KR20060104231A - 반도체 제조장비용 캐니스터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 증착장치의 반응 챔버 내에 소스가스를 공급하는 캐니스터에 관한 것으로, 반도체 증착공정에 사용되는 소스가 충전되는 용기와, 용기를 밀폐시키는 커버와, 용기의 내부로 캐리어가스를 주입하여 소스가스를 형성시키는 캐리어가스 공급라인과, 용기에서 형성된 소스가스 및 캐리어가스를 배출하는 배기라인과, 용기의 충전되는 소스에 침전되어 소스에 의해 형성되는 국부적인 압력을 감지하여 소스의 레벨을 측정하도록 압력센서를 구비하여, 캐니스터 내에 충전된 소스의 레벨을 정확히 감지할 수 있어 소스의 재충전 또는 교환 시기를 정확히 파악할 수 있으므로, 반도체 제조공정을 원활히 진행할 수 있는 효과가 있다.

Description

반도체 제조장비용 캐니스터{Canister of semiconductor product device}
도 1은 종래 기술에 따른 캐니스터의 내부구조를 나타낸 단면도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 캐니스터의 레벨센서를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 캐니스터의 내부구조를 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 캐니스터의 소스 감지구조를 나타낸 구성도이다.
**도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**
1 : 소스
100 : 캐니스터
200 : 용기
300 : 커버
310 : 캐리어가스 공급라인
320 : 배기라인
400 : 센서부
402 : 압력센서
410 : 압력관
412 : 관통공
420 : 센서제어부
본 발명은 반도체 소자 제조 장치에 관한 것으로, 특히, 화학 기상 증착(CVD: Chemical Vapor Deposition) 장비에서 액상 소스를 증기화시켜 소스 가스를 생성시키고 생성된 소스 가스를 증착장치의 반응 챔버 내에 공급하는 반도체 제조장비용 캐니스터에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자의 제조나 평판 디스플레이 등의 제조에 있어서는 실 리콘 웨이퍼나 유리 등의 기판상에 필요한 박막을 증착시키는 공정이 필요하게 된다.
최근 들어, 반도체 소자의 집적도가 점차 높아짐에 따라, 우수한 스텝 커버리지(step coverage : 계단 도포성)와 큰 종횡비(aspect ratio)를 가지며, 균일한 두께의 박막을 증착시킬 수 있는 방법이 요구되고 있다.
이러한 박막 증착 방법 중 하나로서 원자층 증착법(ALD; Atomic Layer Deposition)이 이용되고 있다. 원자층 증착법이란, 대략 두 종류의 소스 물질의 가스들을 순차적으로 반응 챔버 내부로 흘려 보내줌으로써, 기판 상에 원자층을 증착하고 성장시켜 원하는 두께의 박막을 형성시키는 방법이다.
한편, 대부분의 소스 물질은 상온에서 액체 상태이거나 고체 상태이므로, 원 자층 증착 장치의 반응 챔버 내에 공급하기 전에 상기 물질을 증기화시킬 필요가 있다.
따라서 원자층 증착 장치에는, 반응 챔버 내에 소스 가스를 공급하기 위한 캐니스터(canister)가 사용된다. 이러한 캐니스터는 액상의 전구체(precursor)를 기화시켜 소스 가스를 생성시킨 후, 그 소스 가스를 반응 챔버 내로 공급한다.
또한, 원자층 증착법에서는 소스를 변질시키지 않으며 소스를 기상 또는 증기 상태로 챔버까지 이동시키는 것이 매우 중요하다. 이는 캐니스터에 보관된 소스가 거의 고갈될 경우, 발생되는 소스의 증기압이 작아져 박막의 증착 속도가 느려지기 때문이다.
이를 위해 증착 소스를 담는 캐니스터의 소스 레벨을 적절하게 제어하는 것이 요구된다.
도 1은 종래 기술에 따른 캐니스터의 내부구조를 나타낸 단면도이고, 도 2는 종래 기술에 따른 캐니스터의 레벨센서를 나타낸 단면도이다.
