KR20170119360A - 고체 소스 공급 유닛, 가스 공급 유닛, 그리고 기판 처리 방법 - Google Patents

고체 소스 공급 유닛, 가스 공급 유닛, 그리고 기판 처리 방법 Download PDF

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KR20170119360A
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김현수
손기주
이근택
홍종원
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 고체 소스 공급 유닛은, 고체 소스가 제공되고, 상기 고체 소스가 승화되어 기체 소스를 생성하는 반응 공간을 갖는 바디, 상기 반응 공간을 복수의 서브 반응 공간들로 분할하는 공간 분할부, 상기 바디의 일측에 형성되고, 캐리어 가스가 유입되는 유입구 및 상기 바디의 타측에 형성되고, 상기 캐리어 가스 및 상기 기체 소스가 배출되는 유출구를 포함하되, 상기 분할된 상기 복수의 서브 반응 공간들 중 상기 유입구와 인접한 서브 반응 공간과 상기 유출구와 인접한 서브 반응 공간은, 상기 고체 소스의 양 및 상기 고체 소스의 유효 표면적 중 적어도 어느 하나가 서로 상이하다.

Description

고체 소스 공급 유닛, 가스 공급 유닛, 그리고 기판 처리 방법{Solid source supply unit, Gas supply unit, and Substrate treating method}
본 발명은 고체 소스 공급 유닛, 가스 공급 유닛, 및 이를 이용한 기판 처리 방법에 관한 것이다.
반도체 제작 공정에서, 고체 소스를 이용하여 진행되는 공정들(예를 들어, 증착 공정)이 수행된다. 고체 소스를 이용하는 경우, 중앙 공급이 가능한 액체 소스와는 달리, 일정 양의 고체 소스가 개별 캐니스터 내에 담긴 채 공급된다. 캐니스터 내 고체 소스의 소모량에 따라 또는 시간이 지남에 따라 고체 소스로부터 획득되는 공정 가스의 공급양이 감소하므로, 공정 조건을 변경하거나 고체 소스가 소진되기 전에 캐니스터를 교체하여 공정을 지속할 수 있다. 따라서, 보다 안정적이고 효율적인 고체 소스 공급 시스템이 필요하다.
본 발명은 안정적인 공정 가스 공급이 가능한 고체 소스 공급 유닛, 가스 공급 유닛을 제공한다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 고체 소스 공급 유닛은, 고체 소스가 제공되고, 상기 고체 소스가 승화되어 기체 소스를 생성하는 반응 공간을 갖는 바디, 상기 반응 공간을 복수의 서브 반응 공간들로 분할하는 공간 분할부, 상기 바디의 일측에 형성되고, 캐리어 가스가 유입되는 유입구 및 상기 바디의 타측에 형성되고, 상기 캐리어 가스 및 상기 기체 소스가 배출되는 유출구를 포함하되, 상기 분할된 상기 복수의 서브 반응 공간들 중 상기 유입구와 인접한 서브 반응 공간과 상기 유출구와 인접한 서브 반응 공간은, 상기 고체 소스의 양 및 상기 고체 소스의 유효 표면적 중 적어도 어느 하나가 서로 상이하다.
일 예에 따르면, 상기 초기의 서브 반응 공간의 고체 소스의 양은 상기 후기의 서브 반응 공간의 고체 소스의 양보다 많을 수 있다.
일 예에 따르면, 상기 서브 반응 공간들의 각각에서 상기 고체 소스가 승화되고, 상기 유효 표면적은 상기 고체 소스의 승화에 기여하는 표면적이되, 상기 후기의 서브 반응 공간의 유효 표면적은 상기 초기의 서브 반응 공간의 고체 소스의 유효 표면적보다 클 수 있다.
일 예에 따르면, 상기 유효 표면적은, 상기 고체 소스와 캐리어 가스가 접촉하는 계면의 표면적을 포함할 수 있다.
일 예에 따르면, 상기 유효 표면적은, 상기 고체 소스의 개별 입자의 표면적을 포함할 수 있다.
