KR20160088509A - 원료 공급기 및 이를 구비하는 기판처리장치 - Google Patents

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KR20160088509A
KR20160088509A KR1020150007569A KR20150007569A KR20160088509A KR 20160088509 A KR20160088509 A KR 20160088509A KR 1020150007569 A KR1020150007569 A KR 1020150007569A KR 20150007569 A KR20150007569 A KR 20150007569A KR 20160088509 A KR20160088509 A KR 20160088509A
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Abstract

본 발명은, 내부에 원료가 저장되는 내부공간을 형성하는 저장부, 상기 저장부의 내부로 원료를 유입시키도록 상기 저장부의 일측에 연결되는 유입라인, 상기 저장부 내부의 원료를 외부로 공급하도록 상기 저장부의 타측에 연결되는 공급라인, 상기 저장부에 설치되고 가스에 의해 팽창 또는 이동가능하도록 배치되어 상기 원료를 상기 공급라인으로 이동시키는 가압부를 포함하여, 원료에 푸시가스가 용해되는 것을 억제하거나 방지할 수 있고, 원료의 유량을 정밀하게 제어할 수 있다.

Description

원료 공급기 및 이를 구비하는 기판처리장치{Source Supplier and Substrate Processing Apparatus For Having the Same}
본 발명은 원료 공급기 및 이를 구비하는 기판처리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원료에 푸시가스가 용해되는 것을 억제하거나 방지할 수 있고, 원료의 유량을 정밀하게 제어할 수 있는 원료 공급기 및 이를 구비하는 기판처리장치에 관한 것이다.
액상 원료를 기화시켜 기판 상에 박막을 증착하는 박막 증착 장치는, 기판 상으로 원료를 분사하는 샤워헤드와 샤워헤드에 원료를 공급하는 원료 공급기를 포함한다. 이때, 원료 공급기와 샤워헤드 사이의 원료 이동경로에는, 샤워헤드로 공급되는 원료의 양을 제어하는 액상 원료 유량 조절기(LMFC: Liquid Mass Flow Controller)와, 액상 상태의 원료를 가열하여 기화시키는 기화기가 설치될 수 있다. 즉, 원료 공급기의 저장용기에 저장된 액상의 원료는 액상 원료 유량 조절기를 거쳐 기화기로 전달되고, 기화기에서 가열되어 기화된다. 그리고 기화된 원료는 샤워헤드에 공급되고, 이후 샤워헤드를 통해 기판 상으로 분사된다.
종래에는 원료 공급기의 저장용기 내에 저장된 원료를 기화기로 공급하기 위해, 저장용기 내부에 푸시가스(Push Gas)를 주입하였다. 저장용기 내로 공급되는 푸시가스는 원료를 밀어내어 기화기로 이동시켰다. 그런데, 푸시가스를 저장용기 내부로 공급하면 저장용기 내부의 압력이 상승할 수 있고, 상승한 저장용기 내부의 압력으로 인해 푸시가스가 액상의 원료에 용해될 수 있다. 푸시가스가 용해된 원료를 액상 원료 유량 조절기에 통과시키면 푸시가스가 분해되면서 원료에 기포가 생성될 수 있다. 이러한 원료 내의 기포나 푸시가스는 원료의 정밀한 유량제어를 방해할 수 있다.
예를 들어, 푸시가스로 헬륨가스를 사용할 수 있는데, 헬륨가스는 가벼워 상승하려는 성질을 가지고 있다. 따라서, 저장용기 내 원료에 용해된 푸시가스의 양이 상부, 중간, 하부에 따라 차이가 발생할 수 있다. 한편, 저장용기 내의 원료는 하부에서부터 기화기로 공급되는데, 저장용기 내에 원료가 감소함에 따라 저장용기 내에서 푸시가스가 차지하는 비중이 증가한다. 이에, 저장용기에 남아있는 원료의 푸시가스 용해도가 상승하여 처음 기화기로 공급된 원료와 나중에 기화기로 공급되는 원료의 푸시가스 용해도가 서로 다를 수 있다.
원료들의 푸시가스 용해도 차이는 원료들에 발생되는 기포의 양을 변화시킬 수 있다. 이에, 용해된 푸시가스의 양의 차이로 원료에 따라 기화되는 기화율이 불균일해질 수 있다. 원료에 따른 이러한 불균일한 기화율은 박막 증착 공정 시 파티클을 발생시키고, 공정에 치명적인 결함을 발생시킬 수 있다. 또한, 액상 원료 내의 기포는 원료의 기화를 방해하여 기화효율을 감소시킬 수 있다.
한편, 이러한 문제를 감소시기 위해 원료를 저장용기 내부공간의 약 80% 수준으로 채운 후 기화기로 공급하였다. 그리고, 저장용기에 저장된 원료의 약 50%를 사용하면 저장용기 내로 원료를 리필하여 다시 저장용기 내부공간의 약 80% 수준으로 채워서 공정을 진행하였다. 그러나, 공정 중 반복적으로 저장용기에 원료를 리필해야하기 때문에, 원료를 리필 할 때마다 기판 처리 공정을 중단해야하고, 이에 기판 처리 공정의 생산성 및 공정의 효율성이 감소할 수 있다.