도시한 바와 같이 종래 기술에 따른 캐니스터(10)는, 외형을 형성하고 소스(1)가 충전되는 용기(20)와, 상기 용기(20)의 상부를 밀폐시키는 커버(30)가 마련된다. 상기 커버(30)에는 상기 캐니스터(10)의 내부로 캐리어가스를 공급하는 캐리어가스 공급라인(31)과, 용기(20) 내에서 발생되는 소스 가스를 배출하는 배기라인(32)이 마련된다.
상기 커버(30)에는 상기 용기(20)에 충전되는 소스(1)의 레벨을 감지하는 다수의 레벨센서(34a, 34b)가 마련된다. 상기 레벨센서(34a, 34b)는 상기 소스(1)의 중간수위를 감지하는 미들-플로우트(middle-float)(36m)가 마련되는 제 1레벨센서(34a)와, 상기 소스(1)의 상측수위와, 하측수위를 감지하는 어퍼-플로우트(upper-float)(36u)와 버텀-플로우트(bottom-float)(36b)가 마련되는 제 2레벨센서(34b)로 구성된다.
상기 각 레벨센서(34a, 34b)는 동일한 구조로 마련되며, 상기 제 1레벨센서(34a)의 미들-플로우트(36m)를 참고하여 그 구조를 설명한다.
도 2에 도시한 바와 같이, 중공이 형성된 관체로 하부가 밀폐된 제 1레벨센서(34a)의 몸체(35)가 마련된다. 상기 몸체(35)의 외측에는 상기 미들-플로우트(36m)가 슬라이드 이동가능하게 결합된다. 상기 몸체(35)의 내측에는 상기 미들-플로우트(36m)가 근접할 경우 접점상태가 변경되는 근접센서(38)가 마련된다. 상기 근접센서(38)의 상측 및 하측의 상기 몸체(35) 외부에는 상기 미들-플로우트(36m)의 이동을 제한하는 한쌍의 스냅링(37a, 37b)이 마련된다.
상기 용기(20)에 충전된 소스(1)가 소모됨에 따라 상기 소스(1)의 표면에 부유된 상기 미들-플로우트(36m)가 상기 몸체(35)를 따라 이동된다. 이동되는 미들-플로우트(36m)는 상기 근접센서(38)에 의해 감지되어 상기 소스(1)의 레벨이 감지된다.
그러나 상술한 바와 같은 레벨센서(34a, 34b)는 단순히 상기 용기(20) 내에 충전된 상기 소스(1)의 최고수위, 최저수위 또는 특정 중간위치의 수위만을 감지할 수 있다. 즉, 최고수위와 중간수위 또는 최저수위와 중간수위의 사이의 수위는 감지할 수 없다.
또한, 상기 소스(1)의 표면에서는 상기 캐리어 가스공급라인(31)에서 공급되는 캐리어 가스에 의해 버블링(bubbling)현상이 발생된다. 즉, 상기 각 레벨센서(34a, 34b)의 각 플로우트(36m, 36u, 36b)가 버블링(bubbling)현상에 의해 요동되어 정확한 수위의 감지가 어렵다.
이에 따라, 상기 캐니스터(10) 내부의 상기 소스(1)의 레벨을 정확히 감지하지 못하여 상기 소스(1)의 재충전 또는 교환 시기를 정확히 파악하지 못할 경우 소스 가스의 공급이 원활히 이루어지지 않아 반도체 제조공정에 영향을 미치는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 내부에 충전된 소스의 레벨을 정확히 감지하여 소스의 공급이 원활이 이루어질 수 있도록 한 반도체 제조장비용 캐니스터를 제공함에 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 제조장비용 캐니스터는, 반도체 증착공정에 사용되는 소스가 충전되는 용기와, 상기 용기를 밀폐시키는 커버와, 상기 용기의 내부로 캐리어가스를 주입하여 소스가스를 형성시키는 캐리어가스 공급라인과,상기 용기에서 형성된 소스가스 및 캐리어가스를 배출하는 배기라인과, 상기 용기의 충전되는 상기 소스에 침전되어 상기 소스에 의해 형성되는 국 부적인 압력을 감지하여 상기 소스의 레벨을 측정하도록 압력센서를 구비하는 압력부가 마련된다.
