KR20110027967A - Apparatus for depositting thin film - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 박막증착장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반도체, LCD, PDP 생산설비의 CVD/PVD 공정에서 기판상에 박막을 증착하는 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a thin film deposition apparatus, and more particularly, to an apparatus for depositing a thin film on a substrate in a CVD / PVD process of semiconductor, LCD, PDP production facilities.
최근에 반도체 제작자에 의해 제작된 반도체 집적회로의 집적수준은 계속 증가하고 있는 추세이다. Recently, the level of integration of semiconductor integrated circuits manufactured by semiconductor manufacturers has been increasing.
현재, 메가비트의 저장용량을 가지는 현재 DRAM의 제작 노력에서 기가비트의 저장용량을 가지는 미래 DRAM을 생산하는 데로 연구 및 개발 활동이 전환되고 있다. At present, research and development activities are shifting from the current efforts to manufacture DRAMs with megabit storage capacity to produce future DRAMs with gigabit storage capacity.
이 DRAM은 가능한한 적은 영역을 차지하면서 가능한한 큰 용량을 제공할 수 있는 용량성 소자를 포함하고 있다. The DRAM contains capacitive devices that can provide as much capacity as possible while occupying as little area as possible.
용량성 소자를 제공하는 기술에 현재 사용되는 비유전 박막은 산화실리콘막이나 질화실리콘막을 포함하고 있다, Non-dielectric thin films currently used in the technology for providing capacitive elements include silicon oxide films or silicon nitride films.
이들 막은 10 이하의 비유전 상수를 가지며, 미래에 사용되는 박막 재료 중 에는 비유전상수 약 20을 가지는 탈타륨 펜톡시드(Ta2O3)과, 비유전상수 약 300을 가지는 바륨 티타네이트(BaTiO3)과, 스트론튬 티타네이트(SrTiO3)을 가지는 금속산화물, 또는 그 혼합물인 바륨 스트론튬 티타네이트가 있다.These films have a dielectric constant of 10 or less, and among the thin film materials used in the future, there are tallium pentoxide (Ta 2 O 3 ) having a relative dielectric constant of about 20, barium titanate (BaTiO 3 ) having a relative dielectric constant of about 300, and Metal oxides having strontium titanate (SrTiO 3 ), or a mixture thereof, barium strontium titanate.
이러한 증기상 화학 반응으로 기판상의 금속 산화 박막이 성장할 때, 기판은 진공밀폐식 박막 증착 챔버 내에 놓인 서셉터(susceptor)상에 위치하고, 기판은 소정의 온도로 서셉터 내에 둘러싸인 가열기와 같은 장치에 의해 가열되며, 공급가스 및 반응가스(산소 함유)의 혼합가스는 가스 분사 헤드를 통해 기판상에 분출된다.When the metal oxide thin film on the substrate is grown by this vapor phase chemical reaction, the substrate is placed on a susceptor placed in a vacuum-tight thin film deposition chamber, and the substrate is placed by a device such as a heater surrounded by the susceptor at a predetermined temperature. It is heated, and a mixed gas of the supply gas and the reaction gas (containing oxygen) is ejected onto the substrate through the gas injection head.
보통 반도체 집적회로 공정에서 필수적으로 요구되는 박막형성 공정 가운데 화학 기상 증착법(Chemical Vaper Deposition;CVD)이 있다. Chemical Vapor Deposition (CVD) is one of the thin film formation processes that are generally required in semiconductor integrated circuit processes.
이 증착방법은 한 종류 이상의 화합물 가스를 CVD 공정을 위해 마련된 챔버 내로 투입하여 고온으로 가열된 기판, 예를 들면 반도체 웨이퍼와 기상으로 화학반응을 일으키면서 반도체 웨이퍼상에 박막을 형성시키는 공정이다. This deposition method is a process in which at least one compound gas is introduced into a chamber prepared for a CVD process to form a thin film on a semiconductor wafer while causing a chemical reaction in a vapor phase with a substrate heated to a high temperature, for example, a semiconductor wafer.