일 예에 따르면, 상기 바디를 가열하는 히터를 더 포함할 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 가스 공급 유닛은, 고체 소스를 포함하는 고체 소스부, 상기 고체 소스부로 캐리어 가스를 공급하는 캐리어 가스 공급부 및 상기 고체 소스부와 외부를 연결하고, 상기 고체 소스부 내에서 생성된 기체 소스와 상기 캐리어 가스를 상기 외부로 공급하는 가스 공급 라인을 포함하되, 상기 고체 소스부는 상기 고체 소스를 각각 포함하는 복수 개의 반응 공간들을 갖되, 상기 반응 공간들 중 상기 캐리어 가스 공급부와 인접하는 반응 공간 내의 고체 소스의 양은, 상기 반응 공간들 중 상기 가스 공급 라인과 인접하는 반응 공간 내의 그것보다 많다.
일 예에 따르면, 상기 고체 소스부는, 상기 복수 개의 반응 공간들을 구획화하는 상기 복수 개의 공간 분할부를 더 포함할 수 있다.
일 예에 따르면, 상기 고체 소스부 내에서 상기 캐리어 가스는 일 방향(one-way)으로 이동하고, 상기 복수 개의 반응 공간들은 상기 일 방향을 따라 구획화될 수 있다.
일 예에 따르면, 상기 캐리어 가스 공급부와 상기 가스 공급 라인은 각각 상기 고체 소스부의 대향되는 일면에 연결될 수 있다.
일 예에 따르면, 상기 캐리어 가스 공급부와 상기 가스 공급 라인은 상기 고체 소스부의 동일면에 연결될 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 가스 공급 유닛은, 고체 소스를 포함하는 고체 소스부, 상기 고체 소스부로 캐리어 가스를 공급하는 캐리어 가스 공급부 및 상기 고체 소스부와 외부를 연결하고, 상기 고체 소스부 내에서 상기 고체 소스가 승화되어 생성된 기체 소스와 상기 캐리어 가스를 상기 외부로 공급하는 가스 공급 라인을 포함하되, 상기 고체 소스부는 상기 고체 소스를 각각 포함하는 복수 개의 반응 공간들을 갖되, 상기 반응 공간들 중 상기 가스 공급 라인과 인접하는 반응 공간 내의 고체 소스의 유효 표면적은, 상기 반응 공간들 중 상기 캐리어 가스 공급부와 인접하는 반응 공간 내의 그것보다 작고, 상기 유효 표면적은 상기 고체 소스의 승화에 기여하는 표면적이다.
일 예에 따르면, 상기 유효 표면적은, 상기 고체 소스와 캐리어 가스가 접촉하는 계면의 표면적을 포함할 수 있다.
일 예에 따르면, 상기 유효 표면적은, 상기 고체 소스의 개별 입자의 표면적을 포함할 수 있다.
일 예에 따르면, 상기 고체 소스부 내에서 상기 캐리어 가스는 일 방향(one-way)으로 이동할 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 방법은, 고체 소스를 이용하여 기판 상에 상기 공정 가스를 공급하는 것 및 상기 공정 가스를 이용하여 상기 기판에 대해 공정을 처리하는 것을 포함하되, 상기 고체 소스를 이용하여 기판 상에 상기 공정 가스를 공급하는 것은, 반응 공간 내에서 상기 고체 소스를 승화하여 기체 소스를 생성하는 것, 상기 반응 공간 내에 일 방향(one-way)을 따라 캐리어 가스를 주입하는 것, 상기 캐리어 가스를 통해 운반된 상기 기체 소스 및 상기 캐리어 가스를 포함하는 상기 공정 가스를 공급하는 것을 포함하되, 상기 일 방향(one-way)에 따른 상기 반응 공간 내의 반응 속도 차이를 보상하는 것을 더 포함한다.
일 예에 따르면, 상기 일 방향(one-way)에 따른 상기 반응 공간 내의 반응 속도 차이를 보상하는 것은, 상기 일 방향(one-way)에 따른 상기 반응 공간 중 초기의 고체 소스의 양이 후기의 그것보다 많은 것을 포함할 수 있다.
