KR20110025166A - 기화기 및 이를 이용한 성막 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 기화기는, 액체 원료의 토출구가 부착물에 의해 폐색되는 것을 방지한다. 이 기화기는, 노즐(320)의 토출구(322)로부터 토출된 액체 원료를 가열된 기화실(360) 내에서 기화시켜 원료 가스를 생성하는 기화기(300)로서, 노즐의 선단부(323)와 기화실 사이에 토출구의 주위를 덮도록 마련된 통형의 피가열 부재(340)와, 토출구의 근방으로부터 캐리어 가스를 분출하는 캐리어 가스 분출구(326)와, 토출구로부터 토출된 액체 원료를 캐리어 가스와 혼합시켜 기화실에 분출시키는 혼합실(344)과, 기화실을 그 외측으로부터 가열하는 제1 가열부[히터(392, 394)]와, 피가열 부재를 그 외측으로부터 가열하는 제2 가열부[히터(342)]를 구비한 것이다.

Description

기화기 및 이를 이용한 성막 장치{VAPORIZER AND DEPOSITION SYSTEM USING THE SAME}
본 발명은 액체 원료를 기화하여 원료 가스를 생성하는 기화기 및 그 기화기를 이용한 성막 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 유전체, 금속, 반도체 등으로 구성된 각종 박막을 성막하는 방법으로서, 유기 금속 화합물 등의 유기 원료를 성막실에 공급하고, 산소나 암모니아 등의 다른 가스와 반응시켜 성막하는 화학 기상 성장(CVD: Chemical Vapor Deposition)법이 알려져 있다. 이러한 CVD법에서 이용되는 유기 원료는 상온 상압 하에서는 액체인 경우가 많기 때문에, 그 유기 원료를 가스화하여 성막실에 공급할 필요가 있다. 그래서 통상은, 액체의 유기 원료를 기화기에서 기화하여 원료 가스를 생성하도록 하고 있다.
예컨대 하기 특허문헌 1에 기재된 것에서는, 액체 원료 유출로(노즐)의 토출구와 다이어프램 밸브 사이에 고온의 캐리어 가스를 흐르게 하고, 그 토출구로부터 토출된 액체 원료를 기화시켜 원료 가스를 생성한다. 또한, 하기 특허문헌 2, 3에 기재된 것에서는, 액체 원료 토출부(예컨대 노즐, 파이프, 구멍 등)로부터 토출된 액체 원료에 초음파 진동자의 진동을 전함으로써, 액체 원료를 액적화(미스트화)한다. 그리고 액체 원료의 토출구의 근방에 캐리어 가스의 흐름을 형성하고, 액적형의 액체 원료를 캐리어 가스의 흐름에 싣고 가열 공간으로 이송하여 기화시킴으로써 원료 가스를 생성한다.
특허문헌 1: 일본 특허 공개 평성08-200525호 공보 특허문헌 2: 일본 특허 공개 평성11-16839호 공보 특허문헌 3: 일본 특허 공개 제2001-89861호 공보 특허문헌 4: 일본 특허 공개 제2001-262350호 공보
그러나, 전술한 바와 같이 액체 원료를 토출하는 토출구의 근방에 캐리어 가스의 흐름이 형성되는 종래의 기화기에서는, 액체 원료의 종류에 따라서는, 그 성분이 캐리어 가스에 포함되는 미량의 수분과 반응하여 고화하여 버릴 우려가 있었다. 이러한 액체 원료로서는, 예컨대 TEMA, TEMAZ(테트라키스 에틸메틸아미노·지르코늄) 및 TEMAH(테트라키스 에틸메틸아미노·하프늄) 등의 유기 금속 화합물을 들 수 있다.
또한 일반적으로 기화기는, 액체 원료를 효율적으로 기화시키기 위해, 액체 원료를 토출하는 노즐의 오리피스 직경을 작게 하여, 될 수 있는 한 미소한 액적이 형성되도록 구성되어 있다. 따라서, 상기와 같은 수분과 반응하기 쉬운 성분을 포함하는 액체 원료를 토출구로부터 토출하면, 그 근방에 흐르는 캐리어 가스에 포함되는 수분과 반응하여 생긴 생성물(산화물)이 토출구에 부착되어 퇴적해 가, 최종적으로는 이러한 원하지 않는 부착물에 의해 토출구가 폐색될 우려도 있었다. 이로써는, 충분한 유량의 원료 가스를 얻을 수 없게 되어 버린다. 또한, 빈번히 노즐 등의 교환이나 클리닝을 실시하지 않으면 안 되기 때문에, 그만큼 작업 처리량이 저하하여 버린다.
또한, 상기 특허문헌 1과 같이 노즐의 토출구와 다이어프램 밸브 사이에 캐리어 가스를 흐르게 하여 기화시키는 것에 있어서, 예컨대 상기 특허문헌 4와 같이 기화 효율을 높이는 목적으로 다이어프램 밸브와 노즐이 마련된 부분 전체를 가열하도록 하여 버리면, 가열 온도가 높을수록 노즐 안을 흐르는 액체 원료까지 열분해하여 버릴 가능성이 높아지기 때문에 적절하지 않다. 반대로, 가열 온도를 낮게 하면, 액체 원료의 기화 효율이 저하하여 버린다.
