KR20070010830A - 가스 공급 장치 및 이를 갖는 박막 형성 설비 - Google Patents

가스 공급 장치 및 이를 갖는 박막 형성 설비 Download PDF

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KR20070010830A
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박홍범
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김영민
이태종
양철규
이광영
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Abstract

효과적인 박막 형성 공정을 수행할 수 있는 박막 형성 설비는, ⅰ)반응 챔버, ⅱ)기판 지지부, ⅲ)반응 챔버와 연결되어 박막을 형성하기 위한 반응 가스를 공급하며, 반응액을 공급하기 위한 반응액 공급부와, 반응액을 에어로졸 미스트로 변환시키기 위한 분무기와, 분무기의 내부 공간으로 캐리어 가스를 공급하기 위한 캐리어가스 공급부와, 분무기와 결합되어 캐리어 가스가 혼합된 에어로졸 미스트를 기화시켜 반응 가스를 형성하기 위한 기화기와, 기화기 내부에 퍼지 가스를 공급하여 기화기 내부의 압력을 증가시키기 위한 퍼지가스 공급부와, 기화기로부터 반응 가스를 배출시키기 위한 반응가스 배출부를 포함하는 하는 가스 공급 장치 그리고 ⅳ)반응 부산물과 잔여 반응 가스를 제거하기 위한 진공 배기부를 포함한다. 반응 가스가 기화기 내부에 잔류하거나 배출 라인에 고착되는 것을 효과적으로 억제할 수 있어 기판 상에 소정의 박막을 우수하게 형성할 수 있다.

Description

가스 공급 장치 및 이를 갖는 박막 형성 설비{APPARATUS FOR SUPPLYING A GAS AND EQUIPMENT FOR FORMING A LAYER HAVING THE SAME}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 공급 장치를 설명하기 위한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 형성 설비를 설명하기 위한 구성도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100：가스 공급 장치 101,102,103,104,105,206：배관
110：반응액 공급부 112：반응액 저장 용기
114：압축가스 공급부 118：압력 제어 밸브
120：분무기 130：캐리어가스 공급부
134：캐리어가스 저장 탱크 140：기화기
142：튜브 144：히터
150：퍼지가스 공급부 160：반응가스 배출부
162：배출 라인 160：반응가스 배출부
200：박막 형성 설비 270：반응 챔버
271：샤워 헤드 272：게이트 밸브
275：기판 지지부 276：척
277：히터 280：진공 배기부
282：진공 배관 290：제2 가스 공급 장치
292：액체 유량 제어기
본 발명은 가스 공급 장치와 이를 갖는 박막 형성 설비에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 반도체 기판 상으로 박막을 형성하기 위한 반응 가스를 공급하기 위하여 반응액을 기화시키는 가스 공급 장치와 이를 갖는 박막 형성 설비에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 장치는 기판으로 사용되는 반도체 웨이퍼에 대한 다수의 공정들을 수행함으로써 제조될 수 있다. 예를 들면, 박막 형성 공정은 상기 기판 상에 소정의 박막을 형성하기 위해 수행되며, 산화 공정은 상기 기판 상에 산화막을 형성하기 위해 또는 상기 기판 상에 형성된 박막을 산화시키기 위해 수행되고, 포토리소그래피(photolithography) 공정은 상기 기판 상에 형성된 박막을 목적하는 패턴들로 형성하기 위해 수행되고, 평탄화 공정은 상기 기판 상에 형성된 박막을 평탄화시키기 위해 수행된다.
상기 기판 상에는 다양한 박막들이 화학 기상 증착(chemical vapor deposition; CVD), 물리 기상 증착(physical vapor deposition; PVD), 원자층 증착 (atomic layer deposition; ALD) 등을 통하여 형성된다. 예를 들면, 실리콘 산화막은 반도체 장치의 게이트 절연막, 층간 절연막 등으로 사용되며, CVD 공정을 통해 형성될 수 있다. 실리콘 질화막은 마스크 패턴, 게이트 스페이서 등을 형성하기 위하여 사용되며, CVD 공정을 통해 형성될 수 있다. 또한, 반도체 기판 상에는 금속 배선, 전극 등으로 사용되는 금속막, 장벽막으로 사용되는 금속 질화막, 유전막으로 사용되는 금속 산화막 등이 CVD 공정, PVD 공정 또는 ALD 공정을 통해 형성될 수 있다.