이와 같은 CVD 공정을 수행하기 위한 CVD 장치는, 도 1에 도시한 바와 같이, 챔버(10), 상기 챔버(10)의 내부에 구비되어 가스를 분사하는 샤워 헤드(11) 및 기판(100)이 놓여지는 히터 스테이지(12), 디포지션 가스 및 캐리어 가스, 그리고 백사이드 가스 및 캐리어 가스를 공급하기 위한 인젝션 밸브(13a),(13b) 등을 포함한다. As shown in FIG. 1, a CVD apparatus for performing such a CVD process includes a
따라서, 챔버의 내부를 진공으로 조성하고, 히터 스테이지를 통해 기판을 고온으로 가열한 후에 각 밸브를 통해 반응성 가스를 투입하면, 반응성 가스는 진공 상태의 조건하에서 빠르게 비산되면서 고온으로 가열된 기판의 표면과 화학반응을 일으키게 되며, 결국 기판 위에 박막이 형성된다. Therefore, if the inside of the chamber is vacuumed, and the substrate is heated to a high temperature through the heater stage, and then a reactive gas is introduced through each valve, the surface of the substrate heated to a high temperature while the reactive gas is rapidly scattered under vacuum conditions And chemical reaction, which eventually forms a thin film on the substrate.
여기서, 상기 디포지션 가스(Deposition gas)는 기판 위에 증착되는 필름의 주 재료가 되는 가스로서, 샤워 헤드를 통해 챔버의 내부로 유입되며, 기판 위에서 화학반응을 일으켜 필름으로 증착된다. Here, the deposition gas is a gas that is the main material of the film deposited on the substrate, is introduced into the chamber through the shower head, and chemically reacts on the substrate and is deposited on the film.
그리고, 상기 백사이드 가스(Back side gas)는 기판 위에 증착되는 필름의 균일성을 유지하기 위하여 유입되는 가스로서, 히터 스테이지를 통하여 기판의 백사이드로 유입된다. The back side gas is a gas that is introduced to maintain uniformity of the film deposited on the substrate, and is introduced into the backside of the substrate through a heater stage.
또한, 상기 캐리어 가스(Carrier gas)는 디포지션 가스 및 백사이드 가스가 챔버 내부로 유입될 때, 가스의 종류에 따라서 자체적으로 이동이 힘든 가스를 운반시켜주는 역할을 한다. In addition, the carrier gas (Carrier gas) serves to transport the gas difficult to move itself according to the type of gas when the deposition gas and the backside gas is introduced into the chamber.
한편, 반응성 가스를 공급하는 인젝션 밸브의 역할에 대해 살펴보면 다음과 같다. On the other hand, the role of the injection valve for supplying a reactive gas is as follows.
도 2에 도시한 바와 같이, 상기 인젝션 밸브는 2개의 유입 포트(14)와 1개의 배출 포트(15)를 가지는 밸브 바디(16), 가스의 유량을 조절하는 일렉트릭 다이어프램(17) 등을 포함하며, 2개의 유입 포트(14)로는 캐리어 가스와 디포지션 가스(또는 백사이드 가스)가 유입되고, 1개의 배출 포트(15)는 챔버측과 연결된다. As shown in FIG. 2, the injection valve includes a
여기서, 미설명 부호 18은 일렉트릭 다이어프램을 동작시켜주는 코일을 나타낸다. Here,
따라서, 도 3a에 도시한 바와 같이, 캐리어 가스가 인젝션 밸브를 통하여 챔 버로 유입되는 과정에서 인젝션 밸브의 또 다른 포트에 연결되어진 디포지션 가스(또는 백사이드 가스)가 휩쓸려 유입된다. Therefore, as shown in FIG. 3A, the deposition gas (or the backside gas) connected to another port of the injection valve is swept in while the carrier gas is introduced into the chamber through the injection valve.