일 예에 따르면, 상기 일 방향(one-way)에 따른 상기 반응 공간 내의 반응 속도 차이를 보상하는 것은, 상기 일 방향(one-way)에 따른 상기 반응 공간 중 후기의 고체 소스의 입자 사이즈가 초기의 그것보다 큰 것을 포함할 수 있다.
일 예에 따르면, 상기 일 방향(one-way)에 따른 상기 반응 공간 내의 반응 속도 차이를 보상하는 것은, 상기 일 방향(one-way)에 따른 상기 반응 공간 중 후기의 상기 승화가 일어나는 계면의 표면적이 초기의 그것보다 큰 것을 포함할 수 있다.
일 예에 따르면, 상기 공정은 박막 증착 공정을 포함할 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 개념에 따르면, 가스들의 흐름에 따라, 반응 공간 내 고체 소스들의 반응 속도의 차이를 보상하여 균일한 공정 가스를 획득할 수 있다. 보다 구체적으로, 반응 공간 내에서 가스들의 흐름에 따라, 초기의 반응 속도가 후기의 반응 속도보다 빠르게 되어, 초기에 제공된 고체 소스가 후기에 제공된 고체 소스에 비해 먼저 소진될 수 있다. 따라서, 본 발명의 개념에 따르면, 초기의 고체 소스의 양을 후기보다 많이 제공하거나, 초기의 반응 속도보다 후기의 반응 속도를 빠르게 하여, 반응 속도를 보상할 수 있다.
본 발명의 효과는 상술한 효과들로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 고체 소스를 이용하여 공정을 수행하는 기판 처리 장치의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 2는 캐니스터 내부, 즉, 반응 공간에서 일어나는 고체 소스의 상변화 반응을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 3a는 반응 공간을 구획화하는 일반적인 캐니스터의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 3b는 도 3a의 캐니스터를 이용할 때, 시간에 따른 기체 소스의 공급양을 나타내는 도면이다.
도 3c는 도 3a의 캐니스터를 이용할 때, 시간에 따른 고체 소스들의 소모 시점을 보여주는 도면이다.
도 3d는 도 3a의 캐니스터의 등가 모델이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 캐니스터의 등가 모델이다.
도 5a는 도 4의 등가 모델을 구체화한 일 실시예에 따른 캐니스터를 보여주는 도면이다.
도 5b는 도 5a의 캐니스터를 이용할 때, 기체 소스의 공급양을 나타내는 도면이다.
도 5c는 도 5a의 캐니스터를 이용할 때, 시간에 따른 고체 소스들의 소모 시점을 보여주는 도면이다.
도 5d는 도 4의 등가 모델을 구체화한 일 실시예에 따른 캐니스터를 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 캐니스터의 등가 모델이다.
도 7a는 도 6의 등가 모델을 구체화한 일 실시예에 따른 캐니스터를 보여주는 도면이다.
도 7b는 도 6의 등가 모델을 구체화한 일 실시예에 따른 캐니스터를 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 캐니스터의 등가 모델이다.
도 9는 도 8의 등가 모델을 구체화한 일 실시예에 따른 캐니스터를 보여주는 도면이다.
도 10은 도 1의 기판 처리 장치를 이용하여 기판을 처리하는 과정을 도시하는 도면이다.
도 11a 및 도 11b는 기판 상에 박막을 증착하는 공정의 일 예를 보여주는 도면들이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 또한, 바람직한 실시예에 따른 것이기 때문에, 설명의 순서에 따라 제시되는 참조 부호는 그 순서에 반드시 한정되지는 않는다.
또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다.
도 1은 고체 소스를 이용하여 공정을 수행하는 기판 처리 장치(1)의 일 예를 보여주는 도면이다. 기판 처리 장치(1)는 공정 챔버(100) 및 가스 공급 유닛(200)을 포함할 수 있다. 기판 처리 장치(1)는 고체 소스를 이용하여, 기판(10)에 대해 증착 공정을 수행할 수 있다. 일 예로, 기판 처리 장치(1)는 화학적 기상 증착(CVD: Chemical vapor deposition) 또는 원자층 기상 증착(ALD: Atomic layer deposition) 등과 같은 증착 장비일 수 있다. 그러나, 공정의 종류는 이에 제한되지 않고, 고체 소스를 이용하는 다양한 종류의 공정에 적용될 수 있다. 기판(10)은 웨이퍼일 수 있으나, 기판(10)의 종류는 이에 제한되지 않고, 다양한 종류의 기판에 적용 가능하다.