상기 CVD 또는 ALD를 이용하여 기판 상에 박막을 형성하는 경우, 다양한 반응물들이 사용될 수 있다. 상기 반응물들(reactants)은 일반적으로 가스 상태로 반응 챔버로 공급되며, 기판 표면과 반응하여 상기 기판 상에 소정의 박막을 형성한다.
반응물들(reactants)을 가스 상태로 변환시켜 반응 챔버에 공급하기 위하여 액체 전달 시스템이 이용된다. 액체 전달 시스템은 반응액의 유량을 조절하기 위한 액체 유량 제어기(liquid mass flow controller; LFC or LMFC)와, 상기 반응액을 에어로졸 미스트로 형성하기 위한 분무기(atomizer)와 상기 에어로졸 미스트를 기화시키기 위한 기화기(vaporizer)를 포함한다. 액체 전달 시스템은 가스 상태의 반응물들(이하, 반응 가스라 한다)을 반응 챔버에 효과적으로 전달하기 위하여, 상기 분무기에 장착되어 에어로졸 미스트 상태의 반응물들에 캐리어 가스를 혼합하기 위한 캐리어 가스 공급 유닛을 포함한다.
종래의 일반적인 액체 전달 시스템에는, 캐리어 가스를 공급할 수 있는 유량 이 제한되어 있고, 기화기의 내부 구조 및 반응가스 배출 라인의 구조의 한계로 인하여, 기화기 및 반응가스 배출 라인 내부에 반응물들이 고착되는 문제가 종종 발생하였다. 보다 자세하게 설명하면, 기화기 내부에 충분한 캐리어 가스가 공급되지 못하여 반응물들이 충분히 가스 상태로 변환되지 못하고 기화기 내부에 고착될 수 있다. 또한, 기화기 내부에는 비교적 큰 부피를 가지며 가로세로비(aspect ratio)가 거의 1에 가까운 반응가스 수용 공간이 마련되어 반응물들이 모두 가스 상태로 변환되지 못하고 기화기 내부에 고착될 수 있다. 그리고 반응가스 배출 라인이 반응가스 수용 공간의 저면보다 높은 지점에서 수평방향으로 연장되는 구조를 가져 반응 가스가 항상 기화기 내부에 잔존하고, 잔존하는 반응 가스가 기화기 내부에 고착될 수 있다.
전술한 바와 같이 기화기 내부에 고착된 반응물들은 인젝션 밸브의 오리피스(orifice) 주위에 축적(build-up)되어 반응액의 유량 제어를 어렵게 하거나, 반응 가스 배출 라인을 통해 반응 챔버 내부로 유입되어 박막 형성 공정에서 반도체 기판을 오염시키는 파티클 소스로 작용할 수 있다. 따라서 반도체 기판이 폐기 또는 재처리되거나 단위 가공 장치가 훼손되는 심각한 재정적 및 시간적 문제점들이 발생하고 있는 실정이다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점들을 해소하고자 안출된 것으로서, 본 발명의 일 목적은 반응물을 효과적으로 기화시켜 반응 가스를 안정적으로 공급할 수 있는 가스 공급 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상술한 바와 같은 가스 공급 장치를 이용하여 기판 상에 소정의 박막을 우수하게 형성할 수 있는 박막 형성 설비를 제공하는 것이다.