이때, 코일에 전류가 전류가 흐르게 되면, 도 3b에 도시한 바와 같이, 전류의 방향에 따라 일렉트릭 다이어프램이 업다운 운동을 하게 되고, 이러한 일렉트릭 다이어프램의 움직임 정도에 따라 챔버로의 가스 유입량이 조절된다. At this time, when a current flows through the coil, as shown in FIG. 3B, the electric diaphragm moves up and down according to the direction of the current, and the amount of gas flowing into the chamber is adjusted according to the movement degree of the electric diaphragm.
그러나, 도 3c에 도시한 바와 같이, 종래의 인젝션 밸브에서는 디포지션 가스(또는 백사이드 가스)가 챔버로 유입되는 과정에서 배관 및 밸브 내부에 증착되어 막히는 현상이 발생하는 문제가 있다. However, as illustrated in FIG. 3C, in the conventional injection valve, there is a problem in that deposition gas (or backside gas) is deposited inside the pipe and the valve and is blocked in the process of flowing into the chamber.
즉, 디포지션 가스(또는 백사이드 가스) 입자의 운동이 활발하지 못하여 챔버 내부로의 유입이 늦어지기 때문에 배관 및 밸브 내부에 증착되는 현상이 발생한다. That is, since deposition of the deposition gas (or backside gas) particles is not active and the inflow into the chamber is delayed, deposition occurs inside the pipe and the valve.
결국, 배관이나 밸브 내부의 막힘 등으로 가스 공급이 원활치 못하게 되면서 CVD 공정에서의 박막 두께 불균형을 초래하게 되고, 또 디포지션 가스와 히터 스테이지의 백사이드 가스와의 온도 차이 등으로 인해 디포지션 필름의 두께가 균일하지 못한 현상이 발생하게 되는 등 디포지션 필름의 품질을 떨어뜨리는 문제가 있다. As a result, the gas supply is not smooth due to blockage in the piping or the valve, resulting in thin film thickness imbalance in the CVD process, and the thickness of the deposition film due to the temperature difference between the deposition gas and the backside gas of the heater stage. There is a problem in that the quality of the deposition film is degraded, such as a phenomenon that an uneven phenomenon occurs.
따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, CVD/PVD 공정에서 기판상에 박막을 증착할 때 챔버 내부로 공급되는 가스의 온도를 원하는 온도에 맞게 가열하여 공급하는 새로운 형태의 박막 증착방식을 구현함으로써, 챔버 내부로의 가스 유입이 활발히 이루어질 수 있도록 할 수 있으며, 이에 따라 배관이나 밸브 내부의 막힘 문제, 챔버 내의 가스 간의 온도차 문제 등을 완전히 해소할 수 있는 등 균일한 두께의 필름이 증착된 고품질의 기판을 얻을 수 있는 박막증착장치를 제공하는데 그 목적이 있다. Accordingly, the present invention has been made in view of the above, and a new type of thin film deposition in which the temperature of the gas supplied into the chamber is heated and supplied to a desired temperature when the thin film is deposited on the substrate in the CVD / PVD process. By implementing the method, the inflow of gas into the chamber can be actively performed, and thus, a film having a uniform thickness can be completely eliminated such as a problem of clogging in the pipe or valve, a temperature difference between gases in the chamber, and the like. It is an object of the present invention to provide a thin film deposition apparatus capable of obtaining a high quality substrate deposited.
