KR200460716Y1

KR200460716Y1 - 소스가스 공급장치

Info

Publication number: KR200460716Y1
Application number: KR2020090016743U
Authority: KR
Inventors: 이경복
Original assignee: 주식회사 테라세미콘
Priority date: 2009-12-23
Filing date: 2009-12-23
Publication date: 2012-05-31
Also published as: KR20110006562U

Abstract

화학기상 증착법에 의한 박막 증착시 증착챔버 내로 유입되는 소스가스의 양을 벤츄리관에 의해 제어할 수 있는 소스가스 공급장치가 개시된다. 본 고안에 의한 소스가스 공급장치는, 화학기상 증착법에 의한 박막 증착시 사용되는 소스가스를 증착챔버 내로 공급하는 소스가스 공급장치로서, 소스물질이 가열되어 소스가스가 되는 소스물질 증발부(300); 소스물질 증발부(300)로 제1 운반가스를 공급하는 제1 운반가스 공급관; 및 증착챔버(400)로 제2 운반가스를 공급하는 제2 운반가스 공급관(220); 을 포함하고, 제2 운반가스 공급관(220)은 벤츄리관(230)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

화학기상 증착, 소스가스, 운반가스, 벤츄리관

Description

소스가스 공급장치{Apparatus For Supplying Source Gas}

본 고안은 화학기상 증착법에 의한 박막 증착시 균일하게 소스가스를 공급하는 소스가스 공급장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 화학기상 증착법에 의한 박막 증착시 증착챔버 내로 유입되는 소스가스의 양을 벤츄리관에 의해 제어할 수 있는 소스가스 공급장치에 관한 것이다.

화학기상 증착법(Chemical Vapor Deposition; CVD)에 의한 박막 증착은 반도체 소자의 절연층과 능동층, 액정 표시 소자의 투명 전극, 전기 발광표시 소자의 발광층과, 보호층 등의 여러 응용에 있어 기술적으로 매우 중요하다. 일반적으로, CVD에 의해 증착된 박막의 물성은 증착 압력, 증착 온도, 증착 시간 등의 CVD 공정 조건에 매우 민감하게 영향을 받는다. 예를 들어, 증착 압력의 변화에 따라 증착되는 박막의 조성, 밀도, 접착력, 증착 속도 등이 변할 수 있다.

화학기상 증착은 증착 압력에 따라, 대기압에서 증착하는 상압 화학기상증착법(Atmospheric Pressure CVD)과 특정 저압에서 증착하는 저압 화학기상증착법(Low Pressure CVD)이 있다.

CVD의 경우 증착 압력은 증착하고자 하는 박막 물질의 원료를 공급하는 소스 가스 공급장치로부터 공급되는 소스가스의 유량(즉, 소스가스의 압력)에 직접적으로 영향을 받는다. 즉, CVD에서 증착 압력을 적절하게 제어하기 위해서는 무엇보다도 소스가스 공급장치에서의 소스가스의 압력을 정확하게 조절하여야 한다. 소스가스의 압력 조절은 증착 속도를 정밀하고 일정하게 조절할 필요가 있는 경우에 특히 중요하다.

이에 본 고안은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 화학기상증착법에 의해 박막 증착 공정을 수행할 때 벤츄리관을 이용하여 증착챔버 내로 유입되는 소스가스의 양을 정확하게 제어할 수 있는 소스가스 공급장치를 제공하는 데 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 고안에 따른 소스가스 공급장치는, 화학기상 증착법에 의한 박막 증착시 사용되는 소스가스를 증착챔버 내로 공급하는 소스가스 공급장치로서, 소스물질이 가열되어 소스가스가 되는 소스물질 증발부; 상기 소스물질 증발부로 제1 운반가스를 공급하는 제1 운반가스 공급관; 및 상기 증착챔버로 제2 운반가스를 공급하는 제2 운반가스 공급관; 을 포함하고, 상기 제2 운반가스 공급관은 벤츄리관을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 벤츄리관을 통과하는 상기 제2 운반가스의 유량을 조절하여 상기 증착챔버로 공급되는 상기 소스가스의 유량을 제어할 수 있다.

상기 제2 운반가스 공급관에는 상기 벤츄리관을 통과하는 상기 제2 운반가스의 유량을 조절하는 제어 밸브가 더 설치될 수 있다.

상기 제1 운반가스는 Ar이고, 상기 제2 운반가스는 N₂일 수 있다.

상기 제1 및 제2 운반가스는 동일할 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 고안에 따르면, 화학기상 증착법에 의해 박막 증착 공정을 수행할 때 벤츄리관을 이용하여 증착챔버 내로 유입되는 소스가스의 양을 정확하게 제어할 수 있는 효과가 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 구성을 상세하게 설명하도록 한다.

도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 소스가스 공급장치(100)의 구성을 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, 소스가스 공급장치(100)는 제1 및 제2 운반가스 공급관(210, 220), 벤츄리관(230), 소스물질 증발부(300) 및 다수개의 밸브(V1~V4)를 포함하여 구성될 수 있다.

