KR20150118552A - Cvd-반응기에서의 배기 가스 정화를 위한 장치 및 방법 - Google Patents

Cvd-반응기에서의 배기 가스 정화를 위한 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반응기(3)를 갖는 장치와 관련이 있으며, 상기 반응기(3) 내로 서로 상이한 공정 단계들에서 서로 상이한 공정 가스들이 공급될 수 있고, 상기 반응기는 배기 가스 라인(5)을 포함하며, 상기 배기 가스 라인을 통해 서로 상이한 공정 단계들에서 서로 상이한 배기 가스들이 상기 반응기(3)로부터 외부로 배출될 수 있고, 상기 장치는 밸브 어셈블리(11, 21)에 의해 배기 가스 라인(5)에 유동 연결 가능한 동시에 상기 배기 가스 라인으로부터 분리 가능한 제 1 배기 가스 장치 및 제 2 배기 가스 장치(10, 20)를 갖고, 각각 서로 상이한 공정 단계들에서 생성된 배기 가스를 처리하기 위한 정화 부재(18, 28)를 갖고, 상기 밸브 어셈블리(11, 21)와 각각의 정화 부재(18, 28) 사이에 배치된 보상 가스 공급용 가스 공급 장치(12, 22)를 가지며, 각각 상기 배기 가스 장치(10, 20) 내의 각각의 전체 압력(PF, PT)을 측정하기 위한 압력 센서(13, 23)를 갖고, 이때 조절 장치(9)가 제공되어 있고, 상기 조절 장치의 조절 변수는 상기 2개의 배기 가스 장치(10, 20) 내의 전체 압력(PF와 PT) 사이의 압력차이며, 그리고 상기 조절 장치는, 상기 압력차가 적어도 밸브 어셈블리(11, 21)의 전환시 영으로 조절되도록 설계되어 있다.

Description

CVD-반응기에서의 배기 가스 정화를 위한 장치 및 방법 {DEVICE AND METHOD FOR EXHAUST GAS PURIFICATION AT A CVD-REACTOR}
본원 발명은 CVD-반응기에서의 배기 가스 정화를 위한 장치 및 방법에 관한 발명이다.
선행 기술에는 반응기를 갖고, 상기 반응기 내로 서로 상이한 공정 단계들에서 서로 상이한 공정 가스들이 공급될 수 있는 장치들 또는 반응기 내에 서로 상이한 공정 단계들에서 서로 상이한 공정 가스들이 공급되는 방법이 공지되어 있다. 이와 같은 방식으로, 미국 특허 출원서 US 7,647,886 B2호는 공정 챔버를 포함하고, 상기 공정 챔버 내로 다수의 가스원으로부터 서로 상이한 공정 단계들에서 서로 상이한 공정 가스들이 공급된다. 상기 공정 가스들은 가스 유입 부재를 통해 공정 챔버 내로 유입된다. 상기 공정 챔버 내에는 가열된 서셉터 상에 기판이 위치하고, 상기 기판은 코팅되어야 한다. 이 경우, 공정 가스들은 특히 열분해 방식으로(pyrolytic) 분류되어 코팅 및 배기 가스를 형성한다. 상기 배기 가스는 배기 가스 라인을 통해 공정 챔버로부터 배출되고, 이 경우 배기 가스 정화 장치를 지칭하는 제 1 배기 가스 장치 내에서 정화된다. 공정 가스들의 벽으로부터 기생층(parasitic layer)들을 에칭 제거하는 제 2 공정 가스, 예를 들어 정화 가스를 사용하는 경우, 마찬가지로 배기 가스 정화 장치를 지칭하는 제 2 배기 가스 장치를 사용한다. 상기 2개의 배기 가스 정화 장치는 서로 상이한 정화 부재들을 구비하고, 상기 정화 부재들 내에서는 각각 배기 가스 또는 반응 생성물이 걸러진다(filter out).
미국 특허 출원서 US 2007/0207625 A1호에는 2개의 배기 가스 장치를 포함하는 장치가 기술된다. 2개의 배기 가스 장치 각각은 펌프 및 스크러버(scrubber) 형태의 가스 정화기를 구비한다. 상기 장치의 경우, 2개의 배기 가스 장치 내로 세척 가스가 공급될 수 있다.
미국 특허 출원서 US 2012/0304930 A1호에는 각각 콜드 트랩(cold trap) 및 압력 조절 밸브를 포함하고 서로 나란히 평행하게 배치된 2개의 배기 가스 장치가 사용되는 장치 또는 방법이 공지되어 있다.
미국 특허 출원서 US 2013/0237063 A1호도 2개의 펌프 및 공동의 정화 장치를 포함하는 배기 가스 정화 장치의 어셈블리를 기술한다.
미국 특허 출원서 US 4,817,557은 CVD-공정을 실시하기 위한 공정 챔버 어셈블리를 기술하며, 이때 배기 가스 라인 내에 질량 유량 조절기(mass flow controller)를 통해 밸러스트 가스(ballast gas)가 공급될 수 있고, 펌프 어셈블리의 흡입 용량이 고정값에 유지되어 있는 경우 상기 밸러스트 가스에 의해서 공정 챔버 내의 전체 압력이 변경 또는 조절될 수 있다.
CVD-반응기의 작동시 가스 유입 부재를 통해 공정 가스가 상기 CVD-반응기의 공정 챔버 내로 공급된다. 상기 공정 가스는 상호 반응하는 개별 가스들로 구성될 수 있다; 예컨대 공정 가스는 금속 유기 Ⅲ-성분 및 Ⅲ-수소화물을 포함할 수 있다. 예를 들어 상기 공정 챔버 내로 유기 금속 갈륨 화합물, 유기 금속 인듐 화합물 또는 유기 금속 알루미늄 화합물이 공급될 수 있다. Ⅲ-Ⅴ-층들을 증착하기 위해 추가로 수소화물, 예컨대 아르신, 포스핀 또는 암모니아가 공급된다. 화학적 반응 생성물들은 공정 챔버 내의 가열된 서셉터 상에 있는 기판상에 바람직하게 단결정 층(single crystalline layer)을 형성한다. 가스 형태의 반응 생성물들 또는 분류되지 않은 공정 가스들도 배기 가스 라인을 통해 기밀성(gas-tight) 반응기 내부에 위치하는 공정 챔버로부터 배출된다. 성장 단계 동안에 제 1 배기 가스 장치는 배기 가스 라인에 의해 제 1 정화 부재, 예컨대 입자 필터에 연결되어 있다. 상기 입자 필터에서는, 공정 챔버 또는 가스 배출관 내에서 공정 가스들의 반응에 의해 상호 간에 형성되는 입자들이 걸러진다. 증착 공정 동안에는 하나 또는 다수의 기판 상에만 층이 형성되지 않는다. 공정 챔버들의 벽 상에, 그리고 특히 가열된 서셉터 표면에서 기판들에 의해 덮이지 않은 지점들 상에도 기생층들이 형성된다. 코팅 단계 후에 실시되는 정화 단계에서는 기판들이 공정 챔버로부터 제거된 다음에 정화 가스가 상기 공정 챔버 내로 유입된다. 일반적으로 상기 정화 가스로 염소가 고려된다. 상기 정화 가스에 의해 공정 챔버의 벽들의 표면 또는 서셉터의 표면상의 기생층들이 제거된다. 배기 가스 라인을 통해서는 상기 정화 가스와 기생층들 사이의 반응 생성물, 즉 예컨대 염화갈륨만 흐르는 것이 아니라, Cl2도 흐른다. 상기 정화 가스와 필터 내의 잔류물들이 반응하는 것을 방지하기 위해 또는 상기 정화 가스를 배기 가스 흐름으로부터 제거하기 위해, 밸브 어셈블리에 의해 제 1 배기 가스 장치가 배기 가스 라인으로부터 분리된다. 상기 밸브 어셈블리에 의해서 제 2 배기 가스 장치가 배기 가스 라인에 연결되는데, 상기 제 2 배기 가스 장치 내에는 제 2 정화 부재가 배치되어 있다. 정화 가스를 냉각하기 위해, 예를 들어 77°K로 냉각된 콜드 트랩이 사용될 수 있다. 상기 유형의 방법 또는 상기 유형의 장치에서는 밸브 어셈블리에 의해 교대로 제 1 배기 가스 장치가 배기 가스 라인에 연결되거나 제 2 배기 가스 장치가 배기 가스 라인에 연결된다. 그러나 전환시에는 혼선(crosstalk)이 야기될 수 있다. 상기 사실은, 예를 들어 염소 가스가 증착 공정에서 공정 가스를 정화하기 위해 사용되는 배기 가스 정화 장치 내로 침투하거나, 또는 NH3가 정화 가스를 냉각하기 위해 사용되는 배기 가스 정화 장치 내로 유입된다는 것을 의미한다. 2가지 경우에서 상기 상황은 Cl과 NH3의 NH4Cl으로의 반응을 야기하며, 그 결과 정화 부재들의 유효 수명은 감소한다. 상기 유형의 상호 오염(cross contamination)은, 선행 기술에 속하는 장치에서 안전상의 이유로 밸브 어셈블리의 전환시 순간적으로, 각각의 배기 가스 장치를 배기 가스 라인에 연결하는 2개의 스톱 밸브(stop valve)가 모두 개방된 경우에 발생한다.
