KR20130053136A - 웨이퍼 증착용 가스공급장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 웨이퍼에 화학적 증착에 의해 박막을 형성시키기 위하여 필요한 기화가스를 공급하는 웨이퍼 증착용 가스공급장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 웨이퍼 증착용 가스공급장치는 캐비닛 내부에 버블러가 구비되기 때문에 캐비닛에 액화가스가 공급/저장되고, 버블러로 운반가스가 공급되면, 캐비닛 내부에서 액화가스가 기화된 다음, 증착장비로 공급된다. 따라서, 액화가스가 버블러로 공급하는 배관을 생략할 수 있기 때문에 설치공간을 줄일 수 있고, 공정시간을 단출할 뿐 아니라 가동률을 높일 수 있다.

Description

웨이퍼 증착용 가스공급장치 {GAS SUPPLY APPARATUS FOR WAFER CHEMICAL VAPOR DEPOSITION}
본 발명은 웨이퍼에 화학적 증착에 의해 박막을 형성시키기 위하여 필요한 기화가스를 공급하는 웨이퍼 증착용 가스공급장치에 관한 것이다.
일반적으로 웨이퍼는 기판의 성능을 향상시키기 위하여 박막 증착이 이루어지며, 주로 기상증착법이 사용된다.
보통, 기상증착법은 증착시키려는 물질이 기체상태에서 고체상태로 웨이퍼에 증착될 때에 변화에 따라 물리적 증착(Physical Vapor Deposition : PVD)과 화학적 증착(Chemical Vapor Deposition : CVD)으로 나뉘어진다. 이때, PVD는 증착 시에 물리적 변화를 거치는 방법으로써, 고품질의 박막을 만들 때에 사용되지만, 진공이 필요할 뿐 아니라 장비가 고가이며, 증착속도가 느린 편이다. 반면, CVD는 증착 시에 화학적 변화를 거치는 방법으로써, 넓은 면적에 빠른 속도로 박막이나 나노구조를 증착시킬 수 있으며, 일반적으로 많이 사용된다.
이와 같이, 웨이퍼에 CVD로 박막을 증착시키기 위하여 박막의 원료가 되는 액화가스가 저장된 가스 실린더와, 상기 가스 실린더로부터 공급된 액화가스를 다른 소스물질에 의해 기화시키는 버블러가 구비되며, 이와 같이 버블러로부터 기화가스가 기판을 박막 증착시키는 증착장비로 공급된다.
그러나, 종래 기술의 웨이퍼 증착을 위한 장치는 가스 실린더와 버블러가 별도로 구비될 뿐 아니라 이를 연결하는 금속 배관이 연결되기 때문에 설치 공간이 늘어나며, 금속 배관 내에 부식 등으로 인한 이물질이 액화가스와 함께 기화되어 증착될 수 있기 때문에 웨이퍼 품질을 저하시킬 뿐 아니라 웨이퍼 품질을 균일하게 유지하기 어려운 문제점이 있다.
또한, 종래의 웨이퍼 증착을 위한 장치는 가스 실린더로부터 액체가스가 버블러 내에 일정량 이상 공급되면, 버블러 내에서 액체가스가 기화되기 때문에 가스 실린더로부터 버블러까지 이동하는 데 걸리는 시간으로 인하여 공정 시간이 늘어나며, 버블러 내에 일정 용량의 액화가스를 채우는 시간이 요구됨에 따라 가동률이 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 한 공간에서 웨이퍼 증착용 액화가스를 공급/저장 및 기화시킬 수 있는 웨이퍼 증착용 가스공급장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 배관에 있는 이물질을 손쉽게 제거/관리할 수 있는 웨이퍼 증착용 가스공급장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 웨이퍼의 표면을 증착시키는 기화가스를 증착 장비로 공급하는 웨이퍼 증착용 가스공급장치에 있어서, 액화가스가 저장된 캐비닛; 상기 캐비닛에 액화가스를 주입하는 액화가스 공급유로 및 밸브; 상기 캐비닛에 구비되고, 액화가스를 기화가스로 변환시키는 기화수단; 및 상기 캐비닛으로부터 기화가스를 상기 증착장비로 공급하는 기화가스 공급유로 및 밸브;를 포함하는 웨이퍼 증착용 가스공급장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에서, 상기 액화가스 주입밸브와 기화가스 주입밸브와 연통되고, 상기 밸브들 상에 이물질을 제거하는 퍼지밸브(Purge valve);를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 액화가스 공급유로와 기화가스 공급유로는 상기 캐비닛의 상단에 나란히 구비되고, 상기 액화가스와 기화가스는 삼염화실란(TCS)일 수 있다.