그래서, 본 발명은 이러한 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 노즐의 토출구로부터 토출된 액체 원료를 가열된 기화실 내에서 기화시켜 원료 가스를 생성할 때에, 액체 원료의 토출구가 부착물에 의해 폐색되는 것을 방지할 수 있는 기화기 및 이를 이용한 성막 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명자들은, 거듭된 실험을 통해, 액체 원료의 토출구를 가열함으로써, 토출구가 캐리어 가스에 노출되어도, 부착물이 토출구에 부착되지 않는 것을 발견하였다. 이하의 본 발명은 이 점에 착안하여 이루어진 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 한 양태에 따르면, 액체 원료가 소정의 압력으로 공급되는 액체 저류실과, 상기 액체 저류실로부터 돌출하도록 배치되며, 상기 액체 저류실 내의 액체 원료를 토출하는 노즐과, 상기 노즐의 토출구로부터 토출된 상기 액체 원료를 기화해 원료 가스를 생성하여 송출구로부터 송출하는 기화실과, 상기 노즐의 선단부와 상기 기화실 사이에 상기 토출구의 주위를 덮도록 마련된 통형의 피가열 부재와, 상기 피가열 부재에 마련되고, 상기 토출구의 근방으로부터 캐리어 가스를 분출하는 캐리어 가스 분출구와, 상기 피가열 부재 내에 구획되며, 상기 토출구로부터 토출된 상기 액체 원료를 상기 캐리어 가스와 혼합시켜 상기 기화실에 분출시키는 혼합실과, 상기 기화실을 그 외측으로부터 가열하는 제1 가열부와, 상기 피가열 부재를 그 외측으로부터 가열하는 제2 가열부를 구비하는 것을 특징으로 하는 기화기가 제공된다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 다른 양태에 따르면, 액체 원료를 기화하여 원료 가스를 생성하는 기화기로부터 상기 원료 가스를 도입하여 피처리 기판에 대해 성막 처리를 행하는 성막실을 갖는 성막 장치로서, 상기 기화기는, 액체 원료가 소정의 압력으로 공급되는 액체 저류실과, 상기 액체 저류실로부터 돌출하도록 배치되며, 상기 액체 저류실 내의 액체 원료를 토출하는 노즐과, 상기 노즐의 선단부에 개구되는 토출구와, 상기 토출구로부터 토출된 상기 액체 원료를 기화하여 원료 가스를 생성하는 기화실과, 상기 기화실로부터의 원료 가스를 상기 성막실에 송출하는 송출구와, 상기 노즐의 선단부와 상기 기화실 사이에 상기 토출구의 주위를 덮도록 마련된 통형의 피가열 부재와, 상기 피가열 부재에 마련되고, 상기 토출구의 근방으로부터 캐리어 가스를 분출하는 캐리어 가스 분출구와, 상기 피가열 부재 내에 구획되며, 상기 토출구로부터 토출된 상기 액체 원료를 상기 캐리어 가스와 혼합시켜 상기 기화실에 분출시키는 혼합실과, 상기 기화실을 그 외측으로부터 가열하는 제1 가열부와, 상기 피가열 부재를 그 외측으로부터 가열하는 제2 가열부를 구비하는 것을 특징으로 하는 성막 장치가 제공된다.
이러한 본 발명에 따르면, 노즐의 토출구로부터 토출된 액체 원료의 액적은, 피가열 부재 내의 혼합실에서 캐리어 가스 분출구로부터 분출된 캐리어 가스와 혼합되어, 제1 가열부에 의해 가열된 기화실을 향하여 분출된다. 이에 따라, 액체 원료의 액적은, 기화실에서 기화되고 원료 가스가 되어 송출구로부터 외부(예컨대 성막실)에 송출된다.
이때, 피가열 부재를 제2 가열부에 의해 가열함으로써, 기화실의 가열 온도를 낮추는 일 없이, 노즐의 토출구를 부착물이 부착하지 않을 정도의 온도로 부분적으로 가열할 수 있다. 이러한 피가열 부재의 가열 온도에 의해, 액체 원료가 토출구까지 흐르는 도중에 열분해되지 않으며, 부착물이 토출구에 부착되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 피가열 부재를 가열함으로써 액체 원료의 토출구뿐만 아니라, 액체 원료와 캐리어 가스가 혼합되는 혼합실까지 가열할 수 있다. 이에 따라, 부착물이 생성되는 요인이 되는 수분, 즉 캐리어 가스에 포함되는 수분을 혼합실 내에서 효율적으로 증발시킬 수 있기 때문에, 부착물이 토출구에 부착되는 것을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 상기 피가열 부재는 금속으로 구성하며, 상기 노즐은 수지로 구성하는 것이 바람직하다. 이에 의하면, 피가열 부재로부터의 열이 전달되기 어렵게 할 수 있기 때문에, 노즐 전체가 가열되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 이에 따라, 제2 가열부에 의한 가열 온도를 높게 설정하여도, 노즐 안을 흐르는 액체 원료가 도중에 열분해되지 않고, 부착물이 토출구에 부착되는 것을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 상기 혼합실은, 상기 피가열 부재 내에 마련된 스로틀부에 의해 구획되며, 상기 스로틀부에는, 상기 혼합실과 상기 기화실 사이를 연통하는 스로틀 구멍이 형성되고, 상기 스로틀부는, 상기 제2 가열부에 의해 상기 피가열 부재와 함께 가열되도록 구성하는 것이 바람직하다. 이에 의하면, 토출구로부터 토출된 액체 원료의 액적은, 혼합실에서 캐리어 가스와 혼합되며, 스로틀부의 스로틀 구멍에 의해 가속되어 기화실을 향하여 분출된다. 이에 따라, 액체 원료의 액적을 보다 미세하게 할 수 있으며, 그 액적을 캐리어 가스와 함께 기화실에 안정되게 공급할 수 있다.
또한, 상기 혼합실은, 상기 토출구의 하방의 중앙 공간과 그 주위를 둘러싸는 환형 공간에 의해 구성되고, 상기 캐리어 가스 분출구는 상기 환형 공간에 캐리어 가스가 분출되도록 배치되는 것이 바람직하다. 이에 의하면, 캐리어 가스 분출구로부터 분출된 캐리어 가스는 환형 공간에 퍼져, 환형 공간 전체로부터 중앙 공간으로 흐르게 된다. 이에 따라, 토출구로부터 토출된 액체 원료의 액적을 효율적으로 스로틀 구멍에 유도할 수 있다.
또한, 상기 스로틀부의 상기 혼합실측에는, 그 혼합실측을 향해 갈수록 상기 스로틀 구멍의 직경이 서서히 커지게 하는 상부 테이퍼부가 마련되고, 상기 상부 테이퍼부는, 상기 토출구를 향하여 돌출하도록 형성되는 것이 바람직하다. 이에 의하면, 상부 테이퍼부를 혼합실 내에 돌출하도록 마련함으로써, 혼합실 내의 상부 테이퍼부보다도 외측에 환형 공간의 벽면을 형성할 수 있다. 또한, 스로틀 구멍은 입구측(상류측)을 향하여 확장되기 때문에, 캐리어 가스를 환형 공간으로부터 중앙 공간에 유도하기 쉽게 할 수 있다.
이 경우, 상기 스로틀부의 상기 기화실측에는, 그 기화실측을 향해 갈수록 상기 스로틀 구멍의 직경이 서서히 커지게 하는 하부 테이퍼부가 마련되고, 상기 하부 테이퍼부는, 상기 기화실을 향하여 돌출하도록 형성되어도 된다. 이에 의해, 스로틀 구멍은 출구측(하류측)을 향하여 확장되기 때문에, 스로틀 구멍으로부터 분출되는 액체 원료의 액적과 캐리어 가스의 유속을 보다 높일 수 있다. 이에 따라, 액체 원료를 보다 미세한 액적으로 하여 기화실에 공급할 수 있다.
또한, 상기 기화실의 온도를 검출하는 제1 온도 센서와, 상기 토출구의 온도를 검출하는 제2 온도 센서와, 상기 각 온도 센서로부터의 온도를 감시하여, 상기 토출구의 온도를 적어도 부착물이 상기 토출구에 부착되지 않는 온도로 제어하며, 상기 기화실의 온도가 상기 토출구의 온도보다도 높게 되도록 제어하는 제어부를 마련하여도 된다.
