는 반응원료의 응축을 방지하도록, 잔류 반응원료를 액화시켜 저장하는 트랩수단(30)이 구비되어 있다.

이 트랩수단(30)은, 반응기(미도시)로부터 배출된 반응원료를 퍼지가스와 더불어 받아 들이는 흡기부(31)와, 흡기부(31)를 통과한 가스 중 반응원료만을 액화시키는 액화장치(32)와, 퍼지가스만을 펌핑수단으로 보내기 위해 진공펌프(미도시)와 연결된 배기부(33)와, 액화장치(32)에 의해 액화된 반응원료를 저장하는 저장부(34)로 이루어져 있다. 또한, 트랩수단(30)은 배출관(24)에 대해 착탈이 가능하도록 되어 있어서, 저장부(34) 내에 충분한 양의 액화 반응원료가 저장되면 신규 교체가 가능하다. 또는, 저장부(34)를 배출관에 고정시킨 상태에서 저장부(34) 내의 저장원료를 외부로 배출시킬 수 있는 저장원료 배출구(35)를 구비하여 저장부(34) 내의 저장원료를 배출하는 방법을 사용할 수 있다.

또한, 액화장치(32)는, 열전도성이 높은 금속과, 상기 금속을 냉각시키기 위한 냉각장치(미도시)로 이루어져 있다. 상기 금속은 구체적으로 스테인레스 스틸이다.

그리고, 저장부(34)는 반응원료의 저장이 가능한 기능을 갖는 것이면 재질에 관련없이 사용할 수 있으며, 내부관찰이 가능한 석영관으로 이루어져 있다.

또한, 기화기(18)와 트랩수단(30) 사이에도, 반응원료의 응축을 방지하도록 역시 가열수단(22)이 설치되어 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 기화 퍼지시스템의 동작을 도 1을 참조하여 상세히 설명한다.

먼저, 액체원료탱크(10)에 저장된 액체원료를 반응기(미도시)로 공급하기 위해, 반응원료 공급관(12) 상에 구비된 각각의 밸브를 개방시킨다. 상기 밸브의 개방에 의해 액체원료탱크(10)로부터 공급되는 액체원료는 제1 유량제어기(16)로 보내지고, 제1 유량제어기(16)에서 원료의 공급량을 일정하게 제어한 후, 기화기(18)로 보내진다. 기화기(18)에서 액체원료의 기화가 이루어진 후 반응기(미도시)로 공급된다. 이 때 공급되는 원료의 압력은 압력게이지(14)를 통해서 알 수 있으며, 기화기(18)와 반응기(미도시) 사이에서 반응기(미도시)로 공급되기 전에 기화된 원료의 예비가열이 이루어진다.

이후, 박막 형성공정이 완료되면, 반응기(미도시)로 공급되는 액체원료를 차단하기 위해서 반응원료 공급관(12) 상에 설치된 각각의 밸브를 닫는다. 이후, 반응원료 공급관(12) 내에 잔류하고 있는 원료를 제거하기 위해 진공펌프(미도시)를 이용하여 반응원료 공급관(12) 내에 남아 있는 잔류가스를 배출한다.

이를 위해, 퍼지가스 공급수단을 통해 아르곤(Ar) 퍼지가스가 공급된다. 이 때, 기화기(18)에 남아있는 기화된 원료와 기화기(18)를 통과하고 반응기(미도시)에 공급되지 못한 잔류기체의 응축 및 액화를 방지하기 위해, 퍼지가스가 진행하는 동안 가열수단(22)에 의해 가열이 계속적으로 수행된다.

이후, 퍼지가스는 배출관(24)을 따라 트랩수단(30)으로 공급된다. 마찬가지로 퍼지가스에 의해 배출되는 반응원료가 트랩수단(30)에 도착할 때까지 배출관(24) 내에서 응축되는 것을 방지하기 위해 가열이 이루어진다. 한편, 냉각장치(미도시)에 의해 냉각된 스테인레스 스틸에 가열된 반응원료가 접촉하는 순간 상기 반응원료의 액화가 진행되어 저장부(34)에 축적된다. 이후, 퍼지가스만이 배기부(33)를 통해 진공펌프(미도시)로 배출된다.

이외에, 반응원료 공급관(12) 내에 잔류하는 액체원료를 제거하기 위해, 각각의 밸브를 제어하여 퍼지가스를 공급함으로써 액체원료를 제거한다.

이와 같이, 공정이 완료되어 반응원료 공급관(12) 내에 잔류하는 원료를 제거하기 위해 각각의 밸브를 개방 및 폐쇄시켜 액체원료 및 기화된 원료를 완전히 제거함으로써 다음 공정시 막의 균일성 및 재현성을 향상시킨다. 따라서, 공정을 여러번 진행하여도 반응원료 공급관(12)을 통과하여 반응기(미도시) 내로 주입되는 원료의 양이 일정하여 형성되는 막이 균일하며 공정재현성이 우수하다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 여러 공정 진행시 공급관 내의 잔류 원료를 완전히 제거하여 공급관 내의 응축으로 인한 유량의 변동을 없앰으로써 퍼지 가스시스템을 화학기상 증착장치에 적용할 경우 형성되는 막의 균일성과 재현성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 원료 탱크에서 반응기까지의 공급라인의 길이가 짧고 구조가 단순하여 장치의 면적을 줄일 수 있고, 유지비용이 감소되어 매우 경제적인 효과가 있다.

또한, 미 반응된 원료가 배출관 및 배기펌프 내에 응축되는 것을 방지하여 장치의 가동률을 향상시킬 수 있다.

Claims (8)

1. 반응기, 상기 반응기에 반응원료를 공급하는 반응원료 공급관, 및 상기 반응원료 공급관과 진공펌프를 연결하는 배출라인 내에 잔류하는 반응원료를 각각 배출하기 위한 퍼지가스를 공급하는 퍼지가스 공급수단과;

   상기 배출라인 내에서 잔류하는 반응원료의 응축을 방지하도록, 상기 배출라인의 소정 부위에 잔류 반응원료를 액화시켜 저장하는 트랩수단을 구비한 액체운반시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 트랩수단은:

   상기 반응기로부터 배출된 반응원료를 퍼지가스와 더불어 받아 들이는 흡기부와;

   상기 퍼지가스만을 펌핑 수단으로 보내기 위해 진공펌프와 연결된 배기부와;

   상기 흡기부를 통과한 반응원료 중 액체만을 저장시키는 저장 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 액체운반시스템
3. 제2항에 있어서, 상기 트랩수단이 상기 흡기부를 통과한 원료 중 반응원료를 액화시킬 수 있는 액화수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 액체운반시스템
4. 제2항에 있어서, 상기 트랩수단은 상기 배출라인에 대해 착탈이 가능한 것을 특징으로 하는 액체운반시스템
5. 제2항에 있어서, 상기 저장부는 저장된 원료를 배출시킬 수 있는 저장원료 배출구를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 액체운반시스템
6. 제3항에 있어서, 상기 액화수단은:

   상기 잔류 반응원료와 접촉하는, 열전도성이 높은 금속과,

   상기 금속을 냉각시키기 위한 냉각장치를 구비한 것을 특징으로 하는 액체운반시스템
7. 제2항에 있어서, 상기 저장부는 내부관찰이 가능한 석영용기로 이루어진 것을 특징으로 하는 액체운반시스템
8. 제1항에 있어서, 상기 배출라인과 트랩수단 사이에는, 반응원료의 응축을 방지하도록 가열수단이 설치된 것을 특징으로 하는 액체운반시스템