또한, 본 발명은 캐리어 가스, 디포지션 가스, 백사이드 가스 등의 배관을 사용하는 가스 공급장치 뿐만 아니라, 반도체 제조 및 액정 제조에 사용되는 진공 설비의 모든 배관에 적용할 수 있는 박막증착장치를 제공하는데 다른 목적이 있다. In addition, the present invention provides a thin film deposition apparatus that can be applied to all the piping of the vacuum equipment used for semiconductor manufacturing and liquid crystal manufacturing, as well as a gas supply device using a pipe such as carrier gas, deposition gas, backside gas. There is another purpose.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 박막증착장치는 챔버, 상기 챔버의 내부에 가스를 공급하기 위한 인젝션 밸브 및 배관, 상기 배관상에 설치되는 가열 유니트 등을 포함하는 형태로 이루어지며, 상기 가열 유니트를 이용하여 챔버의 내부로 공급되는 가스를 원하는 온도에 맞게 가열하여 공급할 수 있도록 된 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, the thin film deposition apparatus provided in the present invention comprises a chamber, an injection valve for supplying gas into the chamber and a pipe, and a heating unit installed on the pipe. The heating unit is characterized in that the gas supplied to the inside of the chamber can be heated and supplied to a desired temperature.
여기서, 상기 가열 유니트는 유입구와 배출구을 갖는 유니트 본체와, 상기 유니트 본체의 내부에 조성되고 유입구에서부터 배출구까지 이어지는 소정의 경로를 갖는 가스 통로와, 상기 가스 통로의 내부에 설치되어 가스 흐름상에 노출되면서 가스를 가열하는 히터 등을 포함하는 형태로 구성하는 것이 바람직하다.. Here, the heating unit is a unit body having an inlet and an outlet, a gas passage having a predetermined path formed inside the unit body and extending from the inlet to the outlet, and installed inside the gas passage to expose the gas flow. It is preferable to comprise in the form containing the heater etc. which heat a gas.
그리고, 상기 가열 유니트의 경우에는 챔버로 공급되는 가스의 온도를 제어하기 위한 수단으로 히터의 작동을 제어하는 컨트롤러와, 이 컨트롤러에 온도정보를 제공하는 가스온도검출용 센서 및 히터온도검출용 센서를 적용하는 것이 바람직하다. In the case of the heating unit, a controller for controlling the operation of the heater as a means for controlling the temperature of the gas supplied to the chamber, a gas temperature detection sensor and a heater temperature detection sensor that provide temperature information to the controller. It is desirable to apply.
또한, 상기 가열 유니트는 캐리어 가스, 디포지션 가스, 백사이드 가스 등을 공급하는 배관은 물론, 반도체 제조 설비 또는 액정 제조 설비에 사용되는 진공 설비의 모든 배관에 설치하여 사용할 수 있는 것이 특징이다. In addition, the heating unit is characterized in that it can be installed and used in all the piping of the vacuum equipment used in the semiconductor manufacturing equipment or the liquid crystal manufacturing equipment, as well as the piping for supplying the carrier gas, the deposition gas, the backside gas and the like.
본 발명에서 제공하는 박막증착장치는 다음과 같은 장점이 있다.The thin film deposition apparatus provided by the present invention has the following advantages.
첫째, 박막증착 공정시 가열 유니트를 이용하여 챔버 내부에 제공되는 가스의 온도를 원하는 온도에 맞게 가열한 후에 공급함으로써, 챔버 내부로 가스의 유입이 활발히 이루어질 수 있고, 따라서 챔버 내부의 환경을 최적의 상태로 조성하여 균일한 두께의 필름층을 얻을 수 있는 등 제품의 품질을 향상시킬 수 있다. First, by heating the temperature of the gas provided in the chamber to a desired temperature by using a heating unit during the thin film deposition process, the inflow of the gas into the chamber can be actively made, thus the environment inside the chamber is optimal It is possible to improve the quality of the product, such as to obtain a film layer having a uniform thickness by composition in a state.
둘째, 가열 유니트를 포함하는 장치의 적용 범위를 캐리어 가스, 디포지션 가스, 백사이드 가스 등의 배관, 반도체 제조 및 액정 제조에 사용되는 진공 설비의 배관 등으로 폭넓게 확보할 수 있으므로, 장치의 활용성 및 효용성을 크게 높일 수 있다.Second, the application range of the apparatus including the heating unit can be widely secured by piping such as carrier gas, deposition gas and backside gas, and piping of vacuum equipment used for semiconductor manufacturing and liquid crystal manufacturing. It can greatly improve the utility.