이에 의하면, 토출구의 온도를 적어도 부착물이 토출구에 부착되지 않을 정도의 온도로 유지하면서, 기화실에서의 기화 효율을 높일 수 있다. 또한, 기화실의 온도가 토출구의 온도보다도 높게 되도록 제어함으로써, 기화기 전체에서 보면 상류측으로부터 하류측에 걸쳐 온도가 높아지는 온도 구배를 형성할 수 있다. 즉, 액체 원료가 흐르는 부분이 가장 온도가 낮게 되고, 그 토출구에서는 부착물이 토출구에 부착되지 않는 온도로 가열되며, 기화실에서는 더 높은 온도로 가열된다. 이에 따라, 액체 원료가 세공을 통과하여 토출구까지 흐르는 도중에 열분해되지 않으며, 부착물이 토출구에 부착되는 것을 방지할 수 있고, 또한 기화실에서는 기화 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 액체 원료의 토출구를 부분적으로, 게다가 기화실과는 별도로 가열할 수 있기 때문에, 액체 원료의 토출구가 부착물에 의해 폐색되는 것을 방지할 수 있고, 또한 기화실에서의 기화 효율도 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 성막 장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 상기 실시형태에 따른 기화기의 개략적인 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 3은 상기 실시형태에 따른 기화기의 부분 확대도이다.
도 4는 상기 실시형태에 따른 기화기의 변형예를 나타내는 부분 확대도이다.
이하에 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 적합한 실시형태에 대해서 상세하게 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 붙임으로써 중복 설명을 생략한다.
(성막 장치)
우선, 본 발명의 실시형태에 따른 성막 장치에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1은 본 실시형태에 따른 성막 장치의 개략적인 구성예를 설명하기 위한 도면이다. 도 1에 나타내는 성막 장치(100)는, 피처리 기판 예컨대 반도체 웨이퍼(이하, 단순히 「웨이퍼」라고 함)(W) 상에 CVD법에 따라 금속 산화물막을 성막하는 것이며, Hf(하프늄)을 함유하는 유기 화합물로 이루어지는 액체 원료를 공급하는 액체 원료 공급원(110)과, 캐리어 가스를 공급하는 캐리어 가스 공급원(120)과, 액체 원료 공급원(110)으로부터 공급되는 액체 원료를 기화시켜 원료 가스를 생성하는 기화기(300)와, 기화기(300)가 생성한 원료 가스를 이용하여 웨이퍼(W)에 예컨대 HfO2막을 형성하는 성막실(200)과, 성막 장치(100)의 각 부를 제어하는 제어부(150)를 구비하고 있다. 또한, 캐리어 가스로서, 예컨대 Ar 등의 불활성 가스를 이용할 수 있다.
액체 원료 공급원(110)과 기화기(300)는, 액체 원료 공급 배관(112)으로 접속되어 있으며, 캐리어 가스 공급원(120)과 기화기(300)는, 캐리어 가스 공급 배관(122)으로 접속되어 있고, 기화기(300)와 성막실(200)은, 원료 가스 공급 배관(132)으로 접속되어 있다. 그리고, 액체 원료 공급 배관(112)에는 액체 원료 유량 제어 밸브(114)가 구비되며, 캐리어 가스 공급 배관(122)에는 캐리어 가스 유량 제어 밸브(124)가 구비되고, 원료 가스 공급 배관(132)에는 원료 가스 유량 제어 밸브(134)가 구비되어 있으며, 이들 액체 원료 유량 제어 밸브(114), 캐리어 가스 유량 제어 밸브(124) 및 원료 가스 유량 제어 밸브(134)는, 제어부(150)로부터의 제어 신호에 의해 각각의 개방도가 조정된다. 제어부(150)는, 액체 원료 공급 배관(112)을 흐르는 액체 원료의 유량, 캐리어 가스 공급 배관(122)을 흐르는 캐리어 가스의 유량 및 원료 가스 공급 배관(132)을 흐르는 원료 가스의 유량에 따라 제어 신호를 출력하는 것이 바람직하다.
성막실(200)은, 예컨대 대략 원통형의 측벽을 가지고, 이 측벽과 천장벽(210)과 바닥벽(212)으로 둘러싸인 내부 공간에, 웨이퍼(W)가 수평으로 배치되는 서셉터(222)를 구비하여 구성된다. 측벽과 천장벽(210)과 바닥벽(212)은, 예컨대 알루미늄, 스테인리스 등의 금속으로 구성된다. 서셉터(222)는, 원통형의 복수의 지지 부재(224)(여기서는, 1개만 도시)에 의해 지지되어 있다. 또한, 서셉터(222)에는 히터(226)가 매립되어 있고, 전원(228)으로부터 이 히터(226)에 공급되는 전력을 제어함으로써 서셉터(222) 상에 배치된 웨이퍼(W)의 온도를 조정할 수 있다.
성막실(200)의 바닥벽(212)에는, 배기 포트(230)가 형성되어 있고, 이 배기 포트(230)에는 배기계(232)가 접속되어 있다. 그리고 배기계(232)에 의해 성막실(200) 안을 소정의 진공도까지 감압할 수 있다.
성막실(200)의 천장벽(210)에는, 샤워 헤드(240)가 부착되어 있다. 이 샤워 헤드(240)에는 원료 가스 공급 배관(132)이 접속되어 있고, 이 원료 가스 공급 배관(132)을 경유하여, 기화기(300)에서 생성된 원료 가스가 샤워 헤드(240) 내에 도입된다. 샤워 헤드(240)는, 확산실(242)과, 이 확산실(242)에 연통하는 다수의 가스 토출 구멍(244)을 가지고 있다. 원료 가스 공급 배관(132)을 통해 샤워 헤드(240)의 확산실(242)에 도입된 원료 가스는, 가스 토출 구멍(244)으로부터 서셉터(222) 상의 웨이퍼(W)를 향하여 토출된다.
본 실시형태에 따른 성막 장치(100)에서, 액체 원료 공급원(110)은, 액체 원료로서 예컨대 HTB[하프늄 터셔리-부톡사이드(hafnium tert-butoxide)]를 저류하고 있고, 이 액체 원료를, 액체 원료 공급 배관(112)을 통하여 기화기(300)를 향하여 송출한다.
이러한 구성의 성막 장치(100)에서는, 기화기(300)로부터의 원료 가스가 다음과 같이 하여 공급된다. 기화기(300)에 액체 원료 공급원(110)으로부터의 액체 원료가 액체 원료 공급 배관(112)을 통해 공급되고, 캐리어 가스 공급원(120)으로부터의 캐리어 가스가 캐리어 가스 공급 배관(122)을 통해 공급되면, 기화기(300) 내에 마련된 기화실에서 액체 원료가 캐리어 가스와 함께 액적형이 되어 토출되고, 이 액체 원료가 기화하여 원료 가스가 생성된다. 기화기(300)에서 생성된 원료 가스는, 원료 가스 공급 배관(132)을 통해 성막실(200)에 공급되고, 성막실(200) 내의 웨이퍼(W)에 대해 소기의 성막 처리가 실시된다. 또한, 기화기(300)의 구체적 구성예에 대해서는 후술한다.