본 발명의 과제는 CVD-장치의 배기 가스 정화를 위한 장치 또는 방법을 사용에 바람직하게 개선하는 것이다.
상기 과제는 우선 반응기를 갖는 장치에 의해 해결되며, 상기 반응기 내로 서로 상이한 공정 단계들에서 서로 상이한 공정 가스들이 공급될 수 있고, 상기 반응기는 배기 가스 라인을 포함하며, 상기 배기 가스 라인을 통해 서로 상이한 공정 단계들에서 서로 상이한 배기 가스들이 상기 반응기로부터 외부로 배출될 수 있고, 상기 장치는 밸브 어셈블리에 의해 배기 가스 라인에 유동 연결 가능한 동시에 상기 배기 가스 라인으로부터 분리 가능한 제 1 배기 가스 장치를 갖고, 서로 상이한 공정 단계들 중 제 1 공정 단계에서 생성된 배기 가스를 처리하기 위한 제 1 정화 부재를 갖고, 상기 밸브 어셈블리와 상기 제 1 정화 부재 사이에 배치된 제 1 보상 가스 공급용 제 1 가스 공급 장치를 가지며, 상기 제 1 배기 가스 장치 내의 전체 압력을 측정하기 위한 제 1 압력 센서, 그리고 특히 상기 제 1 보상 가스의 질량 유량을 조정하기 위한 제 1 질량 유량 조절기를 갖고, 밸브 어셈블리에 의해 배기 가스 라인에 유동 연결 가능한 동시에 상기 배기 가스 라인으로부터 분리 가능한 제 2 배기 가스 장치를 가지며, 서로 상이한 공정 단계들 중 제 2 공정 단계에서 생성된 배기 가스를 처리하기 위한 제 2 정화 부재를 갖고, 상기 밸브 어셈블리와 상기 제 2 정화 부재 사이에 배치된 제 2 보상 가스 공급용 제 2 가스 공급 장치를 가지며, 상기 제 2 배기 가스 장치 내의 전체 압력을 측정하기 위한 제 2 압력 센서, 그리고 특히 상기 제 2 보상 가스의 질량 유량을 조정하기 위한 제 2 질량 유량 조절기를 갖고, 이때 조절 장치가 제공되어 있고, 상기 조절 장치의 조절 변수는 상기 제 1 배기 가스 장치 내의 전체 압력과 상기 제 2 배기 가스 장치 내의 전체 압력 사이의 압력차이며, 그리고 상기 조절 장치는, 상기 압력차가 밸브 어셈블리의 전환시 우선 영(zero)으로 조절되도록 설계되어 있다.
또한, 상기 과제는 반응기를 작동하기 위한 방법 또는 데이터 메모리 내에 저장된 제어 프로그램에 의해 해결되며, 상기 반응기 내로 서로 상이한 공정 단계들에서 서로 상이한 공정 가스들이 공급되고, 서로 상이한 공정 단계들에서 서로 상이한 배기 가스들이 배기 가스 라인을 통해 상기 반응기로부터 외부로 배출되며, 이때 제 1 공정 단계에서 제 1 배기 가스 장치가 밸브 어셈블리에 의해 배기 가스 라인에 유동 연결되어 있고 그리고 적어도 제 2 배기 가스 장치는 상기 배기 가스 라인으로부터 분리되어 있으며, 이때 제 1 배기 가스는 상기 제 1 배기 가스 장치의 제 1 정화 부재에 의해 처리되고, 그리고 상기 밸브 어셈블리와 상기 제 1 정화 부재 사이에 있고 특히 제 1 질량 유량 조절기를 포함하는 제 1 가스 공급 장치에 의해 제 1 보상 가스가 공급되며, 제 1 압력 센서에 의해 상기 제 1 배기 가스 장치 내의 전체 압력이 측정되고, 이때 제 2 공정 단계에서 제 2 배기 가스 장치가 밸브 어셈블리에 의해 배기 가스 라인에 유동 연결되어 있고 그리고 적어도 상기 제 1 배기 가스 장치는 상기 배기 가스 라인으로부터 분리되어 있으며, 이때 제 2 배기 가스는 상기 제 2 배기 가스 장치의 제 2 정화 부재에 의해 처리되고, 그리고 상기 밸브 어셈블리와 상기 제 2 정화 부재 사이에 있고 특히 제 2 질량 유량 조절기를 포함하는 제 2 가스 공급 장치에 의해 제 2 보상 가스가 공급되며, 제 2 압력 센서에 의해 상기 제 2 배기 가스 장치 내의 전체 압력이 측정되고, 이때 조절 장치에 의해 상기 제 1 배기 가스 장치 내의 전체 압력과 상기 제 2 배기 가스 장치 내의 전체 압력 사이의 압력차가 밸브 어셈블리의 전환시 우선 영으로 조절된다. 본 발명의 바람직한 일 변형예에는 공정 챔버 내의 전체 압력을 측정할 수 있는 압력 센서가 제공되어 있다. 또한, 배기 가스 장치들 중 하나의 배기 가스 장치를 통하여 공정 챔버를 배기할 수 있는 적어도 하나의 진공 펌프가 제공되어 있다. 흐름 방향으로 상기 적어도 하나의 진공 펌프의 앞쪽에는 스로틀 밸브(throttle valve)가 위치한다. 상기 스로틀 밸브는 조절 장치에 의해 구동되는 서보 모터(servomotor)를 구비한다. 상기 서보 모터에 의해 상기 스로틀 밸브의 개구 횡단면, 그리고 그에 따라 펌프 용량(pump capacity)이 변경될 수 있다. 공정 단계 동안에 압력 센서에 의해 측정된 공정 챔버 내부의 전체 압력은 예컨대 스로틀 밸브의 상태를 변경함으로써 목표값으로 조절된다. 그러나 공정 챔버 내의 전체 압력을 조절하기 위해, 본 출원서에서 밸러스트 가스로서 작용하는 보상 가스의 질량 유량이 사용될 수도 있다. 전술된 방법은 적어도 하나의 공정 단계에서 다음의 공정 단계로의 전환 동안에 적용된다. 전환 단계 개시시 스로틀 밸브의 상태를 변경함으로써 그리고/또는 2개의 배기 가스 장치 내로 흐르는 보상 가스 또는 밸러스트 가스의 질량 유량을 변경함으로써 상기 2개의 배기 가스 장치의 전체 압력들이 공동의 값으로 조절된다. 이와 같은 상황은, 하나의 배기 가스 장치가 개방된 스톱 밸브에 의해 가스 배출관에 연결되어 있고 다른 하나의 배기 가스 장치는 폐쇄된 스톱 밸브에 의해서 배기 가스 라인으로부터 분리되어 있는 작동 상태 동안에 이루어진다. 2개의 배기 가스 장치 내의 전체 압력들이 안정화된 후에, 지금까지 폐쇄되었던 스톱 밸브가 개방됨으로써, 결과적으로 2개의 배기 가스 장치는 모두 배기 가스 라인에 유동 연결된다. 공동의 값에 유지되어 있는 2개의 배기 가스 장치 내의 전체 압력으로 인해, 선행 기술에서 방해 요소였던 횡방향 흐름(transverse flow)이 발생하지 않는다. 