도 1을 참조하면, 공정 챔버(100)는 하우징(110), 지지부(120), 그리고 공정 가스 공급부(130)를 포함할 수 있다. 지지부(120)는 하우징(110) 내에 배치된다. 지지부(120) 상에 기판(10)이 안착되어, 기판(10)에 대해 공정을 진행할 수 있다. 공정 가스 공급부(130)는 지지부(120)의 상부(over)에, 지지부(120)와 대향되게 배치될 수 있다. 공정 가스 공급부(130)는 하우징(110)의 상면에 결합될 수 있다. 공정 가스 공급부(130)는 가스 공급 라인(250)으로부터 공정 가스를 공급받고, 지지부(120) 상의 기판(10)으로 이를 공급한다. 공정 가스 공급부(130)는 공정 가스 공급홀들(132)을 포함할 수 있다. 일 예로, 공정 가스 공급부(130)는 샤워 헤드(shower head)일 수 있다.
가스 공급 유닛(200)은, 고체 소스부(210), 캐리어 가스 공급부(240), 그리고 가스 공급 라인(250)을 포함할 수 있다. 고체 소스부(210)의 내부에는 고체 소스가 저장될 수 있다. 일 예로, 고체 소스는 HfCl4일 수 있다. 고체 소스부(210)는, 일 예로, 캐니스터(canister)일 수 있다. 이하, 고체 소스부(210)가 캐니스터(210)인 경우를 예로 들어 설명한다. 고체 소스의 개별 입자들은 파우더(powder) 형태이나, 고체 소스는 경화되어 소정의 부피를 가질 수 있다.
캐리어 가스 공급부(240)는 캐니스터(210)에 연결될 수 있다. 캐리어 가스 공급부(240)는 캐니스터(210)로 캐리어 가스(carrier gas)를 공급한다. 캐리어 가스 공급부(240)는 캐리어 가스 공급원(242) 및 캐리어 가스 공급 라인(244)을 포함할 수 있다. 캐리어 가스는 고체 소스에 영향을 미치지 않도록 반응성이 작은 기체, 즉, 비활성 기체일 수 있다. 일 예로, 캐리어 가스는 질소 가스(N2)일 수 있으나, 이에 제한되지 않고, 캐리어 가스는 아르곤 가스(Ar) 또는 헬륨 가스(He) 등을 포함할 수 있다. 가스 공급 라인(250)은 캐니스터(210)와 공정 챔버(100)를 연결하고, 캐니스터(210)로부터 생성된 공정 가스를 공정 챔버(100)로 공급할 수 있다. 캐리어 가스 공급 라인(244) 및 가스 공급 라인(250)은 각각, 서로 대향되는 캐니스터(210)의 일면에 결합될 수 있으나, 이들의 결합 관계는 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 캐리어 가스 공급 라인(244) 및 가스 공급 라인(250)은 캐니스터(210)의 동일면에 결합될 수 있다. 도시되지 않았으나, 가스 공급 라인(250) 및 캐리어 가스 공급 라인(244) 상에는 개폐 밸브가 배치될 수 있다. 캐리어 가스 공급 라인(244) 및 가스 공급 라인(250) 각각은, 캐니스터(210)의 유입구 및 유출구와 대응될 수 있다.