KR 2011-0129133 A
본 발명은 원료에 푸시가스가 용해되는 것을 억제하거나 방지할 수 있는 원료 공급기 및 이를 구비하는 기판처리장치를 제공한다.
본 발명은 원료의 유량을 정밀하게 제어할 수 있는 원료 공급기 및 이를 구비하는 기판처리장치를 제공한다.
본 발명은 공정의 생산성 및 효율성을 향상시킬 수 있는 원료 공급기 및 이를 구비하는 기판처리장치를 제공한다.
본 발명은, 내부에 원료가 저장되는 내부공간을 형성하는 저장부, 상기 저장부의 내부로 원료를 유입시키도록 상기 저장부의 일측에 연결되는 유입라인, 상기 저장부 내부의 원료를 외부로 공급하도록 상기 저장부의 타측에 연결되는 공급라인, 상기 저장부에 설치되고 가스에 의해 팽창 또는 이동가능하도록 배치되어 상기 원료를 상기 공급라인으로 이동시키는 가압부를 포함한다.
상기 가압부는, 상기 저장부의 내부공간의 형상을 따라 형성되어 상기 저장부의 내부공간 내 상부에 배치되고, 신축성을 가지며, 하측방향으로 팽창가능한 팽창유닛을 포함한다.
상기 가압부는, 상기 팽창유닛 내부로 가스를 공급하도록 상기 팽창유닛과 연결되는 가스공급관; 및 상기 팽창유닛 내부의 가스를 외부로 배출하도록 상기 팽창유닛과 연결되는 가스배출관을 포함한다.
상기 팽창유닛은, 상기 저장부 내부의 부피 대비 10~90% 사이로 수축팽창 가능하다.
상기 팽창유닛은, 라텍스, 및 폴리우레탄 중 적어도 어느 하나를 포함한다.
상기 가압부는, 상기 저장부의 내부공간 단면 형상을 따라 형성되고, 상기 저장부 내부에서 상하로 이동가능하게 배치되는 가압유닛; 및 상기 저장부의 내부에 배치되고 일단이 상기 저장부에 연결되고, 타단이 상기 가압유닛에 연결되며, 상하방향으로 신장수축가능한 탄성유닛을 포함한다.
상기 가압부는, 상기 저장부의 상부면과 상기 가압유닛 사이로 가스를 공급하도록 상기 저장부에 연결되는 가스공급관; 및 상기 저장부의 상부면과 상기 가압유닛 사이의 가스를 외부로 배출하도록 상기 저장부에 연결되는 가스배출관을 포함한다.
상기 가압부는, 상기 가압유닛 하측의 공간을 밀폐시키도록 상기 가압유닛의 단면둘레에 설치되는 밀폐유닛을 포함한다.
상기 가스공급관에, 상기 가스의 유량을 측정하는 유량계, 및 상기 가스의 유량을 제어하는 제어밸브가 구비된다.,
상기 원료는 액상 상태의 물질을 포함하고, 상기 가스는 질소가스, 아르곤 가스, 및 헬륨 가스 중 적어도 어느 하나를 포함한다.
본 발명은, 내부에 처리공간이 형성되는 챔버, 기판을 지지하도록 상기 챔버 내부에 설치되는 기판 지지대, 상기 챔버에 설치되고 상기 기판을 향하여 유체를 분사하도록 상기 기판 지지대와 대향 배치되는 분사기, 및 상기 분사기에 원료를 공급하도록 상기 분사기에 연결되고, 가스에 의해 팽창 또는 이동가능하도록 배치되어 상기 원료를 상기 공급라인으로 이동시키는 가압부를 구비하는 원료 공급기를 포함한다.
상기 원료는 액상 상태의 물질을 포함하고, 상기 원료를 기화시키도록 상기 원료 공급기와 상기 분사기 사이의 원료 이동경로에 설치되는 기화기를 포함한다.
본 발명의 실시 예들에 따르면, 푸시가스가 액상의 원료에 직접 접촉하는 것을 억제하거나 방지할 수 있다. 이에, 푸시가스가 원료에 용해되는 것을 억제하거나 방지하고, 용해된 푸시가스로 인해 원료 내에 기포가 발생하는 것을 억제하거나 방지할 수 있다. 따라서, 기포 발생을 방지하여 원료의 유량을 정밀하게 제어할 수 있다. 또한, 원료 내 기포로 인해 원료의 기화효율이 감소하거나 원료에 따라 기화율이 달라지는 것을 억제하거나 방지하여 공정의 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 한번에 챔버로 공급할 수 있는 원료의 양을 증가시킬 수 있다. 즉, 종래에는 원료들의 푸시가스 용해도 차이를 최소화하기 위해 저장용기 내 원료의 약 50%만 챔버로 공급하고, 원료를 리필한 후 다시 챔버로 원료를 공급하였다. 그러나, 본 발명의 실시 예들에 따르면, 푸시가스가 원료에 용해되는 것을 방지하거나 억제하므로 저장용기 내 원료의 50%이상을 챔버로 공급할 수 있다. 이에, 저장용기 내로 원료를 리필하는 주기가 연장되어 기판을 처리하는 공정이 중단되는 횟수가 감소할 수 있다. 따라서, 기판을 처리하는 공정의 생산성 및 효율성이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 기판처리장치를 개략적으로 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 원료 공급기의 작동을 나타내는 도면,
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 원료 공급기의 작동을 나타내는 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 발명을 상세하게 설명하기 위해 도면은 과장될 수 있고, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 기판처리장치를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 원료 공급기의 작동을 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 원료 공급기의 작동을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 기판처리장치는, 내부에 처리공간이 형성되는 챔버(10), 기판(S)을 지지하도록 상기 챔버(10) 내부에 설치되는 기판 지지대(20), 상기 챔버(10)에 설치되고 상기 기판(S)을 향하여 유체를 분사하도록 상기 기판 지지대(20)와 대향 배치되는 분사기(30), 및 상기 분사기(30)에 원료를 공급하도록 상기 분사기(30)에 연결되는 원료 공급기(100)를 포함한다. 또한, 기판처리장치는, 유량조절기(41), 기화기(42), 반응가스 공급기(50), 퍼지가스 공급기(60)를 포함할 수 있다. 이때, 원료는 액상 상태의 물질일 수 있고, 기화기(42)에서 가열되어 기화될 수 있다.