그럼에도 불구하고 공정 챔버가 중단 없이 배기 되도록 보장되는데, 그 이유는 어느 시점에도 모든 스톱 밸브가 폐쇄되어 있지는 않기 때문이다. 예를 들어 제 2 배기 가스 장치의 스톱 밸브가 개방되고 조금 후에 제 1 배기 가스 장치의 스톱 밸브는 폐쇄된다. 후속하는 공정 단계에서는 공정 챔버 내의 전체 압력을 목표값에 유지하기 위해 조절 장치가 재차 상기 공정 챔버 내의 전체 압력을 측정하는 압력 센서와 상호작용한다. 스톱 밸브들이 일반적으로 100퍼센트의 밀봉 상태를 보장하지 않기 때문에, 특히 제 1 보상 가스 및/또는 제 2 보상가스의 질량 유량을 변경함으로써 2개의 배기 가스 장치 내의 전체 압력들 사이의 압력차가 공정 단계들 동안에도 최대한 일정하게 유지된다. 배기 가스 라인으로부터 분리된 배가 가스 장치에서, 압력 조절은 공급된 보상 가스의 질량 유량을 변경함으로써 이루어질 수 있다. 상기 보상 가스로는 바람직하게 불활성 가스, 예컨대 질소가 고려된다. 그러나 수소 또는 적합한 희가스(noble gas)가 사용될 수도 있다. 상기 보상 가스의 공급은 밸브 어셈블리와 각각의 정화 부재 사이에 있는 배기 가스 부재의 영역에서 이루어진다. 상기 영역에서는 바람직하게 전체 압력도 측정된다. 정화 부재로는 입자 필터가 고려될 수 있다. 그러나 콜드 트랩이 고려될 수도 있다. 바람직하게는 제 1 정화 부재가 입자 필터이고 제 2 정화 부재가 염소를 냉각하기 위한 콜드 트랩이다. 흐름 방향으로 정화 부재의 아래쪽에는 마찬가지로 압력 센서가 배치될 수 있다. 상기 압력 센서는 정화 부재 내의 압력 강하로 인해 전체 압력을 측정한다. 하나 또는 다수의 배기 가스 장치 각각은 스로틀 밸브를 포함할 수 있고, 상기 스로틀 밸브에 의해서 흐름 방향으로 이 스로틀 밸브 다음에 배치된 진공 펌프의 펌프 용량이 조절 가능하다. 배기 가스 장치 내부의 전체 압력을 조절하기 위해 스로틀 밸브는 고정된 밸브 상태에 유지될 수 있다. 이와 같은 상황은 펌프가 일정한 이송 용량으로 작용하도록 한다. 그러나 각각의 스로틀 밸브를 이용하여 전체 압력을 조절하고 일정한 밸러스트 유량을 배기 가스 장치 내로 공급하는 것도 가능하다. 본 발명의 바람직한 일 변형예에서는 전환 단계 개시시 아직은 배기 가스 라인으로부터 분리되었지만 전환 단계의 종료 시점에서 상기 배기 가스 라인에 연결되어야 하는 배기 가스 장치 내로 흐르는 보상 가스 유량이, 전환 단계 개시시 아직은 배기 가스 라인에 연결되어 있지만 전환 단계의 종료 후에는 상기 배기 가스 라인으로부터 분리될 배기 가스 장치를 통해 흐르는 가스 유량에 상응하는 값으로 증가한다. 2개의 배기 가스 장치는 각각 스로틀 밸브를 구비하며, 상기 스로틀 밸브에 의해서 공정 챔버 내의 전체 압력이 조정될 수 있다. 이 경우, 상기 2개의 스로틀 밸브는 폐쇄된 스톱 밸브의 개방 직전에 대략 동일한 밸브 상태를 갖는다. 따라서, 지금까지 폐쇄되었던 스톱 밸브의 개방 후에 그리고 지금까지 개방되었던 스톱 밸브의 폐쇄 후에는 이제 배기 가스 라인에 연결된 배기 가스 장치 내로 흐르는 보상 가스 유량이 단지 감소하기만 하면 되는데, 상기 공정은 스로틀 밸브의 조정 공정보다 더 빠르게 이루어질 수 있다. 이와 같은 상황은, 스톱 밸브가 폐쇄되는 경우 공정 챔버 내부에서 단지 약간의 압력 상승만을 야기한다. 배기 가스 장치 내부의 전체 압력의 조절은 압력 센서 및 조절 장치를 이용하여 상기 전체 압력을 측정함으로써 이루어지는데, 상기 조절 장치는 보상 가스의 질량 유량을 질량 유량 조절기를 통해 변경시킨다. 본 발명의 일 변형예에서는 2개 또는 다수의 배기 가스 장치가 접속되어 있는 단 하나의 진공 펌프만이 제공되어 있을 수 있다. 또한, 각각의 배기 가스 장치가 개별적으로 진공 펌프를 포함하고, 이때 상기 진공 펌프는 흐름 방향으로 정화 부재의 앞쪽에 또는 아래쪽에 배치되어 있을 수 있다. 그러나 모든 경우에서 전체 압력은 흐름 방향으로 밸브 어셈블리의 바로 아래쪽에서 측정됨으로써, 결과적으로 상기 밸브 어셈블리의 모든 밸브가 개방된 상태에서 횡방향 흐름이 발생하지 않게 된다. 2개 또는 다수의 배기 가스 장치 각각은 개별적인 스톱 밸브를 포함할 수 있고, 상기 스톱 밸브는 밸브 어셈블리의 부분이다. 흐름 방향으로 스톱 밸브의 앞쪽에서 배기 가스 장치는 반응기의 배기 가스 라인에 연결되어 있다. 바람직하게는 스크러버 형태의 적어도 하나의 가스 정화기가 제공되어 있다. 진공 펌프들 또는 진공 펌프로부터 배출되는 각각의 가스 흐름을 정화하는 공동의 스크러버가 제공될 수 있다. 그러나 각각의 배기 가스 장치가 개별적으로 할당된 자체 스크러버를 가질 수도 있다. 또한, 각각의 배기 가스 장치가 스로틀 밸브를 포함할 수도 있다. 그러나 적어도 하나의 배기 가스 장치는 조정 가능한 스로틀 밸브가 아니라, 단지 고정 스로틀만을 가짐으로써, 결과적으로 이와 같은 배기 가스 시스템 내부의 전체 압력은 오로지 보상 가스를 통해서만 조정될 수도 있다.
본 발명의 실시예들은 다음에서 첨부된 도면들을 참조하여 설명된다.
도 1은 서로 평행하게 배치된 2개의 배기 가스 정화 장치(10, 20)를 갖는 제 1 실시예의 블록 다이어그램이고,
도 2는 서로 나란히 평행하게 배치된 3개의 배기 가스 정화 장치(10, 20, 30)를 갖는 도 1에 따른 제 1 실시예의 블록 다이어그램이며,
도 3은 흐름 방향으로 각각의 스로틀 밸브(15, 25)의 아래쪽에 공동의 진공 펌프(16)가 배치되어 있는 도 1에 따른 제 3 실시예의 블록 다이어그램이고,
도 4는 정화 부재들(18, 28)이 흐름 방향으로 진공 펌프들(16, 26)의 아래쪽에 배치되어 있는 본 발명의 제 4 실시예의 블록 다이어그램이며, 그리고
도 5는 단 하나의 조정 가능한 스로틀 밸브(15)만이 제공되어 있고, 배기 가스 정화 장치(20) 내에 고정값 스로틀(25)이 있는 제 5 실시예의 블록 다이어그램이다.