(기화기의 구성예)
이하, 본 실시형태에 따른 기화기(300)의 구체적 구성예에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 도 2는 본 실시형태에 따른 기화기의 개략적인 구성예를 나타내는 종단면도이다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 기화기(300)는 크게 나누면, 액체 원료를 액적형(미스트형)으로 하여 토출하는 액체 원료 공급부(300A)와, 토출된 액적형의 액체 원료를 기화하여 원료 가스를 생성하는 기화실(360)을 형성하는 원료 가스 생성부(300B)로 구성된다.
우선, 액체 원료 공급부(300A)에 대해서 설명한다. 액체 원료 공급부(300A)는, 액체 원료 공급 배관(112)으로부터 소정의 압력으로 공급되는 액체 원료를 일시적으로 저류하는 액체 저류실(310)과, 액체 저류실(310)로부터 하방으로 돌출하도록 배치된 노즐(320)과, 액체 저류실(310) 내의 액체 원료를 노즐(320)의 토출구(322)까지 유도하는 유로를 구성하는 세공(細孔)(316)과, 세공(316)의 액체 저류실(310)측의 액입구(液入口)(312)를 개폐하는 밸브체(334)와, 밸브체(334)를 구동하는 액추에이터(330)를 구비한다.
구체적으로는, 액체 원료 공급부(300A)는, 액체 원료가 도입되는 액체 원료 도입부(311)를 구비한다. 액체 원료 도입부(311)는 Al이나 스테인리스강 등으로 이루어지는 블록형의 금속으로 구성되고, 그 내부에는 상기 액체 저류실(310)이 구획되어 있다. 액체 저류실(310)에는 액체 원료 공급 배관(112)을 통해 액체 원료가 소정의 압력으로 공급되도록 되어 있다.
액체 원료 도입부(311)에는, 그 하방으로 돌출하도록 노즐(320)이 마련된다. 본 실시형태에서의 노즐(320)은, 주위로부터의 열이 전열되기 어렵도록, 예컨대 폴리이미드나 테플론(등록상표) 등의 수지로 구성되어 있다.
노즐(320)의 기단부는, Al이나 스테인리스강 등으로 이루어지는 블록형의 금속으로 구성되는 부착 부재(321)에 의해 액체 원료 도입부(311)의 하면에 고정되어 있다. 액체 원료 도입부(311)와 부착 부재(321)의 접촉면은 O링 등으로 시일되어 있다. 구체적으로는 액체 원료 도입부(311)와 노즐(320) 사이에 O링(318)이 설치되며, 액체 원료 도입부(311)와 부착 부재(321) 사이에 O링(319)이 설치되어 있다.
액체 원료 도입부(311)의 바닥부에는, 상기 세공(316)이 액체 저류실(310)로부터 노즐(320)의 선단부(323)를 통과하여 토출구(322)까지 관통하여 형성되어 있다. 이에 따라, 액체 저류실(310) 내의 액체 원료는, 세공(316)의 액체 저류실(310)측의 액입구(312)로부터 도입되면, 노즐(320) 안을 통과하여 토출구(322)로부터 토출된다.
세공(316)의 액입구(312)는, 예컨대 다이어프램 밸브 등으로 이루어지는 가요성의 밸브체(334)에 의해 개폐된다. 액체 저류실(310)은 밸브체(334)와 액체 원료 도입부(311)의 내벽으로 구획되어 있다. 밸브체(334)는, 밸브 개폐 및 밸브 개방도를 조정하는 액추에이터(330)에 부착되어 있다.
액추에이터(330)는, 액체 저류실(310)의 천장에 마련되어 있다. 구체적으로는, 액체 저류실(310)의 천장에 형성된 관통 구멍(301)을 둘러싸도록 마련된 통형의 부착 부재(332)를 통해 액추에이터(330)가 부착되어 있다. 액추에이터(330)의 대략 중앙에는, 액추에이터(330)의 동작에 의해 상하로 구동하는 구동 로드(333)가 관통 구멍(301)을 통해 설치되어 있다.
상기 액추에이터(330)는, 예컨대 통체 형상의 전자(電磁) 코일로 구동 로드(333)를 상하 이동하도록 구성되고, 구동 로드(333)의 하단에는 상기 밸브체(334)가 부착된다. 이에 따라, 구동 로드(333)의 동작에 연동하여 밸브체(334)를 휘게 함으로써, 세공(316)의 액입구(312)를 개폐할 수 있다.
예컨대 액추에이터(330)를 제어부(150)에 접속하고, 제어부(150)로부터의 제어 신호에 기초하여 구동 로드(333)를 구동시키도록 한다. 이에 따라, 제어부(150)로부터의 제어 신호에 기초하여 액추에이터(330)의 구동 로드(333)를 상하 이동시켜 밸브체(334)를 구동함으로써 밸브체(334)를 밸브 개폐 동작시킬 수 있다.
또한, 제어부(150)로부터의 제어 신호에 기초하여 상기 액추에이터(330)의 구동 로드(333)의 위치를 조정함으로써, 밸브체(334)의 밸브 개방도를 조정할 수도 있다. 이와 같이 밸브체(334)의 밸브 개방도를 조정함으로써, 세공(316)의 액입구(312)로부터 도입되는 액체 원료를 조정할 수 있기 때문에, 토출구(322)로부터 토출되는 액체 원료의 유량을 조정할 수 있다. 그리고, 토출구(322)로부터 토출되는 액체 원료의 공급을 정지하려면, 밸브체(334)가 액입구(312)에 착좌(着座)할 때까지 구동 로드(333)를 구동시켜 완전 폐쇄 상태로 하면 된다.
또한, 액추에이터(330)로서는, 전술한 바와 같은 전자(電磁) 구동 방식의 것에 한정되는 것이 아니며, 예컨대 압전 소자에 의한 구동 방식에 따른 것을 채용하여도 좋다.
본 실시형태에 따른 기화기(300)에서는, 노즐의 토출구(322)에 부착물이 부착되는 것을 방지하기 위해, 노즐(320)의 선단부(323)와 기화실(360) 사이에, 토출구(322)를 부분적으로 가열하기 위한 피가열 부재(340)를 마련하고 있다. 피가열 부재(340)의 상단은 노즐(320)의 부착 부재(321)에 부착되고, 그 하단은 원료 가스 생성부(300B)에 부착되어 있다.