챔버(10)는 내부가 비어있는 통 형상으로 제작되며, 내부에 기판(S)을 처리할 수 있는 소정의 처리공간이 마련된다. 챔버(10)는 사각통, 원통 등 다양한 형상으로 제작될 수 있다. 또한, 챔버(10)의 일측에는 기판(S)이 출입하는 출입구(미도시)가 형성될 수 있다. 챔버(10)에는 챔버(10) 내부의 압력을 조절하는 압력 조절기(미도시), 및 챔버(10) 내부를 배기하거나 챔버(10) 내부를 진공상태로 형성할 수 있는 배기부(미도기)가 구비될 수 있다. 이에, 압력 조절기나 배기부를 이용하여 챔버(10) 내부를 진공으로 형성하거나 챔버(10) 내부의 압력을 조절할 수 있다. 그러나, 챔버(10)의 구조와 형상은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
기판 지지대(20)는, 챔버(10)의 내부에 설치되고 상부면에 기판(S)이 안착될 수 있다. 기판 지지대(20)의 내부 또는 하부에는 기판 지지대(20) 상에 안착된 기판(S)을 가열하는 가열기(미도시)가 구비될 수 있다. 이에, 기판(S)을 처리하는 경우 가열기를 이용하여 기판(S)의 온도 또는 챔버(10) 내부의 온도를 조절할 수 있다. 그러나, 기판 지지대(20)의 구조는 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
분사기(30)는, 챔버(10)에 설치되고 기판 지지대(20)의 상측에 이격되어 배치된다. 즉, 분사기(30)는 기판 지지대(20)에 대향되어 배치된다. 예를 들어, 분사기(30)는 샤워헤드 형상으로 형성될 수 있고, 반응가스 공급기(50), 퍼지가스 공급기(60), 및 원료 공급기(100)와 연결될 수 있다. 이에, 분사기(30)는 반응가스, 퍼지가스, 및 원료를 공급받아 챔버(10) 내부로 반응가스, 퍼지가스, 및 원료를 분사할 수 있다. 그러나, 분사기(30)의 구조와 형상은 이에 한정되지 않고 다양한 방법으로 챔버(10) 내부로 가스나 원료를 분사할 수 있다.
반응가스 공급기(50)는, 반응가스가 저장되는 반응가스 저장부(51), 일단이 반응가스 저장부(51)에 연결되고 타단이 분사기(30)에 연결되는 반응가스 공급관(52)을 포함한다. 또한, 반응가스 공급관(52)에는 반응가스 제어밸브(52a)가 설치되어 반응가스 저장부(51)에서 분사기(30)로 공급되는 반응가스의 양을 제어할 수 있다. 예를 들어, 기판(S) 상에 ZrO2 박막을 형성하는 경우, 반응가스로 산소가 함유된 가스, 예컨대 오존(O3)을 사용할 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않고 공정에 따라 다양한 가스를 반응가스로 사용할 수 있다.
퍼지가스 공급기(60)는, 퍼지가스가 저장되는 퍼지가스 저장부(61), 일단이 퍼지가스 저장부(61)에 연결되고 타단이 분사기(30)에 연결되는 퍼지가스 공급관(62)을 포함한다. 또한, 퍼지가스 공급관(62)에는 퍼지가스 제어밸브(62a)가 설치되어 퍼지가스 저장부(61)에서 분사기(30)로 공급되는 퍼지가스의 양을 제어할 수 있다. 예를 들어, 퍼지가스로 Ar가스를 사용할 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않고 다양한 불활성 가스를 퍼지가스로 사용할 수 있다.
유량 조절기(LMFC)(41)는 후술된 원료 공급기(100)의 저장부(110)와 기화기(42) 사이의 공급라인(130)에 설치된다. 유량 조절기(41)는 저장부(110)에서 분사기(30)로 공급되는 원료의 유량을 조절하는 역할을 한다. 또한, 원료는 유량 조절기(41)를 통과하면서 압력이 조절될 수 있다. 유량 조절기(41)와 기화기(42) 사이의 공급라인(130)에는 유량 제어밸브(41a)가 설치되어 유량 조절기(41)와 기화기(42) 사이의 연통을 제어할 수 있다.