또한, 본 발명에서, 상기 기화수단은, 상기 캐비닛에 운반가스를 공급하는 운반가스 공급유로와, 상기 캐비닛에 내장되고, 상기 운반가스 공급유로를 통해 공급된 운반가스가 액화가스를 버블링하여 기화가스로 변환시키는 버블러를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 운반가스는 수소(H2)가스일 수 있으며, 상기 버블러는 상기 캐비닛 하부에 내장될 수 있다.
한편, 본 발명은 웨이퍼의 표면을 증착시키는 기화가스를 증착 장비로 공급하는 웨이퍼 증착용 가스공급장치에 있어서, 액화가스가 저장된 캐비닛; 상기 캐비닛에 삼염화실란(TCS)을 액화 상태로 주입하는 액화가스 공급유로 및 밸브; 상기 캐비닛에 수소(H2)를 공급하는 수소 공급유로; 상기 캐비닛 하부에 내장되고, 상기 수소 공급유로를 통해 공급된 수소가 액화 삼염화실란(TCS)을 버블링하여 기화시키는 버블러; 및 상기 캐비닛으로부터 기화된 삼염화실란(TCS) 가스를 상기 증착장비로 공급하는 기화가스 공급유로 및 밸브;를 포함하는 웨이퍼 증착용 가스공급장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에서, 상기 액화가스 주입밸브와 기화가스 주입밸브와 연통되고, 상기 밸브들 상에 이물질을 제거하는 퍼지밸브(Purge valve);를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 웨이퍼 증착용 가스공급장치는 액화가스가 캐비닛 내부에 공급/저장될 뿐 아니라 버블러에 의해 공급된 운반가스에 의해 액화가스가 기화되기 때문에 캐비닛 내부에서 액체가스의 공급/저장 및 기화가 이뤄짐에 따라 설치 공간을 줄일 수 있고, 공정시간을 단축할 수 있을 뿐 아니라 가동률을 높일 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 웨이퍼 증착용 가스공급장치는 액화가스가 공급/저장된 캐비닛 내부에 액화가스를 기화시키는 버블러를 일체로 구성하기 때문에 금속배관의 길이를 단축시키고, 캐비닛과 연결된 배관과 연통되는 퍼지밸브가 구비되기 때문에 금속 배관 내의 부식 등으로 인한 이물질이 생기더라도 손쉽게 배출/관리할 수 있어 웨이퍼 품질을 높일 수 있을 뿐 아니라 웨이퍼 품질을 균일하게 유지시킬 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 웨이퍼 증착용 가스공급장치와 증착장비가 간략하게 도시된 도면.
도 2는 본 발명에 따른 웨이퍼 증착용 가스공급장치가 간략하게 도시된 측단면도.
도 3은 본 발명에 따른 웨이퍼 증착용 가스공급장치의 배관들이 간략하게 도시된 평단면도.
이하에서는, 본 실시예에 대하여 첨부되는 도면을 참조하여 상세하게 살펴보도록 한다. 다만, 본 실시예가 개시하는 사항으로부터 본 실시예가 갖는 발명의 사상의 범위가 정해질 수 있을 것이며, 본 실시예가 갖는 발명의 사상은 제안되는 실시예에 대하여 구성요소의 추가, 삭제, 변경 등의 실시변형을 포함한다고 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 웨이퍼 증착용 가스공급장치와 증착장비가 간략하게 도시된 도면이다.
본 발명에 따른 가스공급장치(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 증착장비(200)와 연결되며, 웨이퍼의 표면을 화학적 증착시키는 가스를 기화시켜 공급한다. 이때, 상기 가스공급장치(100)는 증착 재료로 사용되는 액화가스가 공급/저장되면, 운반가스에 의해 버블링됨에 따라 기화가스로 기화되는 것이 한 공간에서 이루어지도록 한다.
도 2는 본 발명에 따른 웨이퍼 증착용 가스공급장치가 간략하게 도시된 측단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 웨이퍼 증착용 가스공급장치의 배관들이 간략하게 도시된 평단면도이다.
상기 가스공급장치(100)는 도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이 캐비닛(110)과, 액화가스 공급유로(120)와, 기화가스 공급유로(130)와, 기화수단(140)과, 퍼지유로(150)를 포함할 수 있다.
상기 캐비닛(110)은 웨이퍼 증착용 액화가스가 저장될 뿐 아니라 기화되는 공간을 제공할 수 있으며, 밀폐된 공간이다. 이때, 상기 캐비닛(110)은 상부에 액화가스가 공급/저장되고, 하부에 기화가스로 변환되도록 구성될 수 있으며, 그 사이에 별도의 금속 배관이 설치되지 않는다.