전술한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 관점에 따른 가스 공급 장치는, 반응액을 공급하기 위한 반응액 공급부, 반응액을 에어로졸 미스트(aerosol mist)로 변환시키기 위한 분무기, 분무기의 내부 공간으로 캐리어 가스를 공급하기 위한 캐리어 가스 공급부, 분무기와 결합되어 캐리어 가스가 혼합된 에어로졸 미스트를 기화시켜 반응 가스를 형성하기 위한 기화기(vaporizer), 기화기 내부에 퍼지 가스를 공급하여 기화기 내부의 압력을 증가시키기 위한 퍼지가스 공급부, 그리고 기화기로부터 반응 가스를 배출시키기 위한 반응 가스 배출부를 포함한다. 이 경우, 퍼지 가스는 캐리어 가스와 실질적으로 동일할 수 있다. 캐리어 가스는 불활성 가스를 포함할 수 있다. 기화기에는 가로 폭보다 세로 폭 큰 반응가스 수용 공간이 마련될 수 있다. 반응가스 수용 공간의 세로 폭은 가로 폭에 비하여 약 2배 이상 클 수 있다. 기화기 내부 저면은 적어도 두개 이상의 곡률 반경을 갖도록 굴곡질 수 있다. 반응가스 배출부는 기화기의 측면으로부터 하방으로 기울어지게 연장된 배출 라인을 포함할 수 있다. 기화기에는 반응가스 수용 공간을 가열하기 위한 히터가 배치될 수 있다.
전술한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 관점에 따른 박막 형성 설비는, ⅰ)기판 상에 박막을 형성하기 위하여 기판을 수용하는 반응 챔버, ⅱ)반응 챔버 내에서 기판을 지지하기 위한 기판 지지부, ⅲ)반응 챔버와 연 결되어 박막을 형성하기 위한 반응 가스를 공급하며, 반응액을 공급하기 위한 반응액 공급부와, 반응액을 에어로졸 미스트로 변환시키기 위한 분무기와, 분무기의 내부 공간으로 캐리어 가스를 공급하기 위한 캐리어가스 공급부와, 분무기와 결합되어 캐리어 가스가 혼합된 에어로졸 미스트를 기화시켜 반응 가스를 형성하기 위한 기화기와, 기화기 내부에 퍼지 가스를 공급하여 기화기 내부의 압력을 증가시키기 위한 퍼지가스 공급부와, 기화기로부터 반응 가스를 배출시키기 위한 반응가스 배출부를 포함하는 하는 가스 공급 장치 그리고 ⅳ)반응 챔버와 연결되어 반응 챔버의 내부 압력을 조절하고 박막을 형성하는 동안 발생된 반응 부산물과 잔여 반응 가스를 제거하기 위한 진공 배기부를 포함한다.
본 발명에 따르면, 반응물을 효과적으로 기화시킬 수 있어 반응 가스를 반응 챔버에 안정적으로 공급할 수 있다. 또한 가스 공급 장치 내부에 반응물이 고착되는 문제를 효과적으로 억제할 수 있어 기판 상에 소정의 박막을 우수하게 형성할 수 있다.
이하, 본 발명의 다양한 관점들에 따른 가스 공급 장치 및 이를 포함하는 박막 형성 설비의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하지만, 본 발명이 하기의 실시예들에 제한되는 것은 아니며, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양한 다른 형태로 구현할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 공급 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도를 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 가스 공급 장치(100)는 압력 강하(pressure drop)를 이용하여 반응액을 에어로졸 미스트 상태로 형성하며, 에어로졸 미스트를 가열하여 반응 가스를 얻는다.
가스 공급 장치(100)는 반응액 공급부(110), 분무기(120), 캐리어가스 공급부(130), 기화기(140), 퍼지가스 공급부(150) 및 반응가스 배출부(160)를 포함한다.
반응액 공급부(110)는 반응액을 저장하기 위한 밀폐된 반응액 저장 용기(112)와, 반응액 저장 용기(112) 내부로 압축 가스를 공급하기 위한 압축가스 공급부(114)를 포함한다. 압축가스 공급부(114)와 반응액 저장 용기(112)는 제1 공급 배관(101) 및 제2 공급 배관(102)을 통해 서로 연결되며, 제1 공급 배관(101)과 제2 공급 배관(102) 사이에는 반응액 저장 용기(112) 내부의 압력에 따라 동작되는 압력 제어 밸브(118)가 설치되어 있다. 구체적으로, 압력 제어 밸브(118)는 반응액 저장 용기(112) 내부 압력에 따라 개방 정도가 조절되며, 이에 따라 반응액 저장 용기(112) 내부의 압력이 일정하게 유지될 수 있다.