이하, 이러한 피가열 부재(340)에 대해서 도면을 참조하면서 보다 상세하게 설명한다. 도 3은 피가열 부재 근방의 구성을 설명하기 위한 확대도이다. 도 2, 도 3에 나타내는 바와 같이, 피가열 부재(340)는, Al이나 스테인리스강 등으로 이루어지는 대략 통형의 금속으로 구성되고, 그 상부는 노즐(320)의 선단부(323), 특히 토출구(322)의 주위를 덮도록 구성되어 있다.
피가열 부재(340)에는, 토출구(322)의 근방으로부터 캐리어 가스를 분출시키는 캐리어 가스 분출구(326)가 마련되어 있다. 캐리어 가스 분출구(326)는, 피가열 부재(340)에 형성되는 캐리어 가스 공급 유로(324)에 연통되어 있다. 캐리어 가스 공급 유로(324)에는 캐리어 가스 공급 배관(122)이 접속되어 있다. 이에 따라, 캐리어 가스 공급 배관(122)으로부터의 캐리어 가스는, 캐리어 가스 공급 유로(324)를 통과하여 캐리어 가스 분출구(326)로부터 분출된다.
피가열 부재(340)의 하단의 내측은, 기화실(360)의 도입구(361)에 연결되어 있다. 피가열 부재(340) 내에는 토출구(322)의 하방에, 토출구(322)로부터 토출된 액체 원료를 캐리어 가스 분출구(326)로부터 분출된 캐리어 가스와 혼합시켜 기화실(360)에 분출시키는 혼합실(344)이 구획되어 있다.
구체적으로, 혼합실(344)은 피가열 부재(340) 내에 마련된 스로틀부(350)와 피가열 부재(340)의 내벽에 의해 구획되어 있다. 스로틀부(350)에는, 혼합실(344)과 기화실(360)을 연통하는 스로틀 구멍(352)이 형성되어 있다. 이에 따라, 토출구(322)로부터 토출된 액체 원료의 액적은, 캐리어 가스 분출구(326)로부터 분출된 캐리어 가스에 의해 혼합실(344) 내에서 혼합되고, 스로틀 구멍(352)을 통과하여 기화실(360)을 향하여 분출된다. 이때, 액체 원료의 액적과 캐리어 가스는 스로틀 구멍(352)의 작용에 의해 유속이 빨라진다.
이러한 스로틀부(350)는 예컨대 도 3에 나타내는 바와 같이 구성된다. 도 3에 나타내는 스로틀부(350)의 혼합실(344)측에는, 이 혼합실(344)측을 향해 갈수록 스로틀 구멍(352)의 직경이 서서히 커지게 하는 상부 테이퍼부(354)가, 토출구(322)를 향하여 돌출하도록 마련되어 있다. 스로틀부(350)의 기화실(360)측에는, 이 기화실(360)측을 향해 갈수록 스로틀 구멍(352)의 직경이 서서히 커지게 하는 하부 테이퍼부(356)가, 기화실(360)을 향하여 돌출하도록 마련되어 있다.
이에 의하면, 토출구(322)로부터 토출된 액체 원료의 액적은, 혼합실(344)에서 캐리어 가스와 혼합되고, 스로틀 구멍(352)에 의해 그 유속이 빨라져 기화실(360)을 향하여 분출된다. 이에 따라, 액체 원료의 액적을 보다 미세하게 할 수 있으며, 그 액적을 캐리어 가스와 함께 기화실(360)을 향하여 안정되게 공급시킬 수 있다.
혼합실(344)은, 토출구(322)의 하방의 중앙 공간(346)과 그 주위를 둘러싸는 환형 공간(348)에 의해 구성되는 것이 바람직하다. 구체적으로는 예컨대 도 3에서는, 혼합실(344)을 구획하는 피가열 부재(340)의 내벽 중, 측벽 근방의 상부[예컨대 캐리어 가스 분출구(326)가 형성되는 부위]를 비스듬히 형성함으로써, 환형 공간(348)의 벽면을 형성할 수 있다. 또한, 도 3에 나타내는 바와 같이 상부 테이퍼부(354)를 혼합실(344) 내에 돌출하도록 마련함으로써, 혼합실(344) 내의 상부 테이퍼부(354)보다도 외측에 환형 공간(348)의 벽면을 형성할 수 있다.
이와 같이, 혼합실(344)은, 토출구(322)의 하방의 중앙 공간(346)과 그 주위를 둘러싸는 환형 공간(348)에 의해 구성하고, 캐리어 가스 분출구(326)는 환형 공간(348)에 캐리어 가스가 분출되도록 배치함으로써, 캐리어 가스 분출구(326)로부터 분출된 캐리어 가스는 환형 공간(348)에 퍼져, 환형 공간(348) 전체로부터 중앙 공간(346)으로 흐르게 된다. 이에 따라, 토출구(322)로부터 토출된 액체 원료의 액적을 효율적으로 스로틀 구멍(352)에 유도할 수 있다. 또한, 스로틀부(350)를 도 3에 나타내는 바와 같이 구성함으로써, 스로틀 구멍(352)은 입구측(상류측)을 향하여 확장되기 때문에, 캐리어 가스를 환형 공간(348)으로부터 중앙 공간(346)으로 유도하기 쉽게 할 수 있다.
또한, 스로틀부(350)를 도 3에 나타내는 바와 같이 구성함으로써, 스로틀 구멍(352)은 출구측(하류측)을 향하여 확장되기 때문에, 스로틀 구멍(352)으로부터 분출되는 액체 원료의 액적과 캐리어 가스의 유속을 보다 높일 수 있다. 또한, 스로틀부(350)의 구성은 도 3에 나타내는 것에 한정되는 것이 아니다. 예컨대 도 4에 나타내는 바와 같이 스로틀부(350)를 원판형으로 구성하고, 그 중앙에 스로틀 구멍(352)을 형성하여도 된다.
또한, 도 4에 나타내는 바와 같이 토출구(322)와 스로틀부(350)의 거리(d)에 따라, 스로틀 구멍(352)으로부터 분출될 때의 유속이 변한다. 이 때문에, 원하는 유속에 따라 거리(d)가 최적으로 되도록 스로틀부(350)의 위치를 결정하는 것이 바람직하다. 또한, 이 점은, 도 3에 나타내는 구성에서도 마찬가지이다.
피가열 부재(340)의 외측에는, 코일형의 히터(342)가 권취되어 있다. 히터(342)는, 노즐(320)의 토출구(322)로부터 피가열 부재(340)의 하단부까지의 좁은 범위에 마련되어 있다. 이에 따라, 피가열 부재(340) 중 토출구(322)의 근방을 부분적으로 가열할 수 있다. 히터(342)는, 예컨대 저항 발열 히터로 구성된다. 히터(342)는 제어부(150)에 의해 히터 전원(343)을 제어함으로써 발열 온도가 제어된다.