기화기(42)는, 액상의 원료를 기화시키도록 원료 공급기(100)와 분사기(30) 사이의 공급라인(130)에 설치된다. 상세하게 설명하면, 기화기(42)는 유량 조절기(41)와 분사기(30) 사이의 공급라인(130)에 설치된다. 기화기(42)의 내부에는 히팅블록(미도시)이 구비되어 내부를 통과하는 원료를 가열할 수 있다. 이에, 액상의 원료가 기화기(42) 내에서 가열되어 기화된 상태로 분사기(30)에 공급될 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않고 기화기(42)는 다양한 방법으로 액상의 원료를 기화시킬 수 있다.
원료 공급기(100)는, 하나 이상이 구비될 수 있고 챔버(10)로 공정원료나 세정원료와 같은 원료물질을 공급할 수 있다. 예를 들어, 원료로 액상 상태의 TEMAZ(Tetrakis Methylethylamino Zirconium)나 TEOS 등을 사용할 수 있다. 세정원료는 기판(S) 처리 공정이 종료된 공급라인(130) 내부를 세정하기 위한 원료로서 핵산 또는 에탄올과 같은 물질을 사용할 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않고 공정원료로 기판(S) 상에 형성하고자 하는 다양한 공정원료를 사용할 수 있고, 공급라인(130)을 세정할 수 있는 다양한 물질을 세정원료로 사용할 수 있다. 또한, 기판처리장치의 구조도 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
원료 공급기(100)의 저장부(110) 내부에 저장된 원료를 챔버(10)로 공급하기 위해 저장부(110) 내부로 푸시가스를 공급하였다. 그러나, 푸시가스가 원료와 직접 접촉하면서 원료에 용해되어 원료에 기포를 발생시키거나 원료의 유량 제어를 방해하였다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 원료 공급기(100)를 구비하여 푸시가스를 원료에 직접적으로 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 푸시가스가 원료에 직접촉하지 않으므로 푸시가스가 원료에 용해되는 것을 방지할 수 있다. 이에, 원료의 유량을 정밀하게 제어할 수 있고, 공정의 생산성 및 효율성을 향상시킬 수 있다.
하기에서는 기판처리장치에 구비되는 본 발명의 실시 예에 따른 원료 공급기(100)에 대해 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명의 실시 예에 따른 원료 공급기(100)는 이에 한정되지 않고 원료를 공급받는 다양한 장치들에 구비되어 사용될 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 원료 공급기(100)는 내부에 원료가 저장되는 내부공간을 형성하는 저장부(110), 상기 저장부(110)의 내부로 원료를 유입시키도록 상기 저장부(110)의 일측에 연결되는 유입라인(120), 상기 저장부(110) 내부의 원료를 외부로 공급하도록 상기 저장부(110)의 타측에 연결되는 공급라인(130), 상기 저장부(110)에 설치되고 가스에 의해 팽창 또는 이동가능하도록 배치되어 상기 원료를 상기 공급라인(130)으로 이동시키는 가압부(140)를 포함한다. 이때, 원료는 액상 상태의 물질일 수 있다.
저장부(110)는 내부가 비어있는 통 형상으로 제작되며, 내부에 원료가 저장될 수 있는 내부공간이 마련된다. 저장부(110)는 사각통, 원통 등 다양한 형상으로 제작될 수 있다. 예를 들어, 저장부(110)는 캐니스터(Canister)일 수 있다. 그러나, 저장부(110)의 형상은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
유입라인(120)은 일단이 원료 저장용기(미도시)에 연결되고 타단이 저장부(110)에 연결되어 저장부(110) 내부로 액상의 원료를 공급하는 역할을 한다. 이때, 유입라인(120)의 저장부(110)에 연결되는 부분은 후술될 가압부(140)의 팽창유닛(141)보다 하측에 배치될 수 있다. 이에 팽창유닛(141)에 의해 원료의 유입이 방해받는 것을 방지할 수 있다. 또한, 유입라인(120)에는 유입라인 제어밸브(121)가 설치되어 원료 저장용기에서 저장부(110) 내부로 공급되는 원료의 양을 제어할 수 있다.
공급라인(130)은 일단이 저장부(110)에 연결되고 타단이 분사기(30)에 연결되어 저장부(110) 내부의 원료를 분사기(30)로 공급하는 역할을 한다. 이때, 공급라인(130)의 저장부(110)에 연결되는 부분은 팽창유닛(141)보다 하측에 배치될 수 있다.
상세하게는 공급라인(130)이 저장부(110)의 하부에 연결될 수 있다. 따라서, 팽창유닛(141)이 저장부(110) 내부의 상측에서 하측방향으로 팽창하는 경우, 원료가 팽창유닛(141)에 의해 하부방향으로 밀려 하부의 공급라인(130)으로 용이하게 이동할 수 있다. 그러나, 공급라인(130)의 저장부(110)에 연결되는 부분의 높이가 너무 높으면 원료를 배출하기가 용하지 않을 수 있다. 이에, 저장부(110) 내부의 원료를 충분히 챔버(10)로 공급하지 못하여 공정의 효율이 저하될 수 있다. 따라서, 저장부(110) 내 원료의 배출이 용이하도록 공급라인(130)은 저장부(110)의 하부에 연결될 수 있다.