도 2는 캐니스터(210) 내부, 즉, 반응 공간(R)에서 일어나는 고체 소스(A(s))의 상변화 반응을 개략적으로 보여주는 도면이다. 비록 도 2에는 반응 공간(R)이 캐리어 가스(C(g))가 제공되는 공간을 의미하는 것으로 도시되어 있으나, 반응 공간(R)은 캐리어 가스(C(g)) 및 고체 소스(A(s))가 공급되는 공간 모두를 의미한다. 도 2를 참조하면, 고체 소스(A(s))가 가열되어, 승화 반응이 일어난다. 캐리어 가스(C(g)) 및 고체 소스(A(s))가 서로 접촉하는 계면(I)에서, 고체 소스(A(s))가 승화되어 기체 소스(A(g))가 생성된다. 생성된 기체 소스(A(g))는 캐리어 가스(C(g))와 혼합될 수 있다. 이 때, 혼합된 생성된 기체 소스(A(g))와 캐리어 가스(C(g))를, 공정 챔버(100)로 공급되는 공정 가스로 정의한다. 캐리어 가스(C(g))는 기체 소스(A(g))를 운반할 뿐, 기체 소스(A(g))와 반응하지 않는다.
이 때, 승화 반응은 고체 소스(A(s))와 캐리어 가스(C(g))가 만나는 계면(I)에서 일어난다. 따라서, 계면(I)에서의 고체 소스(A(s)) 또는 캐리어 가스(C(g))의 반응 속도를 증가시키면, 고체 소스(A(s))의 승화 반응을 촉진할 수 있다. 예를 들어, 계면(I)의 표면적을 증가시키거나, 고체 소스(A(s))의 개별 입자들의 표면적을 증가시키는 경우, 승화 반응을 촉진할 수 있다. 반면, 고체 소스(A(s))가 담긴 깊이(D)를 증가시키는 경우, 고체 소스(A(s))의 전체 표면적은 증가되나 계면(I)의 표면적은 증가되지 않아, 반응 속도에는 영향을 미치지 않는다. 다시 말해서, 고체 소스(A(s))가 담긴 깊이(D)의 증가는 고체 소스(A(s))의 양의 증가와 대응될 뿐, 반응 속도 증가에는 기여하지 않는다. 이하, 계면(I)에서의 반응에 기여하는 표면적을 유효 표면적(E)으로 정의하고, 고체 소스(A(s))의 전체 표면적과 유효 표면적(E)을 구별한다.
효율적인 기체 소스(A(g))의 확보를 위해, 캐니스터(210) 내부에서의 상변화 반응을 촉진하는 다양한 방법이 사용될 수 있다. 일 예로, 캐니스터(210) 내부에서 고체 소스(A(s))의 유효 표면적(E)을 증가시키는 방법이 사용된다. 일 예로, 캐니스터(210)의 내부 공간을 분할 및 구획화하여, 고체 소스(A(s))의 유효 표면적(E)을 넓힐 수 있다. 캐니스터(210) 내에서, 캐리어 가스(C(g))는 일 방향(one-way)으로 흐를 수 있다. 즉, 캐니스터(210) 내에서, 캐리어 가스(C(g))는 비가역적인 흐름을 가진다. 캐니스터(210)로 유입되는 캐리어 가스의 흐름(flow)을 따라, 캐니스터(210)의 내부 공간을 구획화할 수 있다.
도 3a는 반응 공간을 구획화하는 일반적인 캐니스터(21)의 일 예를 보여주는 도면이다. 도 3a를 참조하면, 캐니스터(21)는 바디(220), 공간 분할부(P), 그리고 히터(230)를 포함할 수 있다. 바디(220)는 원통형일 수 있다. 이와 달리, 평면적 관점에서, 바디(220)는 다각형으로 제공될 수 있고, 바디(220)의 형태는 제한되지 않을 수 있다. 바디(220)는 내열성이 강하고 열 전도율이 높은 재질일 수 있다. 예를 들어, 바디(220)는 스테인레스를 포함할 수 있다. 히터(230)는 바디(220)를 감싸도록 제공된다. 히터(230)는, 일 예로, 히터 자켓(heater jacket)일 수 있으나, 이에 제한되지 않고, 코일 등을 포함할 수 있다.