제2 공급 배관(102)은 반응액 저장 용기(112)의 상부 커버를 통해 반응액 저장 용기(112) 내부로 연장되며, 제2 공급 배관(102)의 단부는 반응액 저장 용기(112)의 상부 커버에 인접하여 배치된다. 한편, 반응액 저장 용기(112)와 분무기(120)를 연결하는 제3 공급 배관(103)은 반응액 저장 용기(112)의 상부 커버를 통해 반응액 저장 용기(112) 내부로 연장되며, 제3 공급 배관(103)의 단부는 반응액 저장 용기(112) 내에 수용된 반응액에 침지되도록 반응액 저장 용기(112)의 바닥에 인접하게 배치된다. 분무기(120)에는 분무기(120) 내부로 캐리어 가스를 공급하기 위한 캐리어가스 공급부(130)가 연결된다.
캐리어가스 공급부(130)는 제4 공급 배관(104)을 통하여 분무기(120) 내부로 캐리어 가스를 공급한다. 분무기(120) 내부로 공급된 캐리어 가스는 에어로졸 미스트에 소정의 비율로 혼합되어 기화기(140) 내부로 공급된다. 제4 공급 배관(104)은 캐리어 가스가 저장된 캐리어가스 저장 탱크(134)로부터 분무기(120)까지 연장된다. 이 경우, 제4 공급 배관(104)에는 질량 유량 제어기(mass flow controller; MFC)가 설치될 수 있다. 캐리어 가스로는 질소(N2), 아르곤(Ar), 헬륨(He) 등과 같은 불활성 가스가 사용될 수 있다.
분무기(120)는 반응액을 에어로졸 미스트로 형성하며, 에어로졸 미스트를 기화시키기 위한 기화기(140)의 상부에 결합된다. 에어로졸 미스트는 기화기(140)의 내부로 분사되며, 기화기(140)는 에어로졸 미스트를 기화시켜 반응 가스를 생성한다.
분무기(120)의 하부는 기화기(140)의 상부 패널에 형성된 중앙 홀에 결합되어 있으며, 캐리어 가스와 에어로졸 미스트는 분무기(120)로부터 기화기(140)의 내부로 분사된다.
기화기(140)는 실린더 형상의 튜브(142)와, 튜브(142) 둘레에 배치되어 에어로졸 미스트를 기화시켜 반응 가스를 형성하기 위한 히터(144)를 포함한다. 이 경우, 기화기(140) 내부에는 반응 가스에 포함된 미스트 입자를 제거하기 위한 필터가 더 배치될 수 있다.
튜브(142)는 에어로졸 미스트를 반응 가스로 변환시키기 위한 공간을 제공하며, 가로 폭(W1)보다 세로 폭(W2)이 더 크게 형성된다. 튜브(142)의 가로 폭 (W1) 대 세로 폭(W2)의 비율은 1:1.1 내지 1:5이다. 튜브(142)는 1:2 내지 1:3의 의 가로 폭(W1) 대 세로 폭(W2)의 비율을 갖는 것이 바람직하다. 튜브(142)의 부피(volume)는 종래의 일반적인 기화기(140)의 부피보다 적은 것이 바람직하다.
튜브(142)의 내부 저면은 적어도 두개 이상의 곡률 반경을 갖도록 굴곡지게 형성될 수 있다. 이외에도 튜브(142)의 내부 저면은 타원형상으로 굴곡지게 형성될 수 있다.
전술한 바와 같이 튜브(142)의 세로 폭(W2)을 가로 폭(W1)보다 크게 형성하거나, 내부 저면은 적어도 두개 이상의 곡률 반경을 갖도록 굴곡지게 형성하는 이유는, 튜브(142) 내부의 반응 가스를 효과적으로 배출하기 위함이다. 튜브(142) 내부의 반응 가스를 보다 효과적으로 배출하기 위하여, 기화기(140)에는 퍼지가스 공급부(150)가 설치된다.