상기 실시예들은 CVD-성장 공정을 실시하는 경우 생성되는 상이한 배기 가스들을 정화하기 위한 배기 가스 정화 장치를 기술한다. 상기 CVD-성장 공정은 반응기(3) 내에서 발생한다. 상기 반응기(3)로는 외부에 대해 기밀하게 폐쇄된 하우징이 고려되고, 상기 반응기 내에는 가스 유입 부재(6)가 위치한다. 샤워 헤드 형태로 형성된 상기 가스 유입 부재(6)는 가스 배출 개구들을 갖고, 상기 가스 배출 개구들을 통해 가스원들(1, 2, 2')로부터 제공된 공정 가스들이 공정 챔버 내로 유입되며, 상기 공정 챔버의 바닥부는 가열된 서셉터(7)에 의해 형성된다. 상기 서셉터(7) 상에는 하나 또는 다수의 기판(8), 예를 들어 Ⅲ-Ⅴ-기판들 또는 Ⅳ-기판들, 예컨대 실리콘 기판들이 놓인다. 상기 기판들(8) 상에는 Ⅲ-Ⅴ-층들, 예를 들어 비화 갈륨-층들, 비화 인듐-층들, 인화 인듐-층들 또는 질화 갈륨-층들이 증착된다. 가장 일반적으로는 공정 챔버 내부에 갈륨, 인듐, 알루미늄, 인, 비소 및/또는 질소를 포함하는 층들이 증착된다. 추가로 상기 층들이 도펀트에 의해 도핑될 수 있다. 유기 금속 화합물 형태의 공정 가스들 또는 수소화물, 예컨대 NH3가 사용된다. 공정 가스들은 운반 가스와 함께 가스 유입 부재를 통해 공정 챔버 내로 유입된다. 상기 운반 가스로는 수소, 질소 또는 희가스가 사용될 수 있다.
하나 또는 다수의 상이한 화합물을 포함하는 층들을 기판들(8) 상에 증착한 후에 그리고 상기 기판들(8)을 공정 챔버로부터 제거한 후에 상기 공정 챔버는 정화되어야 한다. 상기 목적을 위해 정화 가스가 공정 챔버 내로 공급된다. 전형적인 정화 가스는 염소이다. 상기 정화 가스는 운반 가스와 함께 공정 챔버 내로 공급된다. 염소를 사용하는 경우 운반 가스로는 특히 질소가 적용된다.
공정 가스들 또는 배기 가스들은 배기 가스 라인(5)을 통해 반응기(3)로부터 외부로 배출된다. 배기 가스 라인 내부 또는 공정 챔버 내부의 전체 압력(PR)을 측정하기 위해, 상기 배기 가스 라인(5) 내에는 압력 센서(4)가 위치한다. 상기 배기 가스 라인(5)은 제 1 배기 가스 장치(10)의 제 1 스톱 밸브(11)로 분기한다. 상기 배기 가스 장치는 입자 필터 형태의 정화 부재(18)를 포함하는 배기 가스 정화 장치를 지칭한다. 흐름 방향으로 상기 제 1 스톱 밸브(11)의 바로 아래쪽에는 보상 가스, 예컨대 N2를 공급하기 위한 가스 공급 지점(12)이 위치한다. 상기 보상 가스의 질량 유량은 질량 유량 조절기(12')를 통해 조절 가능하다. 흐름 방향으로 상기 스톱 밸브(11)의 바로 아래쪽, 즉 정화 부재(18)와 스톱 밸브(11) 사이에는 압력 센서(13)가 위치하며, 상기 압력 센서에 의해서 배기 가스 장치(10) 내부의 전체 압력(PF)이 측정될 수 있다. 상기 전체 압력은 흐름 방향으로 스톱 밸브(11)의 바로 아래쪽의 전체 압력을 지칭한다.
제 2 압력 센서(13')에 의해서 흐름 방향으로 정화 부재(18)의 아래쪽의 전체 압력(P'F)이 측정될 수 있다.
흐름 방향으로 상기 정화 부재(18)의 아래쪽에는 조정 가능한 스로틀 밸브(15)가 위치하고, 상기 스로틀 밸브에 의해서 흐름 방향으로 이 스로틀 밸브(15)의 아래쪽에 배치된 진공 펌프(16)의 흡입 용량이 조정 가능하다. 흐름 방향으로 상기 진공 펌프(16)의 아래쪽에는 가스 정화기로서 스크러버(17)가 위치한다.
추가로 배기 가스 라인(5)은 제 1 배기 가스 장치(10)와 유사한 구조를 갖는 제 2 배기 가스 장치(20)로 분기한다. 상기 제 2 배기 가스 장치는 제 2 스톱 밸브(21) 및 흐름 방향으로 상기 스톱 밸브(21)의 바로 아래쪽에 배치된 제 2 보상 가스 공급용 제 2 공급 지점(22)을 구비하고, 상기 제 2 보상 가스의 질량 유량은 제 2 질량 유량 조절기(22')를 통해 조정된다. 제 2 압력 센서(23)에 의해서는 흐름 방향으로 상기 제 2 스톱 밸브(21)의 바로 아래쪽의 전체 압력(PT)이 측정된다. 스톱 밸브(11)과 무관하게 작동될 수 있는 스톱 밸브(21)에 의해 상기 제 2 배기 가스 장치(20)는 배기 가스 라인(5)에 연결될 수 있거나 또는 상기 배기 가스 라인(5)으로부터 분리될 수 있다.
정화 가스를 냉각하기 위해 상기 제 2 배기 가스 장치(20)는 77°K로 냉각될 수 있는 콜드 트랩 형태의 제 2 정화 부재(28)를 구비한다. 배기 가스 장치(20) 내부의 전체 압력(P'T)을 측정하기 위해, 흐름 방향으로 상기 제 2 정화 부재(28)의 아래쪽에는 추가의 압력 센서(23')가 있다.
제 2 진공 펌프(26)의 펌프 용량을 조정하기 위해, 흐름 방향으로 상기 제 2 진공 펌프(26)의 앞쪽에는 조정 가능한 스로틀 밸브(25)가 위치한다. 흐름 방향으로 상기 제 2 진공 펌프의 아래쪽에는 제 2 스크러버(27)가 위치한다.
증착 공정 동안에 제 2 스톱 밸브(21)는 폐쇄되어 있고 제 1 스톱 밸브(11)는 개방되어 있음으로써, 결과적으로 특히 NH3를 함유하는 배기 가스는 배기 가스 라인(5)을 통해 제 1 배기 가스 정화 장치(10) 내로 흐른다. 배기 가스 흐름 내에 존재하는 입자들은 입자 필터(18)에서 걸러진다. 분류되지 않은 잔류 가스는 진공 펌프(16)를 통과하여 가스 정화기(17) 내로 도달한다. 증착 공정 동안에 2개의 압력 센서(13, 23)는 제 1 배기 가스 장치(10) 및 제 2 배기 가스 장치(20) 내의 전체 압력을 통해 압력값들을 조절 장치(9)로 전달한다. 그 밖에, 상기 조절 장치(9)는 압력 센서로부터 공정 챔버 내부의 전체 압력(PR)을 얻는다. 스로틀 밸브(15)의 스로틀 플랩(throttle flap) 상태를 변경함으로써 공정 챔버 내의 전체 압력이 목표값에 유지된다.
증착 공정 후에는 전환 단계가 이루어진다. 상기 전환 단계는 스톱 밸브(11)를 폐쇄함으로써 제 1 배기 가스 장치(10)를 배기 가스 라인(5)으로부터 분리하고, 스톱 밸브(21)를 개방함으로써 제 2 배기 가스 장치(20)를 배기 가스 라인(5)에 연결하는 것을 목표로 한다.