공간 분할부(P)가 배치되어, 내부 공간을 구획하고 반응 공간(R)을 정의할 수 있다. 공간 분할부(P)는 트레이(tray)일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 공간 분할부(P)는 복수 개로 제공될 수 있고, 일 예로, 도 3a의 공간 분할부(P)는, 서로 등간격으로 배열된 n개의 서브 공간 분할부들(P1,P2,P3,…,Pn)을 포함할 수 있다. n개의 서브 공간 분할부들(P1,P2,P3,…,Pn)은 각각, n개의 서브 반응 공간들(R1,R2,R3,…,Rn)을 정의할 수 있다. 도 3a와 같이, 캐리어 가스 공급 라인(244)이 바디(220)의 하면에 연결되고, 가스 공급 라인(250)이 바디(220)의 상면에 연결되는 경우, 서브 공간 분할부들(P1,P2,P3,…,Pn)은 바디(220)의 높이 방향을 따라 배치될 수 있다. 각각의 서브 공간 분할부들(P1,P2,P3,…,Pn) 내에 담긴 고체 소스들(A1(s),A2(s),A3(s),…,An(s))은 서로 동일한 깊이(D) 및 유효 표면적(E)을 가지므로, 각각의 고체 소스들(A1,A2,A3,…,An)의 양은 서로 동일하다.
캐리어 가스 공급 라인(244)으로부터 공급된 캐리어 가스(C(g))는, 순차적으로 상단의 서브 반응 공간들로 이동할 수 있다. 캐리어 가스(C(g))는 상단의 서브 반응 공간들로 이동되면서, 각 반응 공간들(R1,R2,R3,…,Rn)에서 생성된 기체 소스들((A1(g),A2(g),A3(g),…,An(g)))를 함께 운반한다. 서브 반응 공간들(R1,R2,R3,…,Rn)을 거치면서 생성된 공정 가스는, 가스 공급 라인(250)으로 배출되어 공정 챔버(100)로 공급될 수 있다. 이와 같이, 캐니스터(210)의 내부 공간을 분할하여 복수의 서브 반응 공간들(R1,R2,R3,…,Rn)을 정의함으로써, 고체 소스(A(s))의 유효 표면적(E)을 넓히고 보다 많은 양의 기체 소스(A(g))를 얻을 수 있다. 서브 공간 분할부들(P1,P2,P3,…,Pn)에는 미세홀들(미도시)이 형성되어, 가스들의 흐름을 유도할 수 있다. 상술한 바와 같이, 고체 소스는 경화되어 제공될 수 있으므로, 미세홀들(미도시)에 의한 고체 소스의 손실은 발생하지 않는다. 이와 달리, 반응 공간(R)에는 가스 흐름을 유도하는 별도의 가스 흐름 경로(예를 들면, 유도관)가 배치될 수 있다.
도 3b는 도 3a의 캐니스터(21)를 이용할 때, 시간에 따른 기체 소스(A(g))의 공급양(Flux rate)을 나타내는 도면이고, 도 3c는 도 3a의 캐니스터(21)를 이용할 때, 시간에 따른 고체 소스들의 소모 시점을 보여주는 도면이다. 도 3c는 도 3a의 캐니스터(21)가 5개의 서브 반응 공간들(R1,R2,R3,R4,R5) 및 5개의 고체 소스들(A1,A2,A3,A4,A5)을 포함하는 것을 예로 들어 도시한다. 도 3b를 참조하면, 시간이 지날수록 기체 소스(A(g))의 공급양(Flux rate)이 감소됨을 알 수 있다. 도 3c를 참조하면, 각 고체 소스들(A1,A2,A3,A4,A5)의 초기 깊이(D)는 동일하나, 고체 소스들(A1,A2,A3,A4,A5)간의 소모 시점이 서로 상이한 것을 알 수 있다. 캐리어 가스(C(g))의 흐름에 따라, 즉, 캐리어 가스(C(g))가 공급되는 순서에 따라, 고체 소스들(A1,A2,A3,A4,A5)이 순차적으로 소모된다. 기체 소스(A(g))의 공급양(Flux rate)의 감소 및 고체 소스들(A1,A2,A3,A4,A5)의 소모 시점들이 서로 상이한 이유를 이하 후술한다.