퍼지가스 공급부(150)는 튜브(142) 내부로 퍼지 가스를 공급하여 튜브(142) 내부 압력을 상승시키고, 에어로졸 미스트와 캐리어 가스를 보다 효과적으로 혼합시킨다. 보다 자세하게 설명하면, 퍼지가스 공급부(150)는 제5 공급 배관(105)을 통하여 튜브(142) 내부로 퍼지 가스를 공급한다. 제5 공급 배관(105)은 퍼지 가스가 저장된 퍼지가스 공급부(도시되지 않음)로부터 튜브(142)까지 연장된다. 제5 공급 배관(105)에는 질량 유량 제어기(mass flow controller; MFC)가 설치될 수 있다.
튜브(142) 내부로 퍼지 가스가 공급되면 튜브(142) 내부 압력은 상승한다. 튜브(142) 내부의 압력이 상승함에 따라 캐리어 가스는 에어로졸 미스트에 보다 잘 혼합된다. 퍼지 가스는 캐리어 가스가 혼합된 에어로졸 미스트에 혼합될 수 있다.
퍼지 가스로서는 불활성 가스를 선택할 수 있다. 바람직하게는 캐리어 가스와 실질적으로 동일한 가스를 선택한다. 예를 들어, 캐리어 가스로 질소(N2) 가스를 선택한 경우, 퍼지 가스도 질소 가스로 선택한다.
분무기(120) 내부에서 에어로졸 미스트와 캐리어 가스를 혼합하는 경우, 튜브(142) 내부에서 에어로졸 미스트와 퍼지 가스를 혼합할 경우 얻을 수 있는 효과들은 다소 상이하다. 후자의 경우, 퍼지 가스는 고온 및 고압의 분위기에서 에어로졸 미스트에 혼합되기 때문에 퍼지 가스와 불충분하게 혼합된 에어로졸 미스트에 혼합될 수 있다. 이 결과, 반응 가스는 튜브(142) 내부에 잔류하거나 반응가스 배출부(160)에 고착되지 않는다. 본 실시예에서는, 퍼지 가스와 캐리어 가스가 실질적으로 동일한 경우에 대하여 설명하지만, 퍼지 가스는 다르게 선택될 수도 있음을 밝혀둔다.
캐리어 가스와 실질적으로 동일한 퍼지 가스를 이용하는 경우, 제5 공급 배관(105)은 캐리어가스 저장 탱크(134)로부터 퍼지 가스로 이용될 캐리어 가스를 공급받을 수 있다. 하지만, 제5 공급 배관(105)은 독립된 퍼지가스 공급부(도시되지 않음)로부터 퍼지 가스를 제공 받을 수도 있다.
기화기(140) 내부의 반응 가스는 반응가스 배출부(160)를 통하여 반응 챔버(도시되지 않음)로 배출된다. 이 경우, 반응 가스의 배출 통로를 제공하는 반응가스 배출부(160)의 배출 라인(162)은 기화기(140)의 측면으로부터 하방으로 기울어지게 연장된다.
배출 라인(162)은 수평축으로부터 하방으로 약 10 내지 80 범위 내에서 기울어지게 기화기(140)로부터 연장된다. 배출 라인(162)은 수평축으로부터 하방으로 약 30 내지 60 범위 내에서 기울어지게 기화기(140)로부터 연장되는 것이 바람직하다. 또한, 배출 라인(162)은 기화기(140)의 측면에서 가능한 낮은 지점으로부터 연장되는 것이 바람직하다. 이는, 배출 라인(162)이 튜브(142)의 저면보다 높은 지점에 연결될 경우, 배출 라인(162) 이하의 반응가스 수용 공간에 반응 가스가 잔류할 수 있기 때문이다. 경우에 따라서 기화기(140)의 하면으로부터 수직하게 연장될 수 있으나, 이는 주변 환경들을 고려하여 결정하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 구성을 갖는 가스 공급 장치(100)는 기판 상에 박막을 형성하기 위한 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition; CVD) 설비 또는 원자막 증착(Atomic Layer Deposition; ALD) 설비에 바람직하게 적용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 형성 설비를 설명하기 위한 개략적인 구성도를 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 박막 형성 설비(200)는 반응 챔버(270), 기판 지지부(275), 가스 공급 장치(100) 및 진공 배기부(280)를 포함한다.