소스물질 증발부(300)는 소정의 크기를 갖는 용기로서, 내부에는 소정량의 소스물질을 저장할 수 있는 공간을 제공한다. 소스물질 증발부(300)의 주위에는 히터(310)가 배치된다.

일반적으로, 소스물질은 상온에서 고체 상태로 존재하기 때문에 소스물질을 상온 이상으로 가열해야 소스물질이 소스가스화 되며, 이때 히터(310)가 소스물질을 가열하는 역할을 한다.

통상적으로 소스가스는 비중이 큰 관계로 이동도가 작기 때문에 운반가스를 이용하여 소스가스가 증착챔버(400) 내로 원활하게 이동하도록 한다. 다수의 밸브(V1, V2)는 상황에 따라 개폐되어 소스가스 및 제1 운반가스의 유량을 조절한다. 예를 들어, 제1 운반가스를 사용하지 않는 경우에는 밸브(V1)는 폐쇄된다. 또한, 밸브(V1)의 개폐 여부에 따라 제1 운반가스가 소스물질 증발부(300)를 통과할 수도 있고 통과하지 않을 수도 있다.

이를 위해, 소스물질 증발부(300)에는 제1 운반가스를 공급하는 제1 운반가스 공급관(210)이 연결된다. 제1 운반가스 공급관(210)은 제1 운반가스 저장부(200A)에 저장되어 있는 제1 운반가스를 공급한다. 제1 운반가스 공급관(210) 상에는 제1 운반가스의 공급을 단속하는 밸브(V1)가 설치된다.

소스물질 증발부(300)는 증착챔버(400)와 소스가스 공급관(320)을 통해 연결된다. 소스가스 공급관(320)은 제1 운반가스 공급관(210)을 통해 공급된 제1 운반 가스와 함께 소스가스를 증착챔버(400)로 공급한다.

증착챔버(400)로 공급되는 소스가스를 제어하기 위해 제2 운반가스 공급관(220)이 연결된다. 그리고, 제2 운반가스 공급관(220) 상에는 벤츄리관(230)이 설치된다. 벤츄리관(230)은 제2 운반가스 공급관(220)을 지나는 제2 운반가스에 의해 증착챔버(400)로 공급되는 소스가스의 양을 제어한다.

이를 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 벤츄리관(230)의 구성을 나타내는 도면 이다.

도 2를 참조하면, 벤츄리관(230)은 제2 운반가스를 공급하는 제2 운반가스 공급관(220) 상에 설치된다. 벤츄리관(230)의 일측으로는 소스가스 증발부(300)에서 기화된 소스가스를 증착챔버(400)로 공급하는 소스가스 공급관(320)이 연결된다.

제2 운반가스 공급관(220)을 통해 제2 운반가스 저장부(200B)의 제2 운반가스가 공급되면, 제2 운반가스가 벤츄리관(230)을 통과하면서 벤츄리관(230) 내부의 압력을 저하시킨다.

벤츄리관(230) 내부의 압력 저하에 의해, 즉 벤츄리 효과에 의하여 소스가스 증발부(300)에서 기화된 소스가스가 소스가스 공급관(320)을 통해 벤츄리관(230) 내부로 보다 원활하게 보다 빠른 속도로 유입될 수 있다. 유입된 소스가스는 증착챔버(400)측으로 연결되어 있는 소스가스 공급관(320)을 통해 증착챔버(400)로 공급된다.

이때, 제2 운반가스 공급관(220)을 통해 공급되는 운반가스의 유량을 일정하게 유지 또는 조절함으로써 소스가스 공급관(320)을 통해 증착챔버(400)로 공급하는 소스가스의 양(또는 유량)을 일정하게 유지 또는 제어할 수 있다. 여기서, 소스가스의 유량을 온 오프로 제어하는 것보다는 배관의 개방 정도를 미세하게 조절하여 제어하는 것이 바람직하다. 이를 위해, 제2 운반가스 공급관(220) 상에 제2 운반가스의 유량을 조절하는 밸브(V3)를 설치하여 증착챔버(400)로 공급되는 소스가스의 유량을 필요로 하는 수준으로 제어하는 것이 바람직하다.

여기서, 제1 운반가스 저장부(200A)에 저장되는 제1 운반가스는 Ar일 수 있고, 제2 운반가스 저장부(200B)에 저장되는 제2 운반가스는 N₂일 수 있다. 또한, 제1 운반가스 저장부(200A)와 제2 운반가스 저장부(200B)에 각각 저장되는 제1 및 제2 운반가스는 서로 동일한 Ar 또는 N₂일 수 있다. 제1 및 제2 운반가스가 서로 동일한 경우에는 제1 운반가스 저장부(200A)와 제2 운반가스 저장부(200B)가 별도로 사용되지 않고, 단일개의 운반가스 저장부가 사용될 수 있다. 또한, 제1 및 제2 운반가스로는 Ar 또는 N₂이외의 다른 비활성 가스가 사용될 수 있다.