셋째, 가열 유니트 내의 가스 흐름방향을 지그재그 형식으로 여러 개의 히터 카트리지를 경유하는 방식으로 설정하여 가스를 가열함으로써, 가스의 온도 제어가 용이할 뿐 아니라, 폭넓은 온도 대역을 제어할 수 있다. Third, by heating the gas by setting the gas flow direction in the heating unit in a zigzag manner via a plurality of heater cartridges, not only the temperature of the gas can be easily controlled but also a wide temperature range can be controlled.
넷째, 가스가 흐르는 유로의 내부를 세라믹 볼로 채움으로써, 가열시간을 단축할 수 있는 동시에 적정온도로 가열된 상태를 지속적으로 유지할 수 있다. Fourth, by filling the inside of the gas flow path with a ceramic ball, it is possible to shorten the heating time and to continuously maintain the state heated to the appropriate temperature.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막증착장치를 나타내는 개략도이다. Figure 4 is a schematic diagram showing a thin film deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 4에 도시한 바와 같이, CVD 공정이나 PVD 공정에서 반도체 웨이퍼 등과 같은 기판 위에 박막을 증착하기 위한 공간을 제공하는 챔버(10)가 마련되고, 상기 챔버(10)에는 가스 분사를 위한 샤워 헤드(11), 기판의 세팅을 위한 히터 스테이지(12) 등이 구비되며, 상기 챔버(10)측으로 가스를 공급하기 위한 배관(29)에는 디포지션 가스 및 캐리어 가스의 공급을 조절하기 위한 인젝션 밸브(13a)와 백사이드 가스 및 캐리어 가스를 공급하기 위한 인젝션 밸브(13b)가 설치된다. As shown in FIG. 4, a
특히, 상기 배관(29)상의 일측, 바람직하게는 각 인젝션 밸브(13a),(13b)의 후단측 배관(29)에는 챔버(10)의 내부로 공급되는 가스의 온도를 높여주기 위한, 즉 챔버(10)로 공급되는 가스를 원하는 온도에 맞게 가열하기 위한 가열 유니트(19)가 설치된다. In particular, the one side on the
이에 따라, 상기 가열 유니트(19)에 의해 챔버(10)로 유입되는 모든 가스가 고온으로 가열될 수 있고, 이러한 가열로 인해 가스 입자들의 운동이 활발해질 수 있다. Accordingly, all the gas flowing into the
이렇게 온도가 상승된 가스 입자들의 운동이 활발해짐으로 인해 챔버(10)의 내부에 도달하기 전에 배관(29)이나 인젝션 밸브(13a),(13b) 내부에 가스가 증착되어 막히는 현상을 완전히 없앨 수 있다. As the movement of the gas particles whose temperature has been raised is increased, the gas is deposited inside the
여기서는 캐리어 가스, 디포지션 가스, 백사이드 가스가 공급되는 배관(29)에 가열 유니트(19)를 적용한 예에 대해서만 설명을 하였지만, 이 외에도 상기 가열 유니트(19)는 반도체 제조 및 액정 제조에 사용되는 진공 설비의 모든 배관에 적용할 수 있음은 물론이다. Here, only the example in which the
도 5와 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막증착장치의 가열 유니트를 나타내는 사시도와 단면도이다. 5 and 6 are a perspective view and a cross-sectional view showing a heating unit of the thin film deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 5와 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 가열 유니트(19)는 얇은 직사각형 형태의 케이스로 이루어진 유니트 본체(22)를 포함하며, 상기 유니트 본체(22)의 상부에는 한 쪽에 유입구(20)가, 다른 한 쪽에 배출구(21)가 각각 마련된다. 5 and 6, the