반응 챔버(270)는 기판 상에 박막을 형성하기 위하여 공간을 제공하기 위한 장치로서, 측벽에는 기판(W)의 유출입을 위한 게이트 밸브(272)가 설치되어 있고, 반응 챔버(270)의 하부에는 반응 챔버(270) 내부의 압력을 조절하고 공정 수행 도 중에 발생된 반응 부산물과 잔여 반응 가스들을 배출하기 위한 진공 배기부(280)가 진공 배관(282)을 통해 연결되어 있다. 반응 챔버(270)의 내부에는 기판(W)을 지지하기 위한 기판 지지부(275)가 설치된다.
기판 지지부(275)는 척(276)과, 척(276)에 내장되는 히터(277)를 포함한다. 척(276)은 기판(W)을 밑에서 받쳐 지지하고, 히터(277)는 척(276) 상에 배치된 기판(W)을 소정의 온도로 가열한다. 척(276)의 상부에는 기판(W) 상으로 반응 가스들을 균일하게 공급하기 위한 샤워 헤드(271)가 배치된다.
가스 공급 장치(100)는 샤워 헤드(271)를 통해 반응 챔버(270)와 연결된다. 가스 공급 장치(100)는 상기 실시예에서 설명한바와 실질적으로 동일하므로 중복된 설명은 생략하기로 한다. 하지만 이로써 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
가스 공급 장치(100)는 반응 가스를 반응 챔버(270) 내부로 공급한다. 화학 기상 증착 공정의 경우 하나의 반응 가스를 이용하여 기판(W) 상에 소정의 박막을 증착할 수도 있으나, 원자막 증착 공정의 경우 추가적인 제2 반응 가스가 필요하다. 본 실시예에서는, 원자막 증착 방법에 따라 박막을 형성하는 설비(200)를 예를 들어 설명한다. 하지만 이로써 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
가스 공급 장치(100)는 제1 반응 가스를 반응 챔버(270) 내부로 공급하고, 제2 가스 공급 장치(290)는 제2 반응 가스를 반응 챔버(270) 내부로 공급한다.
제2 가스 공급 장치(290)는 제6 공급 배관(206)을 통해 샤워 헤드(271)와 연결되며, 제6 공급 배관(206)에는 제2 반응 가스의 유량을 제어하기 위한 액체 유량 제어기(292)가 설치될 수 있다. 또한, 도시되지는 않았으나, 제6 공급 배관(206)에는 제2 반응 가스를 플라즈마 상태로 형성하기 위한 리모트 플라즈마 발생기가 설치될 수도 있다.
예를 들면, 박막 형성 설비(200)를 사용하여 기판(W) 상에 하프늄 산화막을 형성하는 경우, 제1 반응 가스로는 TEMAH(Tetrakis Ethyl Methyl Amino Hafnium)가 사용될 수 있으며, 제2 반응 가스로는 산화 가스로서 기능할 수 있는 O3, 플라즈마 O2 등이 사용될 수 있다.
다른 예로서, 박막 형성 설비(200)를 사용하여 기판(W) 상에 티타늄 질화막을 형성하는 경우, 제1 반응 가스로는 TEMAT(Tetrakis Ethyl Methyl Amino Titanium)가 사용될 수 있으며, 제2 반응 가스로는 질화 가스로서 기능할 수 있는 NH3, 플라즈마 N2 등이 사용될 수 있다.