이러한 구성에 의하면, 히터(342)에 의해 피가열 부재(340)를 가열함으로써, 액체 원료의 토출구(322)를 부착물이 부착되지 않을 정도의 온도(예컨대 100℃ 이상)로 부분적으로 가열할 수 있다. 이에 따라, 토출구(322)에 부착물이 부착되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 피가열 부재(340)를 가열함으로써 액체 원료의 토출구(322)뿐만 아니라, 액체 원료와 캐리어 가스가 혼합되는 혼합실(344)까지 가열할 수 있다. 이에 따라, 부착물이 생성되는 요인이 되는 수분, 즉 캐리어 가스에 포함되는 수분을 혼합실(344) 내에서 효율적으로 증발시킬 수 있기 때문에, 토출구(322)에 부착물이 부착되는 것을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 본 실시형태와 같이 노즐(320)을 수지로 구성함으로써, 피가열 부재(340)가 가열되어도 노즐(320) 내의 세공(316)까지 가열되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 이에 따라, 피가열 부재(340)의 가열 온도를 보다 높게 하여도, 세공(316)을 통과하는 액체 원료를 열분해시키는 일 없이, 토출구(322)에 부착물이 부착되는 것을 방지할 수 있다.
이어서, 원료 가스 생성부(300B)에 대해서 설명한다. 원료 가스 생성부(300B)는, 기화실(360)을 구획하는 대략 통형의 케이스(370)와, 케이스(370)의 하방에 마련된 원료 가스 송출부(380)를 구비한다. 케이스(370) 및 원료 가스 송출부(380)는 예컨대 Al이나 스테인리스강 등의 금속으로 구성된다. 케이스(370) 및 원료 가스 송출부(380)는, 제1 가열부로서의 히터(392, 394)에 의해 덮여져 있다. 히터(392, 394)는 예컨대 저항 발열 히터로 구성된다. 이 경우, 히터(392, 394)는 제어부(150)에 의해 히터 전원(395)을 제어함으로써 발열 온도가 제어된다. 이에 따라, 원료 가스 생성부(300B)를 예컨대 액체 원료의 기화 온도보다도 높은 소정의 온도까지 가열할 수 있다.
여기서의 케이스(370)는, 상부 케이스(372), 중간부 케이스(374), 하부 케이스(376)를 도시하지 않는 볼트 등의 체결 부재에 의해 연결하여 구성된다. 기화실(360)은, 상부 케이스(372)에 형성된 확경(擴徑) 공간(362)과, 중간부 케이스(374)에 형성된 안내 공간(364)과, 하부 케이스(376)에 형성된 도출 공간(366)으로 이루어진다.
확경 공간(362)은, 도입구(361)로부터 하방을 향하여 서서히 확경되어 있고, 그 하단에는 안내 공간(364)이 연달아 마련된다. 여기서의 안내 공간(364)은, 액체 원료의 액적을 효율적으로 가열하기 위해, 상방으로부터 하방을 향하여 수직으로 형성된 복수의 안내 구멍(365)으로 구성된다. 복수의 안내 구멍(365)은 확경 공간(362)으로부터의 액체 원료의 액적을 도출 공간(366)에 유도한다. 또한, 안내 공간(364)이 상기한 것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 중간부 케이스(374)를 단순한 원통형으로 형성하여도 좋다. 이 경우, 중간부 케이스(374) 내의 공간인 안내 공간(364)은 확경 공간(362)의 하단의 직경[도출 공간(366)의 직경]과 동일한 원기둥형으로 형성하여도 좋다.
액체 원료 공급부(300A)로부터 도입구(361)를 통해 캐리어 가스와 함께 공급되는 액체 원료의 액적은, 히터(392, 394)에 의해 가열된 케이스(370)의 기화실(360) 안을, 확경 공간(362), 안내 구멍(365), 도출 공간(366)의 순으로 통과할 때에 기화하여 원료 가스가 된다.
원료 가스는 도출 공간(366)으로부터 하부 케이스(376)의 측벽에 마련된 상기 원료 가스 송출부(380)를 통해 외부에 송출되도록 되어 있다. 구체적으로 원료 가스 송출부(380)는, 하부 케이스(376)의 측벽에 형성된 송출구(378)에 접속되는 원료 가스 송출 배관(382)과, 원료 가스 송출 배관(382)을 막도록 마련된 미스트 트랩부(390)를 구비한다. 원료 가스 송출 배관(382)은, 하부 케이스(376)의 측벽에 수직으로 부착되며, 수평 방향으로 연장되어 있다. 원료 가스 송출 배관(382)의 하류측의 단부(384)에는, 상기 원료 가스 공급 배관(132)과 접속되는 플랜지 구비 조인트(386)가 부착되어 있다. 여기서의 미스트 트랩부(390)는, 원료 가스 송출 배관(382)의 단부(384)의 개구를 막도록 플랜지 구비 조인트(386)에 의해 분리 가능하게 고정되어 있다.
미스트 트랩부(390)는, 액적형의 액체 원료를 통과시키는 일 없이 포착(捕捉)하며, 그 액체 원료가 기화하여 얻어지는 원료 가스를 통과시키는 통기성을 갖는 통기성 부재에 의해 구성된다. 이러한 통기성 부재로서는, 액체 원료의 액적의 직경보다도 미세한 메시(mesh)의 것을 채용하는 것이 바람직하다. 또한, 통기성 부재의 구성 재료로서는, 열전도율이 높으며 온도가 상승하기 쉬운 특성을 갖는 것이 바람직하다. 이러한 조건을 만족하는 것으로서는, 예컨대 다공성 구조 또는 메시 구조를 갖는 스테인리스강 등의 금속을 들 수 있다. 이 밖에, 열전도율이 높은 세라믹스, 플라스틱을 이용하여도 된다. 여기서는, 원료 가스 송출부(380) 전체를 히터(394)로 덮음으로써, 이 히터(394)에 의해 미스트 트랩부(390)도 가열된다.
이와 같이, 원료 가스의 송출구(378)에 미스트 트랩부(390)를 마련함으로써, 예컨대 기화실(360)에서 완전히 기화하지 못하고 남은 액체 원료의 액적도, 히터(394)로 가열된 미스트 트랩부(390)에 포착되어 기화하고, 미스트 트랩부(390)를 통과할 수 있게 된다.
또한, 케이스(370)에는 제1 온도 센서(예컨대 열전대)(152)를 마련하여, 히터(392, 394)에 의한 가열 온도, 특히 기화실(360) 내의 온도를 제어부(150)에서 감시함으로써, 기화실(360) 내의 온도를 항상 소정의 설정 온도로 유지시킬 수 있다. 또한, 피가열 부재(340)의 노즐(320)의 토출구(322)의 근방에는 제2 온도 센서(예컨대 열전대)(154)를 마련하여, 히터(342)에 의한 가열 온도, 특히 토출구(322)의 온도를 제어부(150)에서 감시함으로써, 토출구(322)의 근방의 온도를 항상 소정의 설정 온도로 유지시킬 수 있다.