상기 액화가스 공급유로(120)는 상기 캐비닛(110)의 상부에 연결되고, 웨이퍼를 화학적 증착시키는 가스가 액화 상태로 상기 캐비닛(110) 내부로 유입될 수 있도록 한다. 이때, 상기 액화가스 공급유로(120)에는 액화가스의 공급을 조절할 수 있는 액화가스 공급밸브(121)가 구비된다.
상기 기화가스 공급유로(130)는 상기 액화가스 공급유로(120)와 나란히 상기 캐비닛(110)의 상부에 연결되며, 웨이퍼를 화학적 증착시키는 가스가 기화 상태로 상기 캐비닛(110) 외부로 유출된 다음, 상기 증착장비(200 : 도 1에 도시)로 공급될 수 있도록 한다. 이때, 상기 기화가스 공급유로(130)에는 기화가스의 유동을 조절할 수 있는 기화가스 공급밸브(131)가 구비된다.
상기 기화수단(140)은 액화가스를 보다 효과적으로 기화시킬 수 있도록 상기 캐비닛(110) 하부에 구비되며, 버블러(141)와, 운반가스 공급유로(142)를 포함할 수 있다. 상세하게, 상기 버블러(141)는 상기 캐비닛(110) 하부에 내장되며, 소정의 공간에서 운반가스의 압력을 조절하여 액화가스 내부로 주입되도록 구성될 수 있다. 이와 같은, 버블러(141)는 통상적인 구성으로 구성될 수 있으며, 공지된 기술이기 때문에 자세한 설명은 생략하다. 또한, 상기 운반가스 공급유로(142)는 액화가스에 버블링할 수 있는 운반가스가 공급되는 유로로써, 상기 캐비닛(110) 하부에 상기 버블러(141)와 연결될 수 있으며, 운반가스 공급을 조절할 수 있는 밸브가 포함될 수 있다.
상기 퍼지유로(150)는 상기 액화가스 공급유로(120)와 기화가스 공급유로(130)와 연통되도록 구성되며, 상기 액화가스 공급밸브(121)와 기화가스 공급밸브(131)에 누적된 이물질을 배출시킬 수 있다. 이때, 상기 퍼지유로(150)는 상기 액화가스 공급밸브(121)와 기화가스 공급밸브(131)의 오염을 방지하기 위하여 퍼지(purge)가 진행될 수 있도록 하는 퍼지밸브(151)가 구비될 수 있다. 물론, 상기 퍼지유로(150) 및 밸브(151)는 상기 액화가스 공급유로(120)와 기화가스 공급유로(130)와 모두 연통되지만, 실제 증착장비로 공급되는 기화가스가 오염되는 것을 방지하기 위하여 구비되며, 상기 기화가스 공급유로(130) 및 밸브(131)에 쌓인 이물질과 기화가스를 일정시간 동안 배출시키도록 작동될 수 있다.
상기와 같이 구성된 웨이퍼 증착용 가스공급장치는 액화가스 및 기화가스로 삼염화실란(TSC)을 사용하며, 운반가스로 비교적 안정적인 수소(H2)를 사용할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 웨이퍼 증착용 가스공급장치에 의해 웨이퍼 증착용 가스가 공급되는 작동 일예를 살펴보면, 다음과 같다.
먼저, 상기 액화가스 공급밸브(121)가 개방되면, 액화가스가 상기 액화가스 공급유로(120)를 따라 상기 캐비닛(110)에 공급/저장되고, 일정 용량 이상으로 저장되면, 상기 액화가스 공급밸브(121)가 닫힌다. 이때, 안정적인 작동이 가능하기 위하여 상기 캐비닛(110)에 일정 용량 이상으로 액체가스가 공급되는 것이 바람직하다.
다음, 상기 운반가스 공급유로(142)를 통하여 운반가스가 상기 캐비닛(110) 내부의 버블러(141)로 유입되면, 상기 버블러(141)의 작동에 따라 운반가스가 상기 캐비닛(141) 내부의 액화가스로 공급되고, 버블링하여 기화시킨다. 따라서, 상기 캐비닛(141) 내부에서 액화가스가 바로 기화됨에 따라 별도의 배관을 생략할 수 있어 설치 공간을 줄일 수 있으며, 액화가스가 상기 버블러(141)로 이동/공급되는 시간을 줄일 수 있어 가동률을 높일 수 있다.
다음, 상기 기화가스 공급밸브(131)가 개방되면, 기화가스가 상기 기화가스 공급유로(130)를 따라 상기 증착장비(200 : 도 1에 도시)로 공급된 다음, 상기 증착장비(200 : 도 1에 도시) 내부에서 웨이퍼의 표면에 화학적 증착이 일어나게 된다.