이때의 유입구(20)는 상온의 가스가 들어오는 부분으로서 외부의 가스공급원(미도시)측에서 연장되는 배관이 연결되고, 상기 배출구(21)는 고온의 가스가 나가는 부분으로서 인젝션 밸브(13a),(13b) 및 챔버(10)측으로 연장되는 배관에 연결된다. At this time, the
그리고, 상기 유니트 본체(20)의 내부에는 가스의 흐름을 위한 유로인 가스 통로(23)가 마련되는데, 이때의 가스 통로(23)는 일정한 양의 가스가 충분히 가열될 수 있는 경로를 갖는 형태로 이루어진다. In addition, a
예를 들면, 상기 가스 통로(23)는 유입구(20)와 배출구(21) 사이 구간에서 수차례 경로가 꺽이면서 방향이 바뀌는 지그재그 형태의 통로, 즉 수직으로 나란한 다수의 수직구간(23a)과 하나씩 엇배열되면서 각 수직구간(23a)의 상단과 하단을 연결하는 수평구간(23b)으로 이루어져 전체 구간이 하나로 통해 있는 형태의 통로로 이루어질 수 있다. For example, the
이에 따라, 상기 유입구(20)로 들어온 가스는 지그재그 형태의 구간을 경유하면서 흐른 후에 배출구(21)를 통해 빠져나가게 되므로서, 결국 가스는 유니트 본체(22)의 내부에서 충분히 체류하면서 가열될 수 있다. Accordingly, the gas entering the
특히, 상기 가스 통로(23)의 내부에는 작은 알갱이 형태의 세라믹 볼(25)이 채워져 있으며, 이때의 세라믹 볼(25)들은 후술하는 히터(24)에 의해 가열되어 열을 발산하면서 히터(24)와 함께 가스를 가열하는 일을 보조하게 된다. In particular, the inside of the
여기서, 상기 세라믹 볼(25)의 경우 가스 통로(23)의 내부 공간에 적당한 수량을 채울 수 있으며, 통로 내부 공간에 빈틈없이 꽉 채우는 것이 전열효과를 높이는 측면에서 바람직하다 할 수 있다. Here, in the case of the
가스의 가열을 위한 히터(24)는 가스 통로(23)의 내부에 설치되어 통로를 흐르는 가스를 가열하는 역할을 수행한다. The
이를 위하여, 상기 히터(24)는 카트리지 형태로 이루어져 있으며, 유니트 본체(22)의 하부로부터 진입하여 가스 통로(23)의 중심축선을 따라 나란하게 배치되 는 구조로 설치된다. To this end, the
물론, 이렇게 설치되는 히터(24)와 통로 벽면 간에는 가스가 흐를 수 있는 간격이 확보될 수 있다. Of course, a gap in which gas can flow can be secured between the
본 발명의 실시예에서는 가스 통로(23)를 구성하는 4개의 수직구간(23a) 내에 히터(24)가 각각 하나씩 배속된 구조를 제공한다. The embodiment of the present invention provides a structure in which the
이때의 히터(24)는 컨트롤러(26)측과 전기적으로 연결되어 있어서 전원 인가 등의 제어를 받아 작동될 수 있다. At this time, the
그리고, 상기 유니트 본체(22)의 한 쪽 측부에는 위아래로 각각 센서 설치부(30a),(30b)가 마련되고, 이곳에 후술하는 가스온도검출용 센서(27)와 히터온도검출용 센서(28)가 체결구조로 설치될 수 있으며, 이때의 가스온도검출용 센서(27)는 그 감지부분이 가스 통로(23) 내에 위치되고, 히터온도검출용 센서(28)의 감지부분은 히터(24)측과 연결된다. On one side of the unit
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막증착장치의 가열 유니트에서 가스의 흐름을 나타내는 단면도이다. 7 is a cross-sectional view showing the flow of gas in the heating unit of the thin film deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 7에 도시한 바와 같이, 여기서는 유입구(20)를 통해 유니트 본체(22)의 내부로 들어온 상온의 가스가 가스 통로(23)를 경유하면서 소정의 온도로 가열된 후, 인젝션 밸브(13a)(13b)측으로 공급되기 위해 배출구(21)를 빠져나가는 가스의 흐름을 보여준다. As shown in FIG. 7, the normal temperature gas introduced into the