이하 본 고안에 따른 소스가스 공급장치(100)의 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 소스가스를 공급하기 위해　소스물질이 저장되어 있는 소스물질 증발부(300)의 히터(310)를 동작시킨다. 소스물질 증발부(300)의 온도가 소스물질의 기화 온도에 도달하기 전까지는 밸브(V1, V2)를 폐쇄한 상태로 유지한다.

이후 히터(310)의 계속된 동작에 의해 소스물질 증발부(300)의 온도가 소스물질의 기화 온도에 도달하면, 밸브(V1)를 개방하여 제1 운반가스가 소스물질 증발부(300)로 유입되도록 한다. 이때, 제1 운반가스는 밸브(V1)의 개폐 여부에 따라 소스물질 증발부(300)를 통과할 수도 있고 통과하지 않을 수도 있으나, 일반적인 소스가스의 이동도를 고려할 때 제1 운반가스가 소스물질 증발부(300)를 통과하도록 하는 것이 바람직하다. 한편, 소스가스의 이동도가 충분한 경우에는 제1 운반가스를 사용하지 않아도 되며 이러한 경우에는 제1 운반가스 저장부(200A)를 설치하지 않아도 된다.

밸브(V1)의 개방에 의해 제1 운반가스 공급관(210)을 통해 소스물질 증발부(300)로 제1 운반가스가 유입되고, 이어서 밸브(V2)를 개방하면 소스물질 증발부(300)에서 기화된 소스가스가 운반가스와 같이 증착챔버(400)로 유입될 수 있다. 이때, 제2 운반가스 공급관(220) 상에는 벤츄리관(230)이 설치되어 있어서 증착챔버(400)로 공급되는 소스가스의 양을 일정하게 제어할 수 있다.

즉, 밸브(V3)의 개방 정도를 조절하여 제2 운반가스 공급관(220)을 통해 벤츄리관(230)으로 공급되는 제2 운반가스의 유량을 조절하면 벤츄리관(230)에서의 압력을 조절할 수 있고, 벤츄리관(230) 내의 압력의 크기에 따라 증착챔버(400)로 공급되는 소스가스의 양을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제2 운반가스의 유량이 증가할수록 벤츄리관(230) 내의 압력이 작아져서 증착챔버(400)로 공급되는 소스가스의 유량이 증가하고, 이에 따라 증착챔버의 증착압력이 증가하여 동일한 증착 조건이라면 증착되는 막의 증착속도가 증가할 수 있다.

따라서, 밸브(V3)의 개방 정도를 조절하면 증착챔버(400) 내부에서의 소스 가스의 압력을 일정하게 유지될 수 있어 균일한 화학기상 증착 공정이 수행될 수 있다.

화학기상 증착 공정은 널리 알려진 공지의 기술이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

화학기상 증착 공정이 완료되면, 증착챔버(400) 내부에 남아 있는 소스가스와 운반가스를 배출시킨다.

본 고안은 상술한 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기 실시예에 한정되지 아니하며 본 고안의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형과 변경이 가능하다. 그러한 변형예 및 변경예는 본 고안과 첨부된 실용신안등록청구범위의 범위 내에 속하는 것으로 보아야 한다.

도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 소스가스 공급장치의 구성을 나타내는 도면.

도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 벤츄리관의 구성을 나타내는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100: 소스가스 공급장치

200A: 제1 운반가스 저장부

200B: 제2 운반가스 저장부

210: 제1 운반가스 공급관

220: 제2 운반가스 공급관

230: 벤츄리관

300: 소스물질 증발부

310: 히터

320: 소스가스 공급관

400: 증착챔버

V1, V2, V3, V4: 밸브

Claims

화학기상 증착법에 의한 박막 증착시 사용되는 소스가스를 증착챔버 내로 공급하는 소스가스 공급장치로서,

소스물질이 가열되어 소스가스가 되는 소스물질 증발부;

상기 소스물질 증발부로 제1 운반가스를 공급하는 제1 운반가스 공급관; 및

상기 증착챔버로 제2 운반가스를 공급하는 제2 운반가스 공급관;

을 포함하고,

상기 제2 운반가스 공급관은 벤츄리관을 포함하며,

상기 벤츄리관을 통과하는 상기 제2 운반가스의 유량을 조절하여 상기 증착챔버로 공급되는 상기 소스가스의 유량을 제어하는 것을 특징으로 하는 소스가스 공급장치.
삭제
제1항에 있어서,

상기 제2 운반가스 공급관에는 상기 벤츄리관을 통과하는 상기 제2 운반가스의 유량을 조절하는 제어 밸브가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 소스가스 공급장치.
제1항에 있어서,

상기 제1 운반가스는 Ar이고, 상기 제2 운반가스는 N₂인 것을 특징으로 하는 소스가스 공급장치.
제1항에 있어서,

상기 제1 및 제2 운반가스는 동일한 것을 특징으로 하는 소스가스 공급장치.