한편, 상기 캐비닛(110)의 교체 작업이 이루어지는 경우, 상기 액화가스 공급밸브(121), 기화가스 공급밸브(131) 및 퍼지밸브(151)가 모두 대기 중에 노출되며, 원치 않는 파우더 등의 이물질이 상기 밸브들(121,131,151) 및 이들이 설치된 배관들(120,130,150)에 유입될 수 있다. 따라서, 상기 캐비닛(110)의 교체 작업 이후, 이물질을 배출시키기 위하여 상기 퍼지밸브(151)를 개방하면, 상기 기화가스 공급유로(130) 및 밸브(131)에 쌓인 이물질과 기화가스가 상기 퍼지유로(150)를 통하여 외부로 배출될 수 있으며, 손쉽게 배관에 쌓일 수 있는 이물질을 배출/관리할 수 있다.
이와 같이 퍼지가 이루어진 후, 상기 액화가스 공급밸브(121)와 퍼지밸브(151)는 닫힌 상태를 유지하고, 상기 기화가스 공급밸브(131)만 개방되도록 작동되면, 이후에 진행되는 증착 공정에서 깨끗한 기화가스를 상기 기화기스 공급유로(130)를 통하여 상기 증착장비(200 : 도 1에 도시)로 공급할 수 있어 웨이퍼 품질을 향상시킬 뿐 아니라 균일하게 유지시킬 수 있다.
본 발명에 따른 웨이퍼 증착용 가스공급장치는 배관을 생략함으로써, 제한된 공간에 바람직하게 사용할 수 있으며, 가스공급 및 기화가 한 공간에서 이뤄지도록 함으로써, 공정시간을 단축할 뿐 아니라 가동률을 높일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 웨이퍼 증착용 가스공급장치는 배관에 이물질을 손쉽게 배출/관리함으로써, 사용의 편의성을 증대시킬 수 있고, 기화가스에 의해 증착되는 웨이퍼 품질을 향상시키는 동시에 웨이퍼 품질을 균일하게 유지시킬 수 있다.
110 : 캐비닛 120 : 액화가스 공급유로
130 : 기화가스 공급유로 140 : 기화수단
150 : 퍼지유로

Claims (8)

  1. 웨이퍼의 표면을 증착시키는 기화가스를 증착 장비로 공급하는 웨이퍼 증착용 가스공급장치에 있어서,
    액화가스가 저장된 캐비닛;
    상기 캐비닛에 액화가스를 주입하는 액화가스 공급유로 및 밸브;
    상기 캐비닛에 구비되고, 액화가스를 기화가스로 변환시키는 기화수단; 및
    상기 캐비닛으로부터 기화가스를 상기 증착장비로 공급하는 기화가스 공급유로 및 밸브;를 포함하는 웨이퍼 증착용 가스공급장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 액화가스 주입밸브와 기화가스 주입밸브와 연통되고, 상기 밸브들 상에 이물질을 제거하는 퍼지밸브(Purge valve);를 더 포함하는 웨이퍼 증착용 가스공급장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 액화가스 공급유로와 기화가스 공급유로는 상기 캐비닛의 상단에 나란히 구비되고,
    상기 액화가스와 기화가스는 삼염화실란(TCS)인 웨이퍼 증착용 가스공급장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기화수단은,
    상기 캐비닛에 운반가스를 공급하는 운반가스 공급유로와,
    상기 캐비닛에 내장되고, 상기 운반가스 공급유로를 통해 공급된 운반가스가 액화가스를 버블링하여 기화가스로 변환시키는 버블러를 포함하는 웨이퍼 증착용 가스공급장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 운반가스는 수소(H2)가스인 웨이퍼 증착용 가스공급장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 버블러는 상기 캐비닛 하부에 내장된 웨이퍼 증착용 가스공급장치.
  7. 웨이퍼의 표면을 증착시키는 기화가스를 증착 장비로 공급하는 웨이퍼 증착용 가스공급장치에 있어서,
    액화가스가 저장된 캐비닛;
    상기 캐비닛에 삼염화실란(TCS)을 액화 상태로 주입하는 액화가스 공급유로 및 밸브;
    상기 캐비닛에 수소(H2)를 공급하는 수소 공급유로;
    상기 캐비닛 하부에 내장되고, 상기 수소 공급유로를 통해 공급된 수소가 액화 삼염화실란(TCS)을 버블링하여 기화시키는 버블러; 및
    상기 캐비닛으로부터 기화된 삼염화실란(TCS) 가스를 상기 증착장비로 공급하는 기화가스 공급유로 및 밸브;를 포함하는 웨이퍼 증착용 가스공급장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 액화가스 주입밸브와 기화가스 주입밸브와 연통되고, 상기 밸브들 상에 이물질을 제거하는 퍼지밸브(Purge valve);를 더 포함하는 웨이퍼 증착용 가스공급장치.
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