또한, 상기 압력부는, 상기 커버의 하면에서 상기 용기의 내측으로 연장되어 그 단부가 상기 용기에 충전되는 상기 소스에 삽입되는 압력관과, 상기 압력관의 내측 상부에 마련되어 상기 압력관에 형성되는 압력을 감지하는 압력센서와, 상기 압력센서에서 감지되는 신호를 수신하여 상기 소스의 레벨을 산출하는 센서제어부가 더 마련되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 압력관의 단부에 상기 용기에 충전되는 상기 소스의 유입위치를 설정하기위한 관통공이 더 형성되는 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 반도체 제조장비용 캐니스터를 상세히 설명한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 정의되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 것으로, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 아니 될 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 캐니스터의 내부구조를 나타낸 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 캐니스터의 소스 감지구조를 나타낸 구성도이다.
도시한 바와 같이 본 발명에 따른 캐니스터(100)는 원통형의 외형을 형성하고 소스(1)가 충전되는 함체 형상의 용기(200)와, 상기 용기(200)의 상부를 밀폐시키는 커버(300)가 마련된다. 상기 커버(300)에는 상기 캐니스터(100)의 내부로 캐 리어가스를 공급하는 캐리어가스 공급라인(310)과, 용기(200) 내에서 발생되는 소스 가스를 배출하는 배기라인(320)이 마련된다.
상기 캐리어가스 공급라인(310)에는 공급되는 캐리어가스의 유량을 제어하는 공급밸브(312)가 마련된다. 상기 배기라인(320)에는 상기 배기라인(320)으로 배출되는 소스가스에 혼합된 파티클을 제거하기 위한 필터(324)와, 배기되는 소스가스의 유량을 제어하는 배기밸브(322)가 마련된다.
또한, 상기 커버(300)에는 상기 용기(200)에 충전된 상기 소스(1)에 의해 형성된 내부압력을 감지하여 상기 소스(1)의 레벨을 측정하는 센서부(400)가 마련된다.
상기 센서부(400)는 상기 커버(300)의 하면에서 연장되어 상기 용기(200)에 충전된 상기 소스(1)에 삽입되는 압력관(410)이 마련된다. 상기 압력관(410)의 내측 상부에는 상기 압력관(410)으로 유입되는 상기 소스(1)에 의해 형성되는 압력을 측정하는 압력센서(402)가 마련된다.
상기 압력관(410)의 하측 소정부에는 상기 압력관(410)으로 유입되는 상기 소스(1)가 항상 일정한 수위부터 유입되도록 상기 압력관(410)에 압력을 배기시키는 관통공(412)이 더 형성된다.
상기 압력센서(402)는 상기 압력센서(402)에서 검출되는 신호를 해석하는 센서제어부(420)에 연결된다. 상기 센서제어부(420)는 상기 압력센서(402)에서 감지되는 신호를 해석하여 상기 용기(200)에 담긴 상기 소스(1)의 용량을 산출한다.
또한, 상기 센서제어부(420)는 상기 캐니스터(100)가 설치되는 반도체 장비( 미도시) 등의 제어부(500)에 연결된다. 상기 제어부(500)에는 상기 센서제어부(420)에서 측정되는 상기 소스의 레벨(
Figure 112005016677815-PAT00001
)을 디스플레이하는 표시부(520)가 마련된다. 또한, 상기 센서제어부(420)에서 측정되는 상기 소스(1)의 레벨이 기설정값(최고수위 또는 최저수위)에 도달하였을 경우 알람을 발생하는 알람부(540)가 마련된다.
이하, 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 캐니스터의 작동을 실시예를 통하여 설명한다.
먼저, 상기 캐니스터(100)의 상기 용기(200)에 상기 소스(1)가 충전됨에 따라 상기 커버(200)에 마련된 상기 압력관(402)이 상기 소스(1)에 잠기게 된다. 이때 상기 소스(1)에 잠기는 상기 압력관(410)의 내부에 체류된 가스는 상기 압력관(410)의 하부에 형성된 관통공(412)을 통하여 상기 압력관(410)의 외측으로 배출된다.