전환 단계 개시시 압력 조절의 기준 변수가 변경된다. 공정 챔버 내의 전체 압력(PR) 대신에 이제 제 1 배기 가스 장치 내의 전체 압력(PF)이 일정한 값에 유지된다. 이와 같은 상황은 질량 유량 조절기(12')를 통해 공급된 보상 가스의 질량 유량을 변경함으로써 이루어지거나, 또는 스로틀 밸브(15)의 스로틀 플랩 상태를 변경함으로써 이루어진다.
전환 단계 개시시 공급 지점(22)의 질량 유량 조절기(22')를 통해 제 2 배기 가스 장치(20) 내로 공급되는 보상 가스의 질량 유량은, 제 1 배기 가스 장치(10)의 스로틀 밸브(15)를 통해 흐르는 유량에 상응하는 값으로 설정된다. 상기 상황은 보상 가스 흐름, 실질적으로는 반응기(3)의 공정 챔버를 통해서도 흐르는 질량 유량이 작은 경우에 해당된다. 이 경우, 제 2 배기 가스 장치(20) 내의 전체 압력(PT)은 제 1 배기 가스 장치(10)의 전체 압력(PF)으로 조절된다. 다른 말로 하면, 2개의 배기 가스 장치(10, 20) 내의 전체 압력들(PF, PT)은 동일한 값으로 조절된다.
상기 2개의 배기 가스 장치(10, 20) 내의 전체 압력들(PF, PT)이 안정화되는 즉시, 스톱 밸브(21)가 개방될 수 있다. 상기 밸브(21)가 완전히 개방되는 즉시, 제 1 배기 가스 장치(10)의 스톱 밸브(11)는 폐쇄된다. 따라서, 짧은 순간 동안에 2개의 배기 가스 장치(10, 20)가 모두 배기 가스 라인(5)에 유동 연결되어 있다. 양측에서의 전체 압력들의 독자성으로 인해, 단지 최소한의 오버플로(overflow)만이 야기된다.
제 1 배기 가스 장치의 제 1 스톱 밸브(11)의 폐쇄와 함께, 공급 지점(22)에서 제 2 배기 가스 장치(20) 내로 공급되는 보상 가스의 질량 유량은 최소한으로 감소함으로써, 결과적으로 밸브 어셈블리의 전환시, 즉 제 2 스톱 밸브(21)의 개방시 및 제 1 스톱 밸브(11)의 폐쇄시 2개의 스로틀 밸브(15, 25)의 상태가 실질적으로 동일하다.
압력 균등으로 인해, 전환시 횡방향 흐름이 발생하지 않는다. 공정 챔버의 정화시 사용되는 염소는 콜드 트랩(28)에서 냉각된다. 정화 공정 동안에 공급 지점(12)에서 보상 가스가 제 1 배기 가스 장치 내로 공급됨으로써 상기 제 1 배기 가스 장치(10) 내의 전체 압력은 제 2 배기 가스 장치(20) 내의 전체 압력값에 유지된다.
전환 공정의 종료 후에 제어 장치(9)는 기준 변수로서 재차 공정 챔버 내의 전체 압력을 삼고, 그 결과 압력 조절기(4)에 의해 측정된 압력(PR)은 스로틀 밸브(25)를 조절하기 위해 사용된다. 이 경우에도 상기 스로틀 밸브(25)를 일정한 값에 유지하고, 보상 가스의 질량 유량을 변경함으로써 압력을 조절하는 것이 가능하다.
정화 공정의 종료 후에 재차 전환 단계가 이루어지는데, 상기 전환 단계에서 우선 활성 배기 가스 장치(20) 내부의 전체 압력이 일정한 값으로 조절되고, 비활성 배기 가스 장치(10)의 전체 압력은 동일한 전체 압력값으로 조절된다. 압력 안정화가 달성된 후에, 즉 2개의 배기 가스 장치(10, 20) 내에 동일한 전체 압력이 존재하는 상태가 달성된 후에 비활성 배기 가스 장치의 스톱 밸브(1)가 개방되고 상기 스톱 밸브가 개방되는 즉시, 활성 배기 가스 장치(20)의 스톱 밸브(21)는 폐쇄된다. 후속하여 공정 챔버 내부의 전체 압력을 조절하기 위해 재차 교대가 이루어진다.
비활성 배기 가스 장치에서는 이 배기 가스 장치의 공급 지점들(22 또는 12)에서 공급되는 보상 가스의 질량 유량이 최솟값에 유지된다. 그러나 그럼에도 불구하고 조절 장치(9)에 의해서 상기 비활성 배기 가스 장치 내부의 전체 압력은 활성 배기 가스 장치 내의 전체 압력값에 유지된다.
도 2에 도시된 제 2 실시예에서는 도 1에 도시된 형성예에 제 3 배기 가스 정화 장치(30)가 추가되었고, 상기 제 3 배기 가스 정화 장치의 구조는 대체로 제 1 배기 가스 정화 장치(10)의 구조에 상응한다. 상기 제 3 배기 가스 장치(30)는 스톱 밸브들(11, 21)에 대해 평행하게 접속되어 있는 제 3 스톱 밸브(31)를 구비한다. 공급 지점(32)에서는 제 3 보상 가스의 질량 유량이 제 3 질량 유량 조절기(32')에 의해 조절되어 상기 배기 가스 장치(30) 내로 공급된다. 상기 제 3 배기 가스 장치(30)는 제 3 정화 부재(38)로서 입자 필터를 포함한다. 흐름 방향으로 상기 입자 필터(38)의 앞쪽에는 제 3 배기 가스 장치 내부의 전체 압력을 측정하기 위한 제 3 압력 센서(33)가 위치한다. 상기 제 3 압력 센서(33)는 자체 값을 조절 장치로 전달하고, 상기 조절 장치는 재차, 배기 가스 장치(30) 내부의 전체 압력이 다른 2개의 배기 가스 장치(10, 20)의 전체 압력에 상응하도록 제 3 질량 유량 조절기(32')를 구동 제어한다.
흐름 방향으로 상기 정화 부재(38)의 아래쪽에는 추가의 압력 센서(33')가 위치한다. 그 밖에, 흐름 방향으로 상기 정화 부재(38)의 아래쪽에는 제 3 진공 펌프(36)의 펌프 용량을 결정하는 제 3 스로틀 밸브(35)가 위치한다. 상기 제 3 스로틀 밸브(35) 또한 조정 가능하다. 흐름 방향으로 상기 제 3 진공 펌프(36)의 아래쪽에는 제 3 스크러버(37)가 위치한다.
도 3에 도시된 제 3 실시예에서는 제 1 실시예의 경우와는 다르게 단 하나의 진공 펌프(16)만이 사용된다. 유일한 상기 진공 펌프(16)는 흐름 방향으로 2개의 스로틀 밸브(15, 25)의 아래쪽에 배치되어 있다. 흐름 방향으로 상기 진공 펌프(16)의 아래쪽에는 공동의 스크러버(17)가 위치한다.
도 4에 도시된 제 4 실시예에서는 진공 펌프들(16, 26)이 흐름 방향으로 정화 부재들(18, 28)의 앞쪽에 위치하지만, 흐름 방향으로 가스 공급 지점들(12, 22)의 아래쪽에 위치한다. 본 도면에서 상기 진공 펌프들(16, 26)은 일정한 펌프 용량으로 펌핑한다. 본 도면에서 흐름 방향으로 스톱 밸브들(11, 21)의 아래쪽의 압력은 2개의 보상 가스의 질량 유량을 변경함으로써 조정된다.
도 4에 도시된 실시예는, 흐름 방향으로 진공 펌프(16)의 앞쪽 또는 흐름 방향으로 진공 펌프(26)의 앞쪽, 그러나 흐름 방향으로 전체 압력(PF 또는 Pt)이 측정되는 측정 지점들의 아래쪽에 스톱 밸브(11, 21)가 배치되어 있고, 상기 스톱 밸브를 이용하여 조절 장치(9)에 의해 전체 압력이 조절 가능하도록 변형될 수 있다.