이 경우, 토출구(322)의 온도는, 적어도 토출구(322)에 부착물이 부착되지 않을 정도 예컨대 100℃∼140℃ 이상으로 설정하는 것이 바람직하고, 기화실(360)내의 온도는 그보다도 높은 온도 예컨대 120℃∼160℃ 이상으로 설정하는 것이 바람직하다. 여기서는, 토출구(322)의 온도가 예컨대 120℃가 되도록 설정하고, 기화실(360) 내의 온도가 예컨대 140℃가 되도록 설정한다.
이에 의하면, 토출구(322)의 온도를 적어도 토출구(322)에 부착물이 부착되지 않을 정도의 온도로 유지하면서, 기화실(360)에서의 기화 효율을 높일 수 있다. 또한, 기화실(360)의 온도가 토출구(322)의 온도보다도 높게 되도록 제어함으로써, 기화기(300) 전체에서 보면 상류측으로부터 하류측에 걸쳐 온도가 높아지는 온도 구배를 형성할 수 있다. 즉, 액체 원료가 흐르는 부분이 가장 온도가 낮게 되고, 그 토출구(322)에서는 부착물이 부착되지 않을 온도로 가열되며, 기화실(360)에서는 더 높은 온도로 가열된다. 이에 따라, 액체 원료가 세공(316)을 통과하여 토출구(322)까지 흐르는 도중에 열분해되지 않으며, 토출구(322)에는 부착물이 부착되는 것을 방지할 수 있고, 또한 기화실(360)에서는 기화 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 제2 온도 센서(154)는, 될 수 있는 한 토출구(322)에 근접하여 설치함으로써, 토출구(322)가 원하는 온도가 되도록 보다 정확하게 가열 제어할 수 있다. 이에 의해서도, 액체 원료가 흐르는 세공(316)까지 쓸데없이 가열되는 것을 방지할 수 있다.
(성막 장치의 동작)
이상과 같이 구성된 본 실시형태에 따른 성막 장치(100)의 동작에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 기화기(300)에 의해 원료 가스를 생성함에 있어서, 미리 기화기(300)의 히터(392, 394)에 의해 기화실(360) 및 미스트 트랩부(390)를 가열하며, 히터(342)에 의해 피가열 부재(340)를 가열해 둔다.
우선, 제어부(150)는, 액체 원료 유량 제어 밸브(114)의 개방도를 조정하여, 액체 원료 공급원(110)으로부터 소정 유량의 액체 원료를 액체 원료 공급 배관(112)을 통해 기화기(300)에 공급시킨다. 이와 동시에, 캐리어 가스 유량 제어 밸브(124)의 개방도를 조정하여, 캐리어 가스 공급원(120)으로부터 소정 유량의 캐리어 가스를 캐리어 가스 공급 배관(122)을 통해 기화기(300)에 공급시킨다.
그렇게 하면, 액체 원료 공급 배관(112)으로부터의 액체 원료는 일시적으로 액체 저류실(310)에 저류된다. 이때, 액추에이터(330)에 의해 밸브체(334)를 구동하여 세공(316)의 액입구(312)를 개방함으로써, 액체 원료는 세공(316)을 통과하여 노즐(320)의 토출구(322)로부터 액적형이 되어 토출된다. 또한, 캐리어 가스 공급 배관(122)으로부터의 캐리어 가스는, 캐리어 가스 공급 유로(324)를 통과하여 캐리어 가스 분출구(326)로부터 분사된다. 이렇게 하여, 토출구(322)로부터 토출된 액체 원료의 액적은, 캐리어 가스 분출구(326)로부터 분출된 캐리어 가스에 의해 혼합실(344) 내에서 혼합되고, 스로틀 구멍(352)을 통과하여 가속되며, 보다 미세한 액적이 되어 기화실(360)을 향하여 분출된다. 이때, 피가열 부재(340)는, 소정의 온도로 가열되어 있기 때문에, 토출구(322)가 캐리어 가스에 노출되어 있어도, 부착물이 부착되는 일은 없다.
기화실(360)에서는, 도입구(361)로부터 캐리어 가스와 함께 도입된 액체 원료의 액적은 확경 공간(362)에 의해 확산되고 안내 공간(364)의 각 안내 구멍(365)을 통과하여 도출 공간(366)으로 유도된다. 이때, 기화실(360)의 각 공간은 피가열 부재(340)와는 별도로 소정의 온도로 가열되어 있기 때문에, 액체 원료의 액적은 가열된 기화실(360)의 각 공간에서 그 대부분이 기화하여 원료 가스가 되어 송출구(378)로 유도되고, 원료 가스 송출 배관(382)을 통해 미스트 트랩부(390)를 통과하여 원료 가스 공급 배관(132)에 송출된다. 또한, 미스트 트랩부(390)도 소정의 온도로 가열되어 있기 때문에, 기화실(360) 내에서 기화할 수 없던 액적도 미스트 트랩부(390)에 뿜어져 순식간에 기화되고, 원료 가스가 되어 미스트 트랩부(390)를 통과하여 원료 가스 공급 배관(132)에 송출된다.
원료 가스 공급 배관(132)에 송출된 원료 가스는, 성막실(200)에 공급되고, 샤워 헤드(240)의 확산실(242)에 도입되며, 가스 토출 구멍(244)으로부터 서셉터(222) 상의 웨이퍼(W)를 향하여 토출된다. 그리고, 웨이퍼(W) 상에 소정의 막 예컨대 HfO2막이 형성된다. 또한, 성막실(200)에 도입되는 원료 가스의 유량은 원료 가스 공급 배관(132)에 구비된 원료 가스 유량 제어 밸브(134)의 개방도를 제어함으로써 조정할 수 있다.
이와 같이 본 실시형태에 따르면, 액체 원료의 토출구(322)를 부분적으로, 게다가 기화실(360)과는 별도로 가열할 수 있기 때문에, 세공(316)을 통과하는 액체 원료가 도중에 열분해되지 않으며, 토출구(322)가 부착물에 의해 폐색되는 것을 방지할 수 있고, 또한 기화실(360)에서의 기화 효율도 높일 수 있다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 적합한 실시형태에 대해서 설명하였지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는 것은 물론이다. 당업자라면, 특허청구의 범위에 기재된 범주 내에서, 각종 변경예 또는 수정예에 도출할 수 있는 것은 분명하며, 이들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다.