즉, 상온의 가스, 예를 들면 캐리어 가스, 디포지션 가스, 백사이드 가스 등은 서로 연결된 가스 통로(23)의 4개의 수직구간(23a)을 지나게 된다. That is, the gas at room temperature, for example, the carrier gas, the deposition gas, the backside gas, etc., passes through the four
이때, 서로 연결된 4개의 수직구간(23a)은 작은 알갱이 형태의 세라믹 볼(25)로 채워져 있다. At this time, the four
그리고, 서로 연결된 4개의 수직구간(23a)의 각각의 통로 중심에는 카트리지 형태의 히터(24)가 삽입되어 있다. Then, a
이때의 히터(24)는 수직구간(23a)의 내부 및 세라믹 볼(25)을 가열하게 된다. At this time, the
이렇게 가열되어 있는 상태의 수직구간(23a), 즉 가스 통로(23) 및 그 내부의 세라믹 볼(25)을 통과함으로써, 가스는 고온 상태를 유지한 채 인젝션 밸브(13a)(13b)의 내부로 공급될 수 있다. By passing through the
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막증착장치의 가열 유니트에서 온도제어관계를 나타내는 개략도이다. 8 is a schematic view showing a temperature control relationship in a heating unit of a thin film deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 8에 도시한 바와 같이, 인젝션 밸브(13a)(13b)로 공급되는 가스의 온도를 원하는 온도, 즉 설정된 온도로 가열하고, 또 이를 제어하기 위한 수단으로 컨트롤러(26)와 다수의 센서류가 마련된다. As shown in FIG. 8, the
이를 위하여, 가열 유니트(19)의 유니트 본체(22)에 설치되는 히터(24)는 컨트롤러(26)에 의해 그 작동이 제어되고, 유니트 본체(22)의 측면에 있는 각 센서 설치부(30a),(30b)에는 컨트롤러(26)측에 가스 및 히터 온도정보를 제공하는 가스온도검출용 센서(27)와 히터온도검출용 센서(28)가 각각 설치된다. To this end, the
이에 따라, 상기 컨트롤러(26)는 각 센서류로부터 입력되는 온도값을 근거로 하여 설정된 온도에 따라 가스의 온도를 제어할 수 있다. Accordingly, the
예를 들면, 먼저 컨트롤러에 가열한 온도값을 입력한다(Set point setting). For example, first enter the temperature value heated in the controller (Set point setting).
다음, 히터(24) 및 가스의 현재 온도를 센싱한다. Next, the current temperature of the
다음, 히터 및 가스의 현재 온도가 가열할 온도값에 못 미쳤을 때, 히터에 대한 히팅 전원을 계속 공급한다. Next, when the current temperature of the heater and the gas falls short of the temperature value to be heated, heating power for the heater is continuously supplied.
다음, 히터 및 가스의 현재 온도가 가열할 온도값이 도달했거나 넘어 섰을 때, 히터에 대한 히팅 전원을 차단한다. Next, when the current temperature of the heater and gas reaches or exceeds the temperature value to be heated, the heating power to the heater is cut off.
여기서, 상기 컨트롤러(26)에 의해 제어되는 가스의 가열 온도, 즉 가열 유니트(19)를 거쳐 챔버(10)로 공급되는 고온의 가스 온도는 백사이드 가스의 경우 50℃∼300℃ 정도의 범위로 설정될 수 있다. Here, the heating temperature of the gas controlled by the
이와 같은 가열 유니트는 진공의 환경이 조성되는 챔버나 설비 등에 유용하게 적용될 수 있다. Such a heating unit may be usefully applied to a chamber or a facility in which a vacuum environment is created.