이러한 저장부(110)와 분사기(30) 사이의 공급라인(130)에는 유량 조절기(41) 및 기화기(42)가 설치될 수 있다. 또한, 공급라인(130)에는 공급라인 제어밸브(131)가 설치되어 저장부(110)와 유량 조절기(41) 사이의 연통을 제어할 수 있다. 그러나, 공급라인(130)의 구조는 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
가압부(140)는, 상기 저장부(110)의 내부공간의 형상을 따라 형성되어 상기 저장부(110)의 내부공간 내 상부에 배치되고, 신축성을 가지며, 하측방향으로 팽창가능한 팽창유닛(141)을 포함한다. 또한, 가압부(140)는 가스공급관(145), 및 가스배출관(146)을 포함할 수 있다.
팽창유닛(141)은 저장부(110)의 내부에 설치되고, 저장부(110)의 상부 즉, 저장부(110)의 중심부를 기준으로 상측에 배치될 수 있다. 또는, 팽창유닛(141)이 저장부(110)의 상부 내벽에 접촉하거나 근접하게 배치될 수 있다. 즉, 팽창유닛(141)은 저장부(110)의 상부에 배치되고, 원료는 저장부(110)의 팽창유닛(141) 하부 공간에 저장된다. 이에, 저장부(110) 내부에서 팽창유닛(141)과 원료가 차지하는 부분 외의 공간을 최소화할 수 있다. 따라서, 저장부(110) 내부의 공간 효율성이 향상되어 저장부(110) 내부에 더 많은 양의 원료를 저장할 수 있다.
팽창유닛(141)은 저장부(110)의 내부공간의 형상을 따라 형성되고 하측방향으로 팽창할 수 있는 신축성을 가진다. 예를 들어, 팽창유닛(141)은, 라텍스, 및 폴리우레탄 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다. 이에, 가스공급관(145)에 의해 팽창유닛(141) 내부로 가스가 공급되면, 팽창유닛(141)이 상부와 측면은 저장부(110)의 내벽에 끼여 팽창이 억제되지만, 팽창유닛(141)의 하부는 하측으로 팽창하면서 하측의 원료를 밀어 공급라인(130)으로 이동하게 할 수 있다.
예를 들어, 팽창유닛(141)은, 상기 저장부(110) 내부의 부피 대비 10~90% 사이로 수축팽창이 가능할 수 있다. 즉, 저장부(110) 내부에 원료를 저장부(110) 내부의 부피 대비 최대 90%에서 최소 10%의 부피만큼 저장할 수 있다. 따라서, 기판처리 공정을 수행하는 경우, 저장부(110)에 90%정도 저장된 원료를 10%가 될 때까지 사용할 수 있기 때문에, 저장부(110) 내로 원료를 리필하는 주기가 연장될 수 있다. 이에, 기판(S)을 처리하는 공정의 생산성 및 효율성이 향상될 수 있다.
한편, 팽창유닛(141)이 저장부(110) 내부의 부피 대비 10%미만으로 수축되면 팽창유닛(141)을 팽창시키기가 어려워질 수 있다. 이는 팽창유닛(141)이 저장부(110) 부피의 90%까지 팽창될 수 있는 팽창률을 확보할 수 없기 때문이다. 이에, 팽창유닛(141)이 저장부(110) 내부에서 충분히 팽창하지 못하므로, 팽창유닛(141)이 저장부(110) 내부의 원료를 공급라인(130)으로 원활하게 밀어낼 수 없다. 또한, 팽창유닛(141)이 저장부(110) 내부의 부피 대비 90%를 초과하여 팽창되면 팽창유닛(141)이 터질 수 있다. 이에, 팽창유닛(141)이 원료를 공급라인(130)으로 효과적으로 이동시키면서 터지는 것을 방지할 수 있을 만큼 부피가 수축되거나 팽창되어야 한다. 그러나, 팽창유닛(141)의 형상이나 재질 및 부피가 수축팽창하는 비율은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
가스공급관(145)은 팽창유닛(141) 내부로 가스를 공급하도록 팽창유닛(141)과 연결된다. 예를 들어, 가스공급관(145)은 일단이 원료 저장용기(미도시)에 연결되고 타단이 저장부(110)의 상부를 관통하여 저장부(110) 내부의 팽창유닛(141) 상부에 연결된다. 또한, 가스공급관(145)에는 팽창유닛(141)으로 공급되는 가스의 유량을 측정하는 유량계(145b)와 팽창유닛(141)으로 공급되는 가스의 유량을 제어하는 가스공급 제어밸브(145a)가 설치될 수 있다. 이에, 유량계(145b)와 가스공급 제어밸브(145a)를 통해 팽창유닛(141) 내로 가스를 공급하여 팽창유닛(141) 내부의 압력을 조절할 수 있다. 이때, 공급라인 제어밸브(121)가 잠겨있는 경우, 저장부(110) 내부의 압력이 정해져 있기 때문에, 가스공급 제어밸브(145a)를 개방하여도 팽창부(141)의 압력도 증가되지 않는다.