도 5에 도시된 실시예에서는 단 하나의 조정 가능한 스로틀 밸브(15)만이 흐름 방향으로 유일한 진공 펌프(16)의 앞쪽에서 사용된다. 상기 스로틀 밸브(15)에 의해서는 실질적으로 단지 제 1 배기 가스 장치(10) 내의 전체 압력만이 영향을 받는다. 제 2 배기 가스 장치(20)는 고정값에 조정된 스로틀 밸브(25)를 구비한다. 본 도면에서도, 특히 배기 가스 라인(5)으로부터 분리된 배기 가스 장치 내의 전체 압력을 조정할 수 있기 위해 공급 지점들(12, 22)에서 조절기(9)에 의해 조절된 보상 가스가 공급된다.
언급된 실시예들은 출원서에 전체적으로 기술된 발명들을 설명하기 위해 이용되며, 상기 발명들은 적어도 다음의 특징 조합들에 의해 선행 기술을 각각 독립적으로 개선한다:
반응기(3)를 갖는 장치로서, 상기 반응기(3) 내로 서로 상이한 공정 단계들에서 서로 상이한 공정 가스들이 공급될 수 있고, 상기 반응기(3)는 배기 가스 라인(5)을 포함하며, 상기 배기 가스 라인을 통해 서로 상이한 공정 단계들에서 서로 상이한 배기 가스들이 상기 반응기(3)로부터 외부로 배출될 수 있고, 상기 장치는 밸브 어셈블리(11, 21)에 의해 배기 가스 라인(5)에 유동 연결 가능한 동시에 상기 배기 가스 라인으로부터 분리 가능한 제 1 배기 가스 장치(10)를 갖고, 서로 상이한 공정 단계들 중 제 1 공정 단계에서 생성된 배기 가스를 처리하기 위한 제 1 정화 부재(18)를 갖고, 상기 밸브 어셈블리(11, 21)와 상기 제 1 정화 부재(18) 사이에 배치된 제 1 보상 가스 공급용 제 1 가스 공급 장치(12)를 가지며, 상기 제 1 배기 가스 장치(10) 내의 제 1 전체 압력(PF)을 측정하기 위한 제 1 압력 센서(13)를 갖고, 그리고 밸브 어셈블리(11, 21)에 의해 배기 가스 라인(5)에 유동 연결 가능한 동시에 상기 배기 가스 라인으로부터 분리 가능한 제 2 배기 가스 장치(20)를 가지며, 서로 상이한 공정 단계들 중 제 2 공정 단계에서 생성된 배기 가스를 처리하기 위한 제 2 정화 부재(28)를 갖고, 상기 밸브 어셈블리(11, 21)와 상기 제 2 정화 부재(28) 사이에 배치된 제 2 보상 가스 공급용 제 2 가스 공급 장치(22)를 가지며, 상기 제 2 배기 가스 장치(20) 내의 제 2 전체 압력(PT)을 측정하기 위한 제 2 압력 센서(23)를 갖고, 이때 조절 장치(9)가 제공되어 있고, 상기 조절 장치의 조절 변수는 상기 제 1 배기 가스 장치(10) 내의 전체 압력(PF)과 상기 제 2 배기 가스 장치(20) 내의 전체 압력(PT) 사이의 압력차이며, 그리고 상기 조절 장치는, 상기 압력차가 적어도 밸브 어셈블리(11, 21)의 전환시 영으로 조절되도록 설계되어 있는 것을 특징으로 하는 장치를 설명한다.
반응기(3)를 작동하기 위한 방법 또는 제어 프로그램으로서, 상기 반응기 내로 서로 상이한 공정 단계들에서 서로 상이한 공정 가스들이 공급되고, 서로 상이한 공정 단계들에서 서로 상이한 배기 가스들이 배기 가스 라인(5)을 통해 상기 반응기(3)로부터 외부로 배출되며, 이때 제 1 공정 단계에서 제 1 배기 가스 장치(10)가 밸브 어셈블리(11, 21)에 의해 배기 가스 라인(5)에 유동 연결되어 있고 그리고 적어도 제 2 배기 가스 장치(20)는 상기 배기 가스 라인으로부터 분리되어 있으며, 이때 제 1 배기 가스는 상기 제 1 배기 가스 장치(10)의 제 1 정화 부재(18)에 의해 처리되고, 그리고 상기 밸브 어셈블리(11, 21)와 상기 제 1 정화 부재(18) 사이에 있고 특히 제 1 질량 유량 조절기(12')를 포함하는 제 1 가스 공급 장치(12)에 의해 제 1 보상 가스가 공급되며, 제 1 압력 센서(13)에 의해 상기 제 1 배기 가스 장치(10) 내의 전체 압력(PF)이 측정되고, 이때 제 2 공정 단계에서 제 2 배기 가스 장치(20)가 밸브 어셈블리(11, 21)에 의해 배기 가스 라인(5)에 유동 연결되어 있고 그리고 적어도 상기 제 1 배기 가스 장치(10)는 상기 배기 가스 라인으로부터 분리되어 있으며, 이때 제 2 배기 가스는 상기 제 2 배기 가스 장치(20)의 제 2 정화 부재(28)에 의해 처리되고, 그리고 상기 밸브 어셈블리(11, 21)와 상기 제 2 정화 부재(28) 사이에 있고 특히 제 2 질량 유량 조절기(22')를 포함하는 제 2 가스 공급 장치(22)에 의해 제 2 보상 가스가 공급되며, 제 2 압력 센서(23)에 의해 상기 제 2 배기 가스 장치(20) 내의 전체 압력(PT)이 측정되고, 이때 조절 장치(9)에 의해 상기 제 1 배기 가스 장치(10) 내의 전체 압력(PF)과 상기 제 2 배기 가스 장치(20) 내의 전체 압력(PT) 사이의 압력차가 적어도 밸브 어셈블리의 전환시 영으로 조절되는 것을 특징으로 하는 방법 또는 제어 프로그램이 설명된다.
제 1 보상 가스 또는 제 2 보상 가스가 각각 불활성 가스, 특히 질소인 것을 특징으로 하는 장치 또는 방법을 설명한다.
조절 장치(9)의 조정 부재는 질량 유량 조절기(12', 22') 및/또는 흐름 방향으로 펌프(16, 26, 36)의 앞쪽에 배치된 하나 또는 다수의 스로틀 밸브(16, 26)인 것을 특징으로 하는 장치 또는 방법을 설명한다.
제 1 정화 부재(18)는 필터이고/이거나 제 2 정화 부재(28)는 콜드 트랩인 것을 특징으로 하는 장치 또는 방법을 설명한다.
하나의 공정 단계, 특히 제 1 공정 단계는 반응기(3) 내로 특히 수소화물, 특히 NH3가 공급되는 기판-코팅 단계인 것을 특징으로 하는 방법의 순서를 제어하기 위한 제어 장치를 설명한다.
하나의 공정 단계, 특히 제 2 공정 단계는 반응기(3) 내로 정화 가스, 특히 할로겐을 함유하는 가스, 특히 Cl2가 공급되는 정화 단계인 것을 특징으로 하는 제어 장치를 설명한다.
밸브 어셈블리(11, 21)에 의해 배기 가스 라인(5)에 유동 연결 가능한 동시에 상기 배기 가스 라인으로부터 분리 가능한 제 3 배기 가스 장치(30)가 제공되고, 상기 제 3 배기 가스 장치는 제 3 정화 부재(38), 특히 제 3 질량 유량 조절기(32')를 포함하는 제 3 보상 가스 공급용 제 3 가스 공급 장치(32) 및 상기 제 3 배기 가스 장치(30) 내의 전체 압력을 측정하기 위한 제 3 압력 센서(33)를 갖고, 이때 조절 장치(9)는 제 3 배기 가스 장치(30) 내의 전체 압력을 제 1 배기 가스 장치 또는 제 2 배기 가스 장치(10, 20) 내의 전체 압력으로 조절하는 것을 특징으로 하는 장치 또는 방법을 설명한다.