한편, 샤워 헤드(271)는 반응가스들을 플라즈마 상태로 형성하기 위한 RF(radio frequency) 전원과 연결될 수 있으며, 이 경우 상기 척(276)은 바이어스 전원(bias power source)과 연결될 수 있다.
도시된 바에 의하면, 가스 공급 장치(100)는 매엽식 반응 챔버(270)와 연결되어 있으나, 배치식 반응 챔버와 연결될 수도 있다. 구체적으로, 가스 공급 장치(100)는 보트에 의해 지지된 다수의 기판들에 대하여 증착 공정을 수행하기 위한 수직형 퍼니스(vertical furnace)와 연결될 수도 있다. 즉, 본 발명은 반응 챔버의 형태에 의해 범위가 제한되지 않으며, 기판(W) 상에 박막을 형성하기 위한 다양한 장치들에 바람직하게 적용될 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 기화기 내부로 퍼지 가스를 공급하고, 기화기 내부 구조 및 반응 가스 배출 라인의 구조를 변경함으로써 반응 가스가 기화기 내부에 잔류하거나 배출 라인에 고착되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다. 이 결과, 기판 상에 소정의 박막을 우수하게 형성할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (8)

  1. 반응액을 공급하기 위한 반응액 공급부;
    상기 반응액을 에어로졸 미스트(aerosol mist)로 변환시키기 위한 분무기;
    상기 분무기의 내부 공간으로 캐리어 가스를 공급하기 위한 캐리어 가스 공급부;
    상기 분무기와 결합되어 상기 캐리어 가스가 혼합된 에어로졸 미스트를 기화시켜 반응 가스를 형성하기 위한 기화기(vaporizer);
    상기 기화기 내부에 퍼지 가스를 공급하여 상기 기화기 내부의 압력을 증가시키기 위한 퍼지가스 공급부; 그리고
    상기 기화기로부터 상기 반응 가스를 배출시키기 위한 반응가스 배출부를 구비하는 것을 특징으로 하는 가스 공급 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 퍼지 가스는 상기 캐리어 가스와 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 가스 공급 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 캐리어 가스는 불활성 가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 공급 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 기화기에는 가로 폭보다 세로 폭이 큰 반응가스 수 용 공간이 마련된 것을 특징으로 하는 가스 공급 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 세로 폭은 상기 가로 폭에 비하여 약 2배 이상 큰 것을 특징으로 하는 가스 공급 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 반응가스 배출부는 상기 기화기의 측면으로부터 하방으로 기울어지게 연장된 배출 라인을 포함하는 특징으로 하는 가스 공급 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 기화기 내부를 가열하기 위한 히터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 공급 장치.
  8. 기판 상에 박막을 형성하기 위하여 상기 기판을 수용하는 반응 챔버;
    상기 반응 챔버 내에서 상기 기판을 지지하기 위한 기판 지지부;
    상기 반응 챔버와 연결되어 상기 박막을 형성하기 위한 반응 가스를 공급하며, 반응액을 공급하기 위한 반응액 공급부와, 상기 반응액을 에어로졸 미스트로 변환시키기 위한 분무기와, 상기 분무기의 내부 공간으로 캐리어 가스를 공급하기 위한 캐리어 가스 공급부와, 상기 분무기와 결합되어 상기 캐리어 가스가 혼합된 에어로졸 미스트를 기화시켜 반응 가스를 형성하기 위한 기화기와, 상기 기화기 내부에 퍼지 가스를 공급하여 상기 기화기 내부의 압력을 증가시키기 위한 퍼지가스 공급부와, 상기 기화기로부터 상기 반응 가스를 배출시키기 위한 반응가스 배출부 를 포함하는 가스 공급 장치; 그리고
    상기 반응 챔버와 연결되어 상기 반응 챔버의 내부 압력을 조절하고 상기 박막을 형성하는 동안 발생된 반응 부산물과 잔여 반응 가스를 제거하기 위한 진공 배기부를 포함하는 박막 형성 설비.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021522587A (ja) * 2018-04-28 2021-08-30 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ ガスのパルスに基づく共用前駆体分配システム及び使用方法
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