팽창유닛(141) 내부로 공급되는 가스로 질소가스, 아르곤 가스, 및 헬륨 가스 중 적어도 어느 하나를 사용할 수 있다. 이때, 질소가스와 아르곤 가스는 헬륨 가스에 비해 원료에 대한 용해도가 높기 때문에 공정에 따라 사용하지 못하는 경우도 있었으나, 팽창유닛(141)에 의해 원료에 직접 접촉하지 않으므로 다양한 공정에서 사용할 수 있다. 그러나, 팽창유닛(141) 내부로 공급되는 가스의 종류는 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다. 또한, 가스공급관(145)의 저장부(110) 및 팽창유닛(141)과 연결되는 구조도 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
가스배출관(146)은, 팽창유닛(141) 내부의 가스를 외부로 배출하도록 팽창유닛(141)과 연결된다. 예를 들어, 가스배출관(146)은 일단이 저장부(110)에 연결되고 타단이 저장부(110)를 관통하여 저장부(110) 외부로 연장형성된다. 또한, 가스배출관(146)에는 팽창유닛(141) 외부로 배출되는 가스의 유량을 제어하는 가스배출 제어밸브(146a)가 설치될 수 있다. 이에, 팽창유닛(141) 내부의 가스를 저장부(110) 외부로 배출하면 팽창유닛(141) 내부의 압력이 감소하여 팽창유닛(141)이 수축될 수 있다.
가압부(140)의 작동은 다음과 같다. 도 2를 참조하면, 가스공급 제어밸브(145a), 가스배출 제어밸브(146a), 및 공급라인 제어밸브(131)를 잠근 상태에서 유입라인 제어밸브(121)를 개방하여 저장부(110) 내에 원료를 공급한다. 원료가 저장부(110) 내부공간 대비 80% 정도 채워지면 유입라인 제어밸브(121)를 잠근다. 기판처리 공정이 수행되면, 공급라인 제어밸브(131)와 가스공급 제어밸브(145a)를 개방한다. 그러면, 팽창유닛(141) 내부로 가스가 공급되고 팽창유닛(141) 내부의 압력이 증가하여 팽창유닛(141)이 하부방향으로 팽창할 수 있다. 이에, 원료가 팽창유닛(141)에 의해 밀어져 공급라인(130)으로 이동하여 챔버(10) 내로 공급된다.
한편, 저장부(110) 내부의 원료가 저장부(110) 내부공간 대비 20% 정도로 감소하면 가스공급 제어밸브(145a)와 유입라인 제어밸브(131)를 잠근다. 그리고, 가스배출 제어밸브(146a)를 개방하여 팽창유닛(141) 내부의 가스를 저장부(110) 외부로 배출한다. 이에, 팽창유닛(141) 내부의 압력이 감소하면서 팽창유닛(141)이 수축할 수 있다. 팽창유닛(141)이 최소 부피로 수축되면 가스배출 제어밸브(146a)를 잠근 후 유입라인 제어밸브(121)를 개방하여 저장부(110) 내부에 원료를 다시 채워넣을 수 있다.
이처럼, 가스가 액상의 원료에 직접 접촉하는 것을 방지하여 가스가 원료에 용해되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 용해된 가스로 인해 원료 내에 기포가 발생하는 것을 억제하거나 방지할 수 있고, 원료의 정밀한 유량을 제어할 수 있다. 또한, 기포가 발생되지 않아 원료의 기화효율이 향상되어 공정의 효율을 향상시킬 수 있다. 그리고, 저장부(110) 내로 원료를 리필하는 주기가 연장되어 기판(S)을 처리하는 공정이 중단되는 횟수가 감소할 수 있다. 따라서, 기판(S)을 처리하는 공정의 생산성 및 효율성이 향상될 수 있다.
하기에서는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 가압부에 대해 상세하게 설명하기로 한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 가압부는, 저장부(110)의 내부공간 단면 형상을 따라 형성되고, 저장부(110) 내부에서 상하로 이동가능하게 배치되는 가압유닛(142), 및 저장부(110)의 내부에 배치되고 일단이 저장부(110)에 연결되고, 타단이 가압유닛(142)에 연결되며, 상하방향으로 신장수축가능한 탄성유닛(143)을 포함하고, 밀폐유닛(144), 가스공급배관(145), 및 가스배출배관(146)을 포함할 수 있다.