예컨대 본 발명에 따른 기화기는, MOCVD 장치, 플라즈마 CVD 장치, ALD(원자층 성막) 장치, LP-CVD[배치(batch)식, 종형, 횡형, 미니 배치식] 등에 이용되는 기화기에도 적용 가능하다.
본 발명은, 액체 원료를 기화하여 원료 가스를 생성하는 기화기 및 이를 이용한 성막 장치에 적용 가능하다.
100: 성막 장치
110: 액체 원료 공급원
112: 액체 원료 공급 배관
114: 액체 원료 유량 제어 밸브
120: 캐리어 가스 공급원
122: 캐리어 가스 공급 배관
124: 캐리어 가스 유량 제어 밸브
132: 원료 가스 공급 배관
134: 원료 가스 유량 제어 밸브
150: 제어부
152: 제1 온도 센서
154: 제2 온도 센서
200: 성막실
210: 천장벽
212: 바닥벽
222: 서셉터
224: 지지 부재
226: 히터
228: 전원
230: 배기 포트
232: 배기계
240: 샤워헤드
242: 확산실
244: 가스 토출 구멍
300: 기화기
300A: 액체 원료 공급부
300B: 원료 가스 생성부
301: 관통 구멍
310: 액체 저류실
311: 액체 원료 도입부
312: 액입구
316: 세공
318, 319: O링
320: 노즐
321: 부착 부재
322: 토출구
323: 선단부
324: 캐리어 가스 공급 유로
326: 캐리어 가스 분출구
330: 액추에이터
332: 부착 부재
333: 구동 로드
334: 밸브체
340: 피가열 부재
342: 히터
343: 히터 전원
344: 혼합실
346: 중앙 공간
348: 환형 공간
350: 스로틀부
352: 스로틀 구멍
354: 상부 테이퍼부
356: 하부 테이퍼부
360: 기화실
361: 도입구
362: 확경 공간
364: 안내 공간
365: 안내 구멍
366: 도출 공간
370: 케이스
372: 상부 케이스
374: 중간부 케이스
376: 하부 케이스
378: 송출구
380: 원료 가스 송출부
382: 원료 가스 송출 배관
384: 단부
386: 플랜지 구비 조인트
390: 미스트 트랩부
392, 394: 히터
395: 히터 전원
W: 웨이퍼

Claims (8)

  1. 액체 원료가 미리 정해놓은 압력으로 공급되는 액체 저류실과,
    상기 액체 저류실로부터 돌출하도록 배치되며, 상기 액체 저류실 내의 액체 원료를 토출하는 노즐과,
    상기 노즐의 토출구로부터 토출된 상기 액체 원료를 기화해 원료 가스를 생성하여 송출구로부터 송출하는 기화실과,
    상기 노즐의 선단부와 상기 기화실 사이에 상기 토출구의 주위를 덮도록 마련된 통형의 피가열 부재와,
    상기 피가열 부재에 마련되고, 상기 토출구의 근방으로부터 캐리어 가스를 분출하는 캐리어 가스 분출구와,
    상기 피가열 부재 내에 구획되며, 상기 토출구로부터 토출된 상기 액체 원료를 상기 캐리어 가스와 혼합시켜 상기 기화실에 분출시키는 혼합실과,
    상기 기화실을 그 외측으로부터 가열하는 제1 가열부와,
    상기 피가열 부재를 그 외측으로부터 가열하는 제2 가열부
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 기화기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 피가열 부재는 금속으로 구성하며, 상기 노즐은 수지로 구성한 것을 특징으로 하는 기화기.
  3. 제2항에 있어서, 상기 혼합실은 상기 피가열 부재 내에 마련된 스로틀부에 의해 구획되며, 상기 스로틀부에는, 상기 혼합실과 상기 기화실 사이를 연통하는 스로틀 구멍이 형성되고,
    상기 스로틀부는, 상기 제2 가열부에 의해 상기 피가열 부재와 함께 가열되는 것을 특징으로 하는 기화기.
  4. 제3항에 있어서, 상기 혼합실은, 상기 토출구의 하방의 중앙 공간과 그 주위를 둘러싸는 환형 공간에 의해 구성되고,
    상기 캐리어 가스 분출구는 상기 환형 공간에 캐리어 가스가 분출되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 기화기.
  5. 제4항에 있어서, 상기 스로틀부의 상기 혼합실측에는, 그 혼합실측을 향해 갈수록 상기 스로틀 구멍의 직경이 서서히 커지게 하는 상부 테이퍼부가 마련되고,
    상기 상부 테이퍼부는, 상기 토출구를 향하여 돌출하도록 형성된 것을 특징으로 하는 기화기.
  6. 제5항에 있어서, 상기 스로틀부의 상기 기화실측에는, 그 기화실측을 향해 갈수록 상기 스로틀 구멍의 직경이 서서히 커지게 하는 하부 테이퍼부가 마련되고,
    상기 하부 테이퍼부는, 상기 기화실을 향하여 돌출하도록 형성된 것을 특징으로 하는 기화기.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기화실의 온도를 검출하는 제1 온도 센서와,
    상기 토출구의 온도를 검출하는 제2 온도 센서와,
    상기 각 온도 센서로부터의 온도를 감시하여, 상기 토출구의 온도를 적어도 부착물이 상기 토출구에 부착되지 않는 온도로 제어하며, 상기 기화실의 온도가 상기 토출구의 온도보다도 높게 되도록 제어하는 제어부를 마련한 것을 특징으로 하는 기화기.
  8. 액체 원료를 기화하여 원료 가스를 생성하는 기화기로부터 상기 원료 가스를 도입하여 피처리 기판에 대해 성막 처리를 행하는 성막실을 갖는 성막 장치로서,
    상기 기화기는,
    액체 원료가 미리 정해놓은 압력으로 공급되는 액체 저류실과,
    상기 액체 저류실로부터 돌출하도록 배치되며, 상기 액체 저류실 내의 액체 원료를 토출하는 노즐과,
    상기 노즐의 선단부에 개구되는 토출구와,
    상기 토출구로부터 토출된 상기 액체 원료를 기화하여 원료 가스를 생성하는 기화실과,
    상기 기화실로부터의 원료 가스를 상기 성막실에 송출하는 송출구와,
    상기 노즐의 선단부와 상기 기화실 사이에 상기 토출구의 주위를 덮도록 마련된 통형의 피가열 부재와,
    상기 피가열 부재에 마련되고, 상기 토출구의 근방으로부터 캐리어 가스를 분출하는 캐리어 가스 분출구와,
    상기 피가열 부재 내에 구획되며, 상기 토출구로부터 토출된 상기 액체 원료를 상기 캐리어 가스와 혼합시켜 상기 기화실에 분출시키는 혼합실과,
    상기 기화실을 그 외측으로부터 가열하는 제1 가열부와,
    상기 피가열 부재를 그 외측으로부터 가열하는 제2 가열부
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
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