도 3d는 도 3a의 캐니스터(21)의 등가 모델이다. 각각의 서브 반응 공간들(R1,R2,R3,…,Rn)에는, 서로 동일한 양의 고체 소스들(A1(s)=A2(s)=A3(s)=…=An(s))이 담긴다. 캐리어 가스(C(g))는 제 1, 제 2, 제 3, … 그리고 제 n 서브 반응 공간들(R1,R2,R3,…,Rn)에 순차적으로 공급된다. 이에 따라, 제 1, 제 2, 제 3, … 그리고 제 n 서브 반응 공간들(R1,R2,R3,…,Rn)에서 계속적으로 고체 소스들(A1(s),A2(s),A3(s),…,An(s))의 승화 반응이 진행되므로, 제 1, 제 2, 제 3, … 그리고 제 n 서브 반응 공간들(R1,R2,R3,…,Rn) 각각에서 배출되는 기체 소스들의 양이 점점 증가(A1(g)<A2(g)<A3(g)<…<An(g))한다. 반면에, 제 1, 제 2, 제 3, … 그리고 제 n 서브 반응 공간들(R1,R2,R3,…,Rn) 각각에서 배출되는 캐리어 가스들의 양은 점점 감소(C1(g)>C2(g)>C3(g)>…>Cn(g))한다. 따라서, 제 1, 제 2, 제 3, … 그리고 제 n 서브 반응 공간들(R1,R2,R3,…,Rn)로 갈수록 캐리어 가스의 상대 농도가 감소한다. 캐리어 가스의 농도 감소에 따라, 제 1, 제 2, 제 3, … 그리고 제 n 서브 반응 공간들(R1,R2,R3,…,Rn) 내의 고체 소스들(A1(s),A2(s),A3(s),…,An(s))의 반응 속도가 서로 상이해지고, 그에 따라, 제 1, 제 2, 제 3, … 그리고 제 n 서브 반응 공간들(R1,R2,R3,…,Rn) 내의 고체 소스들(A1(s),A2(s),A3(s),…,An(s))의 소모 시점이 서로 상이해진다. 이 때, 제 1, 제 2, 제 3, … 그리고 제 n 서브 반응 공간들(R1,R2,R3,…,Rn)의 각각에서 배출되는 캐리어 가스들(C1(g),C2(g),C3(g),…,Cn(g)) 및 기체 소스들(A1(s),A2(s),A3(s),…,An(s))은 설명의 편의를 위해 구분한 것일 뿐, 서로 동일한 가스를 의미한다.
다시 말해서, 반응 공간들 내의 캐리어 가스의 농도 차이는 반응 속도의 차이를 야기하고, 반응 공간들에서의 반응 속도의 차이는 각 반응 공간들에 담긴 고체 소스들의 소진 시점 차이를 야기한다. 또한, 시간에 따라 불균일한 양의 기체 소스가 획득될 수 있다. 특히, 기체 소스 공급양의 감소는, 기판(10) 상에 형성되는 증착막의 두께를 감소시킬 수 있다. 따라서, 본 발명은 가스 흐름에 따라 전구체의 상대 농도 변화에 따른 반응 공간들간의 반응 속도 차이를 보상하여, 시간/가스의 흐름 또는 고체 소스의 충진양에 관계없이 일정한 양의 기체 소스(A(g))를 공급할 수 있는 캐니스터(210)를 제공하고자 한다. 이하, 도 2 및 도 3a를 참조하여 설명한 구성들과 실질적으로 동일한 구성에 대하여는 동일한 참조번호가 제공되고, 설명의 간소화를 위하여 중복되는 설명은 생략될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 캐니스터(210)의 등가 모델이다. 도 4를 참조하면, 서브 반응 공간들(R1,R2,R3,…,Rn)이 서로 상이한 양의 고체 소스를 포함(A1(s)>A2(s)>A3(s)>…>An(s))하는 것을 알 수 있다. 고체 소스들(A1(s),A2(s),A3(s),…,An(s))은 서로 다른 깊이(D1>D2>D3>…>Dn)를 가질 수 있다. 