가압유닛(142)은 저장부(110) 내부에 배치되고 저장부(110) 내부공간의 단면 형상을 따라 형성된다. 예를 들어, 저장부(110)가 원통 모양으로 형성되는 경우, 가압유닛(142)은 원판 모양으로 형성될 수 있다. 가압유닛(142)은 저장부(110)의 중심부를 기준으로 상측에 배치된다. 또한, 가압유닛(142)은 저장부(110) 내부에서 상하로 이동할 수 있기 때문에, 가압유닛(142)을 하측으로 이동시키면 저장부(110) 내부의 원료가 가압유닛(142)에 밀려 공급라인(130)으로 이동할 수 있다. 그러나, 가압유닛(142)의 형상은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
탄성유닛(143)은 상하방향으로 연장형성되어 일단이 저장부(110) 상부 내벽에 연결되고 타단이 가압유닛(142)의 상부에 연결될 수 있다. 이에, 탄성유닛(143)은 하나 이상이 구비되어 저장부(110) 내에서 가압유닛(142)을 지지해줄 수 있다. 탄성유닛(143)은 상하방향으로 신장수축이 가능하다. 예를 들어, 탄성유닛(143)은 스프링 형상으로 형성될 수 있다. 이에, 가압유닛(142) 상측으로 가스를 공급하여 가압유닛(142) 상측의 압력을 상승시키면, 가스의 압력이 탄성유닛(143)의 탄성력보다 커져 가압유닛(142)을 하측으로 이동시킬 수 있다. 또한, 가압유닛(142) 상측의 가스를 외부로 배출하면 가압유닛(142) 상측의 압력이 감소하여 가스의 압력이 탄성유닛(143)의 탄성력보다 작아질 수 있다. 이에, 하측으로 이동했던 가압유닛(142)이 탄성유닛(143)의 수축되는 탄성력에 의해 상측으로 이동할 수 있다. 그러나, 탄성유닛(143)의 구조나 형상은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
밀폐유닛(144)은 가압유닛(142) 하측의 공간을 밀폐시키도록 가압유닛(142)의 단면둘레에 설치될 수 있다. 예를 들어, 가압유닛(142)이 원판 모양으로 형성되는 경우 밀폐유닛(144)은 O-링의 형태로 형성되어 가압유닛(142)의 단면둘레에 설치될 수 있다. 밀폐유닛(144)은 가압유닛(142)과 함께 상하로 이동가능하고 가압유닛(142)의 하부 공간 또는 상부 공간을 밀폐시킨다. 또는 밀폐유닛(144)이 가압유닛(142)과 저장부(110)의 측벽 사이를 밀폐시킬 수 있다. 이에, 가압유닛(142) 상부로 공급된 가스가 저장부(110)의 내벽과 가압유닛(142) 사이의 틈으로 새어나가는 것을 방지하고 가스가 원료와 접촉하여 원료에 용해되는 것을 억제하거나 방지할 수 있다. 그러나, 밀폐유닛(144)의 구조와 형상은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
가스공급관(145)은 저장부(110)의 상부면과 가압유닛(142) 사이로 가스를 공급하도록 저장부(110)에 연결된다. 예를 들어, 가스공급관(145)의 저장부(110)와 연결되는 부분은 가압유닛(142)보다 상측에 배치될 수 있다. 이에, 가스공급관(145)이 가압유닛(142) 상측의 공간으로 가스를 공급하여 가압유닛(142)을 용이하게 이동시킬 수 있다. 또한, 가스공급관(145)에는 팽창유닛(141)으로 공급되는 가스의 유량을 측정하는 유량계(145b)와 팽창유닛(141)으로 공급되는 가스의 유량을 제어하는 가스공급 제어밸브(145a)가 설치될 수 있다. 이에, 유량계(145b)와 가스공급 제어밸브(145a)를 통해 팽창유닛(141) 내로 가스를 공급하여 팽창유닛(141) 내부의 압력을 조절할 수 있다.
가스배출관(146)은 저장부(110)의 상부면과 가압유닛(142) 사이의 가스를 외부로 배출하도록 저장부(110)에 연결된다. 예를 들어, 가스배출관(146)의 저장부(110)와 연결되는 부분은 가압유닛(142)보다 상측에 배치될 수 있다. 이에, 가스배출관(146)이 가압유닛(142) 상측 공간의 가스를 용이하게 외부로 배출할 수 있다. 또한, 가스배출관(146)에는 팽창유닛(141) 외부로 배출되는 가스의 유량을 제어하는 가스배출 제어밸브(146a)가 설치될 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 가압부(140)의 작동은 다음과 같다. 도 3을 참조하면, 가스공급 제어밸브(145a), 가스배출 제어밸브(146a), 및 공급라인 제어밸브(131)를 잠근 상태에서 유입라인 제어밸브(121)를 개방하여 저장부(110) 내에 원료를 공급한다. 원료가 저장부(110) 내부공간 대비 80% 정도 채워지면 유입라인 제어밸브(121)를 잠근다. 기판처리 공정이 수행되면, 공급라인 제어밸브(131)와 가스공급 제어밸브(145a)를 개방한다. 그러면, 가압유닛(142)의 상측 공간으로 가스가 공급되고 가압유닛(142) 상측 공간의 압력이 증가하여 가압유닛(142)이 탄성유닛(143)의 탄성력을 이겨내고 하부방향으로 이동할 수 있다. 이에, 원료가 가압유닛(142)에 의해 밀려 공급라인(130)으로 이동하여 챔버(10) 내로 공급된다.