이에 따라 상기 압력관(410)의 내측으로 유입되는 상기 소스(1)는 상기 관통공(412)이 형성된 위치부터 상기 압력관(410)의 내부에 압력을 형성하게 된다. 즉, 상기 압력관(410)으로 유입되는 상기 소스(1)는 항상 상기 관통공(412)이 형성된 위치부터 유입되어 상기 압력관(410)에 형성되는 초기압력이 동일하도록 된다.
이후, 상기 용기(200)의 내측으로 상기 소스(1)가 더 유입되는 경우, 상기 소스(1)에 의해 상기 압력관(410)의 내측에 소정의 압력이 형성된다. 상기 압력관(410)에 상기 소스(1)에 의해 형성되는 압력은 상기 압력관(410)의 내측 상부에 마련된 상기 압력센서(402)에 의해 감지된다.
또한, 상기 캐니스터(100)의 상기 용기(200)에 담긴 상기 소스(1)는 반도체 제조 공정을 진행함에 따라 소모되기 시작된다. 상기 소스(1)가 소모됨에 따라 상기 소스(1)에 의해 상기 압력관(410)에 형성된 압력이 감소하게 되며, 상기 압력관(410)의 내측에 마련된 상기 압력센서(402)에서 이를 감지한다.
상술한 바와 같이 상기 용기(200)의 상기 소스(1)가 충전되거나 소모됨에 따라 상기 압력관(410)에 내측에 마련된 상기 압력센서(402)에서 이를 감지하게 된다. 이후 센서제어부(420)는 상기 압력센서(402)에서 감지된 신호를 이용하여 상기 용기(200)에 담긴 상기 소스(1)의 레벨을 산출하고, 이를 반도체장비(미도시)의 제어부(500)에 전송한다.
이후, 상기 제어부(500)는 상기 센서제어부(420)에서 전송되는 신호를 수신받고, 상기 표시부(520)에 디스플레이함과 동시에 상기 압력센서(402)에서 측정되는 상기 소스(1)의 레벨이 기설정값(최고수위 또는 최저수위)에 도달하였을 경우 알람을 발생하는 알람부(540)를 작동시킨다.
상술한 바와 같이 상기 캐니스터(100)에 충전된 상기 소스(1)의 최고수위 및 최저수위 뿐만 아니라 상기 소스(1)의 정확한 수위를 파악할 수 있으며, 캐리어 가스에 의해 발생하는 버블링(bubbling)현상과 상관없이 상기 소스(1)의 정확한 수위를 파악할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 기술되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구 범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명 을 여러 가지로 변형하여 실시할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 앞으로의 실시예들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체 제조장비용 캐니스터는, 캐니스터 내에 충전된 소스의 레벨을 정확히 감지할 수 있어 소스의 재충전 또는 교환 시기를 정확히 파악할 수 있으므로, 반도체 제조공정을 원활히 진행할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 반도체 증착공정에 사용되는 소스가 충전되는 용기와,
    상기 용기를 밀폐시키는 커버와,
    상기 용기의 내부로 캐리어가스를 주입하여 소스가스를 형성시키는 캐리어가스 공급라인과,
    상기 용기에서 형성된 소스가스 및 캐리어가스를 배출하는 배기라인과,
    상기 용기의 충전되는 상기 소스에 침전되어 상기 소스에 의해 형성되는 국부적인 압력을 감지하여 상기 소스의 레벨을 측정하도록 압력센서를 구비하는 압력부가 마련되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조장비용 캐니스터.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 압력부는,
    상기 커버의 하면에서 상기 용기의 내측으로 연장되어 그 단부가 상기 용기에 충전되는 상기 소스에 삽입되는 압력관과,
    상기 압력관의 내측 상부에 마련되어 상기 압력관에 형성되는 압력을 감지하는 압력센서와,
    상기 압력센서에서 감지되는 신호를 수신하여 상기 소스의 레벨을 산출하는 센서제어부가 더 마련되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조장비용 캐니스터.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 압력관의 단부에 상기 용기에 충전되는 상기 소스의 유입위치를 설정하기위한 관통공이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조장비용 캐니스터.
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