전체 배기 가스 장치(10, 20, 30)가 각각 스로틀 밸브(15, 25, 35)를 포함하고/포함하거나 적어도 하나의 배기 가스 장치(10, 20, 30)는 스로틀 밸브(15, 25, 35)를 전혀 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 장치 또는 방법을 설명한다.
밸브 어셈블리(11, 21, 31)는 개별적으로 전환 가능한 2개 또는 3개의 단일 밸브(11, 21, 31)를 포함하고, 상기 단일 밸브들은 흐름 방향으로 앞쪽에서 배기 가스 라인(5)에 연결되어 있고 흐름 방향으로 아래쪽에서 배기 가스 장치(10, 20, 30)에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 장치 또는 방법을 설명한다.
압력 센서(13, 23, 33)는 흐름 방향으로 정화 부재(18, 28, 38)의 앞쪽에, 그리고 특히 가스 공급 장치(12, 22, 32)와 정화 부재(18, 28, 38) 사이에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 장치 또는 방법을 설명한다.
배기 가스 장치(10, 20, 30) 내의 전체 압력을 측정하기 위해 흐름 방향으로 정화 부재(18, 28, 38)의 아래쪽에 배치된 추가의 압력 센서(13', 23', 33')가 제공된 것을 특징으로 하는 장치 또는 방법을 설명한다.
각각의 배기 가스 장치(10, 20, 30)는 흐름 방향으로 각각의 진공 펌프(16, 26) 다음에 배치된 가스 정화기(17, 27, 37)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치 또는 방법을 설명한다.
제 1 공정 단계 동안에 조절 장치(9)에 의해서, 압력 센서(4)에 의해 측정된 공정 챔버 압력(PR)이, 특히 스로틀 밸브(15)의 상태를 변경함으로써 목표값에 유지되고, 제 1 공정 단계에서 제 2 공정 단계로의 전환 전에 제 1 배기 가스 장치(10)의 전체 압력(PF) 및 제 2 배기 가스 장치(20)의 전체 압력(PT)은 각각 동일한 목표값으로 조절되며, 2개의 배기 가스 장치(10, 20) 내의 전체 압력들(PF, PT)이 안정화된 후에 우선, 제 2 배기 가스 장치(20)를 배기 가스 라인(5)에 연결하는 밸브 어셈블리의 스톱 밸브(21)가 개방되고 후속하여 제 1 배기 가스 장치(10)를 배기 가스 라인(5)에 연결하는 밸브 어셈블리의 스톱 밸브(11)가 폐쇄되며, 그리고 그 후에 조절 장치(9)는 압력 센서(4)에 의해 측정된 공정 챔버 압력(PR)을 스로틀 밸브(25)의 상태를 변경함으로써 목표값으로 조절하는 것을 특징으로 하는 방법의 순서를 제어하기 위한 제어 장치를 설명한다.
공지된 모든 특징들은 (그 자체로, 그러나 서로 조합된 상태로도) 발명에 있어서 중요하다. 따라서, 우선권 서류들의 특징들을 본 출원서의 청구 범위 내에 함께 수용하기 위하여, 출원서의 공개 내용에는 관계된/첨부된 상기 우선권 서류들(예비 출원서의 사본)의 공개 내용도 전체적으로 포함된다. 종속 청구항들의 특징들은, 특히 이와 같은 종속 청구항들을 기초로 부분 출원을 실시할 목적으로 선행 기술의 독립적이고 진보적인 개선예들을 특징 짓는다.
1, 2, 2' 가스원
3 반응기
4 압력 센서
5 배기 가스 라인
6 가스 유입 부재
7 서셉터
8 기판
9 조절 장치
10 배기 가스 정화 장치
11 스톱 밸브/밸브 어셈블리
12 가스 공급 장치
12' 질량 유량 조절기
13, 13' 압력 센서
14
15 스로틀 밸브
16 진공 펌프
17 가스 정화기/스크러버
18 필터/정화 부재
19
20 배기 가스 정화 장치
21 스톱 밸브/밸브 어셈블리
22 가스 공급 장치
22' 질량 유량 조절기
23, 23' 압력 센서
24
25 고정값 스로틀/스로틀 밸브
26 진공 펌프
27 가스 정화기/스크러버
28 콜드 트랩/정화 부재
29
30 배기 가스 정화 장치
31 스톱 밸브/밸브 어셈블리
32 가스 공급 장치
32' 질량 유량 조절기
33, 33' 압력 센서
34
35 스로틀 밸브
36 진공 펌프
37 가스 정화기/스크러버
38 필터/정화 부재
PF 제 1 전체 압력
PR 공정 챔버 압력
PT 제 2 전체 압력

Claims (15)

  1. 반응기(3)를 갖는 장치에 있어서,
    상기 반응기(3) 내로 서로 상이한 공정 단계들에서 서로 상이한 공정 가스들이 공급될 수 있고, 상기 반응기는 배기 가스 라인(5)을 포함하며, 상기 배기 가스 라인을 통해 서로 상이한 공정 단계들에서 서로 상이한 배기 가스들이 상기 반응기(3)로부터 외부로 배출될 수 있고, 상기 장치는 밸브 어셈블리(11, 21)에 의해 배기 가스 라인(5)에 유동 연결 가능한 동시에 상기 배기 가스 라인으로부터 분리 가능한 제 1 배기 가스 장치(10)를 갖고, 서로 상이한 공정 단계들 중 제 1 공정 단계에서 생성된 배기 가스를 처리하기 위한 제 1 정화 부재(10)를 갖고, 상기 밸브 어셈블리(11, 21)와 상기 제 1 정화 부재(18) 사이에 배치된 제 1 보상 가스 공급용 제 1 가스 공급 장치(12)를 가지며, 상기 제 1 배기 가스 장치(10) 내의 제 1 전체 압력(PF)을 측정하기 위한 제 1 압력 센서(13)를 갖고, 그리고 밸브 어셈블리(11, 21)에 의해 배기 가스 라인(5)에 유동 연결 가능한 동시에 상기 배기 가스 라인으로부터 분리 가능한 제 2 배기 가스 장치(20)를 가지며, 서로 상이한 공정 단계들 중 제 2 공정 단계에서 생성된 배기 가스를 처리하기 위한 제 2 정화 부재(28)를 갖고, 상기 밸브 어셈블리(11, 21)와 상기 제 2 정화 부재(28) 사이에 배치된 제 2 보상 가스 공급용 제 2 가스 공급 장치(22)를 가지며, 상기 제 2 배기 가스 장치(20) 내의 제 2 전체 압력(PT)을 측정하기 위한 제 2 압력 센서(23)를 갖고, 이때 조절 장치(9)가 제공되어 있고, 상기 조절 장치의 조절 변수는 상기 제 1 배기 가스 장치(10) 내의 전체 압력(PF)과 상기 제 2 배기 가스 장치(20) 내의 전체 압력(PT) 사이의 압력차이며, 그리고 상기 조절 장치는, 상기 압력차가 적어도 밸브 어셈블리(11, 21)의 전환시 영으로 조절되도록 설계되어 있는 장치.