한편, 저장부(110) 내부의 원료가 저장부(110) 내부공간 대비 20% 정도로 감소하면 가스공급 제어밸브(145a)와 유입라인 제어밸브(131)를 잠근다. 그리고, 가스배출 제어밸브(146a)를 개방하여 가압유닛(141) 상측 공간의 가스를 저장부(110) 외부로 배출한다. 이에, 가압유닛(141) 상측 공간의 압력이 감소하면서 신장되었던 탄성유닛(143)이 탄성력에 의해 수축될 수 있고, 탄성유닛(143)에 연결된 가압유닛(142)이 상측으로 이동할 수 있다. 탄성유닛(143)이 최소 높이로 수축되면 가스배출 제어밸브(146a)를 잠근 후 유입라인 제어밸브(121)를 개방하여 저장부(110) 내부에 원료를 다시 채워넣을 수 있다.
이처럼, 가스가 액상의 원료에 직접 접촉하는 것을 방지하여 가스가 원료에 용해되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 용해된 가스로 인해 원료 내에 기포가 발생하는 것을 억제하거나 방지할 수 있고, 원료의 정밀한 유량을 제어할 수 있다. 또한, 기포가 발생되지 않아 원료의 기화효율이 향상되어 공정의 효율을 향상시킬 수 있다. 그리고, 저장부(110) 내로 원료를 리필하는 주기가 연장되어 기판(S)을 처리하는 공정이 중단되는 횟수가 감소할 수 있다. 따라서, 기판(S)을 처리하는 공정의 생산성 및 효율성이 향상될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 아래에 기재될 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
S: 기판 10: 챔버
20: 기판 지지대 30: 분사기
41: 유량 조절기 42: 기화기
50: 반응가스 공급기 60: 퍼지가스 공급기
100: 원료 공급기 110: 저장부
120: 유입라인 130: 공급라인
140: 가압부 141: 팽창유닛
145: 가스공급관 146: 가스배출관

Claims (12)

  1. 내부에 원료가 저장되는 내부공간을 형성하는 저장부;
    상기 저장부의 내부로 원료를 유입시키도록 상기 저장부의 일측에 연결되는 유입라인;
    상기 저장부 내부의 원료를 외부로 공급하도록 상기 저장부의 타측에 연결되는 공급라인;
    상기 저장부에 설치되고 가스에 의해 팽창 또는 이동가능하도록 배치되어 상기 원료를 상기 공급라인으로 이동시키는 가압부를 포함하는 원료 공급기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 가압부는, 상기 저장부의 내부공간의 형상을 따라 형성되어 상기 저장부의 내부공간 내 상부에 배치되고, 신축성을 가지며, 하측방향으로 팽창가능한 팽창유닛을 포함하는 원료 공급기.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 가압부는, 상기 팽창유닛 내부로 가스를 공급하도록 상기 팽창유닛과 연결되는 가스공급관; 및 상기 팽창유닛 내부의 가스를 외부로 배출하도록 상기 팽창유닛과 연결되는 가스배출관을 포함하는 원료 공급기.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 팽창유닛은, 상기 저장부 내부의 부피 대비 10~90% 사이로 수축팽창 가능한 원료 공급기.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 팽창유닛은, 라텍스, 및 폴리우레탄 중 적어도 어느 하나를 포함하는 원료 공급기.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 가압부는, 상기 저장부의 내부공간 단면 형상을 따라 형성되고, 상기 저장부 내부에서 상하로 이동가능하게 배치되는 가압유닛; 및 상기 저장부의 내부에 배치되고 일단이 상기 저장부에 연결되고, 타단이 상기 가압유닛에 연결되며, 상하방향으로 신장수축가능한 탄성유닛을 포함하는 원료 공급기.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 가압부는, 상기 저장부의 상부면과 상기 가압유닛 사이로 가스를 공급하도록 상기 저장부에 연결되는 가스공급관; 및 상기 저장부의 상부면과 상기 가압유닛 사이의 가스를 외부로 배출하도록 상기 저장부에 연결되는 가스배출관을 포함하는 원료 공급기.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 가압부는, 상기 가압유닛 하측의 공간을 밀폐시키도록 상기 가압유닛의 단면둘레에 설치되는 밀폐유닛을 포함하는 원료 공급기.
  9. 청구항 3 또는 청구항 7에 있어서,
    상기 가스공급관에, 상기 가스의 유량을 측정하는 유량계, 및 상기 가스의 유량을 제어하는 제어밸브가 구비되는 원료 공급기.
  10. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 원료는 액상 상태의 물질을 포함하고, 상기 가스는 질소가스, 아르곤 가스, 및 헬륨 가스 중 적어도 어느 하나를 포함하는 원료 공급기.
  11. 내부에 처리공간이 형성되는 챔버;
    기판을 지지하도록 상기 챔버 내부에 설치되는 기판 지지대;
    상기 챔버에 설치되고 상기 기판을 향하여 유체를 분사하도록 상기 기판 지지대와 대향 배치되는 분사기; 및
    상기 분사기에 원료를 공급하도록 상기 분사기에 연결되고 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 기재된 원료 공급기를 포함하는 기판처리장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 원료는 액상 상태의 물질을 포함하고,
    상기 원료를 기화시키도록 상기 원료 공급기와 상기 분사기 사이의 원료 이동경로에 설치되는 기화기를 포함하는 기판처리장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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