본 발명에서는 가열 유니트가 기판에 박막을 증착하는 챔버 내부의 히터 스테이지에 고온의 백사이드 가스를 공급하기 위한 수단이나 챔버 내부의 샤워 헤드에 고온의 디포지션 가스를 공급하기 위한 수단으로 적용된 예를 제공한다. The present invention provides an example in which the heating unit is applied as a means for supplying a hot backside gas to a heater stage inside a chamber for depositing a thin film on a substrate, or as a means for supplying a hot deposition gas to a shower head inside a chamber. .
이 외에도 상기 가열 유니트는 반도체 제조장치 및 LCD 제조장치, 그리고 PDP 제조장치 중에서 CVD 프로세서를 사용하는 모든 장치에 적용될 수 있다. In addition, the heating unit may be applied to all devices using a CVD processor among semiconductor manufacturing apparatuses, LCD manufacturing apparatuses, and PDP manufacturing apparatuses.
예를 들면, 반도체, LCD, PDP 생산을 목적으로 하는 백사이드 가스를 사용하는 모든 설비, 인젝션 밸브를 사용하는 모든 설비, 가스 밸브를 사용하는 모든 설비, CVD/PVD 공정을 진행하는 모든 설비에 적용될 수 있다. For example, it can be applied to all equipment that uses backside gas for the production of semiconductors, LCDs, PDPs, all equipment that uses injection valves, all equipment that uses gas valves, and all equipment that performs CVD / PVD processes. have.
도 1은 일반적인 CVD 장치를 나타내는 개략도1 is a schematic diagram showing a typical CVD apparatus
도 2는 일반적인 CVD 장치의 인젝션 밸브를 나타내는 단면 사시도2 is a cross-sectional perspective view showing an injection valve of a typical CVD apparatus
도 3a,3b,3c는 일반적인 CVD 장치의 인젝션 밸브에서 가스의 흐름상태를 나타내는 단면도3A, 3B, and 3C are cross-sectional views illustrating the flow of gas in an injection valve of a general CVD apparatus.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막증착장치를 나타내는 개략도Figure 4 is a schematic diagram showing a thin film deposition apparatus according to an embodiment of the present invention
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막증착장치의 가열 유니트를 나타내는 사시도5 is a perspective view showing a heating unit of a thin film deposition apparatus according to an embodiment of the present invention
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막증착장치의 가열 유니트를 나타내는 나타내는 단면도6 is a cross-sectional view showing a heating unit of a thin film deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막증착장치의 가열 유니트에서 가스의 흐름을 나타내는 단면도7 is a cross-sectional view showing the flow of gas in the heating unit of the thin film deposition apparatus according to an embodiment of the present invention
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막증착장치의 가열 유니트에서 온도제어관계를 나타내는 개략도Figure 8 is a schematic diagram showing the temperature control relationship in the heating unit of the thin film deposition apparatus according to an embodiment of the present invention
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10 : 챔버 11 : 샤워 헤드10 chamber 11: shower head
12 : 히터 스테이지 13a,13b : 인젝션 밸브12:
14 : 유입 포트 15 : 배출 포트14
16 : 밸브 바디 17 : 일렉트릭 다이어프램16: valve body 17: electric diaphragm
18 : 코일 19 : 가열 유니트18
20 : 유입구 21 : 배출구20: inlet 21: outlet
22 : 유니트 본체 23 : 가스 통로22: unit body 23: gas passage
23a : 수직구간 23b : 수평구간23a:
24 : 히터 25 : 세라믹 볼24: heater 25: ceramic ball
26 : 컨트롤러 27 : 가스온도검출용 센서26: controller 27: gas temperature detection sensor
28 : 히터온도검출용 센서 29 : 배관28: heater temperature detection sensor 29: piping
30a,30b : 센서 설치부30a, 30b: Sensor installation part
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