  2. 특히 데이터 메모리 내에 저장된 제어 프로그램으로서, 반응기(3)를 작동하기 위한 방법에 있어서,
    상기 반응기 내로 서로 상이한 공정 단계들에서 서로 상이한 공정 가스들이 공급되고, 서로 상이한 공정 단계들에서 서로 상이한 배기 가스들이 배기 가스 라인(5)을 통해 상기 반응기(3)로부터 외부로 배출되며, 이때 제 1 공정 단계에서 제 1 배기 가스 장치(10)가 밸브 어셈블리(11, 21)에 의해 배기 가스 라인(5)에 유동 연결되어 있고 그리고 적어도 제 2 배기 가스 장치(20)는 상기 배기 가스 라인으로부터 분리되어 있으며, 이때 제 1 배기 가스는 상기 제 1 배기 가스 장치(10)의 제 1 정화 부재(18)에 의해 처리되고, 그리고 상기 밸브 어셈블리(11, 21)와 상기 제 1 정화 부재(18) 사이에 있고 특히 제 1 질량 유량 조절기(12')를 포함하는 제 1 가스 공급 장치(12)에 의해 제 1 보상 가스가 공급되며, 제 1 압력 센서(13)에 의해 상기 제 1 배기 가스 장치(10) 내의 전체 압력(PF)이 측정되고, 이때 제 2 공정 단계에서 제 2 배기 가스 장치(20)가 밸브 어셈블리(11, 21)에 의해 배기 가스 라인(5)에 유동 연결되어 있고 그리고 적어도 상기 제 1 배기 가스 장치(10)는 상기 배기 가스 라인으로부터 분리되어 있으며, 이때 제 2 배기 가스는 상기 제 2 배기 가스 장치(20)의 제 2 정화 부재(28)에 의해 처리되고, 그리고 상기 밸브 어셈블리(11, 21)와 상기 제 2 정화 부재(28) 사이에 있고 특히 제 2 질량 유량 조절기(22')를 포함하는 제 2 가스 공급 장치(22)에 의해 제 2 보상 가스가 공급되며, 제 2 압력 센서(23)에 의해 상기 제 2 배기 가스 장치(20) 내의 전체 압력(PT)이 측정되고, 이때 조절 장치(9)에 의해 상기 제 1 배기 가스 장치(10) 내의 전체 압력(PF)과 상기 제 2 배기 가스 장치(20) 내의 전체 압력(PT) 사이의 압력차가 적어도 밸브 어셈블리의 전환시 영으로 조절되는 방법.
  3. 제 1항에 따른 장치 또는 제 3항에 따른 방법에 있어서,
    상기 제 1 보상 가스 또는 제 2 보상 가스는 각각 불활성 가스, 특히 질소인 것을 특징으로 하는 장치 또는 방법.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 따른 방법 또는 장치에 있어서,
    상기 조절 장치(9)의 조정 부재는 상기 질량 유량 조절기(12', 22') 및/또는 흐름 방향으로 펌프(16, 26)의 앞쪽에 배치된 하나 또는 다수의 스로틀 밸브(16, 26)인 것을 특징으로 하는 장치 또는 방법.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 따른 장치 또는 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 따른 방법에 있어서,
    상기 제 1 정화 부재(18)는 필터이고/이거나 상기 제 2 정화 부재(28)는 콜드 트랩(cold trap)인 것을 특징으로 하는 장치 또는 방법.
  6. 방법의 순서를 제어하기 위한 제어 장치를 갖는 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 따른 장치, 또는 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 따른 방법에 있어서,
    상기 방법에서 하나의 공정 단계, 특히 제 1 공정 단계는 반응기(3) 내로 특히 수소화물, 특히 NH3가 공급되는 기판-코팅 단계인 것을 특징으로 하는 장치 또는 방법.
  7. 방법의 순서를 제어하기 위한 제어 장치를 갖는 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 따른 장치, 또는 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 따른 방법에 있어서,
    하나의 공정 단계, 특히 제 2 공정 단계는 반응기(3) 내로 정화 가스, 특히 할로겐을 함유하는 가스, 특히 Cl2가 공급되는 정화 단계인 것을 특징으로 하는 장치 또는 방법.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 따른 장치 또는 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 따른 방법에 있어서,
    밸브 어셈블리(11, 21)에 의해 배기 가스 라인(5)에 유동 연결 가능한 동시에 상기 배기 가스 라인으로부터 분리 가능한 제 3 배기 가스 장치(30)가 제공되고, 상기 제 3 배기 가스 장치는 제 3 정화 부재(38), 특히 제 3 질량 유량 조절기(32')를 포함하는 제 3 보상 가스 공급용 제 3 가스 공급 장치(32) 및 상기 제 3 배기 가스 장치(30) 내의 전체 압력을 측정하기 위한 제 3 압력 센서(33)를 갖고, 이때 조절 장치(9)는 제 3 배기 가스 장치(30) 내의 전체 압력을 상기 제 1 배기 가스 장치 또는 상기 제 2 배기 가스 장치(10, 20) 내의 전체 압력으로 조절하는 것을 특징으로 하는 장치 또는 방법.
  9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 따른 장치 또는 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 따른 방법에 있어서,
    전체 배기 가스 장치(10, 20, 30)가 각각 스로틀 밸브(15, 25, 35)를 포함하고/포함하거나 적어도 하나의 배기 가스 장치(10, 20, 30)는 스로틀 밸브(15, 25, 35)를 전혀 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 장치 또는 방법.
  10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 따른 장치 또는 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 따른 방법에 있어서,
    상기 밸브 어셈블리(11, 21, 31)는 개별적으로 전환 가능한 2개 또는 3개의 단일 밸브(11, 21, 31)를 포함하고, 상기 단일 밸브들은 흐름 방향으로 앞쪽에서 상기 배기 가스 라인(5)에 연결되어 있고 흐름 방향으로 아래쪽에서 상기 배기 가스 장치(10, 20, 30)에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 장치 또는 방법.
  11. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 따른 장치 또는 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 따른 방법에 있어서,
    상기 압력 센서(13, 23, 33)는 흐름 방향으로 상기 정화 부재(18, 28, 38)의 앞쪽에, 그리고 특히 상기 가스 공급 장치(12, 22, 32)와 상기 정화 부재(18, 28, 38) 사이에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 장치 또는 방법.
  12. 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 따른 장치 또는 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 따른 방법에 있어서,
    상기 배기 가스 장치(10, 20, 30) 내의 전체 압력을 측정하기 위해 흐름 방향으로 상기 정화 부재(18, 28, 38)의 아래쪽에 배치된 추가의 압력 센서(13', 23', 33')가 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 장치 또는 방법.
  13. 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 따른 장치 또는 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 따른 방법에 있어서,
    각각의 배기 가스 장치(10, 20, 30)는 흐름 방향으로 각각의 진공 펌프(16, 26, 36) 다음에 배치된 가스 정화기(17, 27, 37)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치 또는 방법.
  14. 방법의 순서를 제어하기 위한 제어 장치를 갖는 제 1항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 따른 장치, 또는 제 1항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 따른 방법에 있어서,
    제 1 공정 단계 동안에 상기 조절 장치(9)에 의해서, 압력 센서(4)에 의해 측정된 공정 챔버 압력(PR)이, 특히 스로틀 밸브(15)의 상태를 변경함으로써 목표값에 유지되고, 제 1 공정 단계에서 제 2 공정 단계로의 전환 전에 상기 제 1 배기 가스 장치(10)의 전체 압력(PF) 및 상기 제 2 배기 가스 장치(20)의 전체 압력(PT)은 각각 동일한 목표값으로 조절되며, 2개의 배기 가스 장치(10, 20) 내의 전체 압력들(PF, PT)이 안정화된 후에 우선, 상기 제 2 배기 가스 장치(20)를 상기 배기 가스 라인(5)에 연결하는 밸브 어셈블리의 스톱 밸브(21)가 개방되고 후속하여 상기 제 1 배기 가스 장치(10)를 상기 배기 가스 라인(5)에 연결하는 밸브 어셈블리의 스톱 밸브(11)가 폐쇄되며, 그리고 그 후에 상기 조절 장치(9)는 압력 센서(4)에 의해 측정된 공정 챔버 압력(PR)을 스로틀 밸브(25)의 상태를 변경함으로써 목표값으로 조절하는 것을 특징으로 하는 장치 또는 방법.
  15. 제 1항 내지 제 14항 중 어느 한 항의 하나 또는 다수의 특징을 갖는 것을 특징으로 하는 장치 또는 방법.
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