캐리어 가스(C(g))의 흐름에 따라, 제 1, 제 2, 제 3, …, 그리고 제 n 서브 반응 공간(R1,R2,R3,…,Rn)으로 갈수록 더 낮은 깊이(D1>D2>D3>…>Dn)를 가지므로, 제 1, 제 2, 제 3, …, 그리고 제 n 서브 반응 공간(R1,R2,R3,…,Rn)으로 갈수록 더 적은 양의 고체 소스(A1(s)>A2(s)>A3(s)>…>An(s))를 포함한다. 이 때, 제 1, 제 2, 제 3, …, 그리고 제 n 서브 반응 공간(R1,R2,R3,…,Rn) 각각에 담긴 고체 소스들의 양만이 상이할 뿐, 고체 소스들(A1(s),A2(s),A3(s),…,An(s))의 유효 표면적(E), 압력, 그리고 온도 등의 공정 조건들은 동일하게 제공된다. 도 3b 및 도 3c를 참조하여 확인한 바와 같이, 초기 반응 공간의 고체 소스가 후기 반응 공간의 고체 소스보다 빨리 소진되므로, 본 발명의 실시예에 따르면, 초기 반응 공간의 고체 소스의 양을 후기 반응 공간의 고체 소스의 양보다 많이 제공하여, 소모 시점을 보상할 수 있다. 즉, 반응 공간들은 가스 흐름에 따라 서로 다른 소모 속도를 갖지만, 각 반응 공간들에 담긴 고체 소스의 양을 제어하여 소모 시점을 동일하게 제어할 수 있다.
도 5a는 도 4의 등가 모델을 구체화한 일 실시예에 따른 캐니스터(210A)를 보여주는 도면이다. 캐니스터(210A)는 바디(220), 공간 분할부(P), 그리고 히터(230)를 포함할 수 있다. 캐리어 가스 공급 라인(244)과 가스 공급 라인(250)은 캐니스터(210C)의 서로 대향되는 면에 연결될 수 있다. 보다 구체적으로, 도 5a의 캐니스터(210A)의 하면에 캐리어 가스 공급 라인(244)이 결합되고 상면에 가스 공급 라인(250)이 결합되어, 하부에서부터 상부를 향하는 가스 흐름을 가질 수 있다. 따라서, 공간 분할부(P)는 바디(220)의 높이 방향을 따라 배치된 제 1, 제 2, 제 3, …, 그리고 제 n 서브 공간 분할부들(P1,P2,P3,…,Pn)을 포함할 수 있다. 제 1, 제 2, 제 3, …, 그리고 제 n 서브 공간 분할부들(P1,P2,P3,…,Pn) 각각에 담긴 고체 소스들의 깊이(D1>D2>D3>…>Dn)는 점점 감소될 수 있다. 다시 말해서, 제 1, 제 2, 제 3, …, 그리고 제 n 서브 공간 분할부들(P1,P2,P3,…,Pn) 각각에 담긴 고체 소스들의 양은 점점 감소(A1(s)>A2(s)>A3(s)>…>An(s))될 수 있다. 이와 대응되도록, 제 1, 제 2, 제 3, …, 그리고 제 n 서브 공간 분할부들(P1,P2,P3,…,Pn)은 바디(220)의 상부로 갈수록, 낮은 높이를 가질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
도 5b는 도 5a의 캐니스터(210A)를 이용할 때, 기체 소스(A(g))의 공급양(Flux rate)을 나타내는 도면이고, 도 5c는 도 5a의 한 통의 캐니스터(210A)를 이용할 때, 시간에 따른 고체 소스들의 소모 시점을 보여주는 도면이다. 도 5c는 도 5a의 캐니스터(210A)가 5개의 서브 반응 공간들(R1,R2,R3,R4,R5) 및 5개의 고체 소스들(A1,A2,A3,A4,A5)을 포함하는 것을 예로 들어 도시한다. 도 3b 및 도 5b를 비교하면, 시간에 따라 획득되는 기체 가스(A(g))의 공급량이 균일해진 것을 알 수 있다. 또한, 도 3c 및 도 5c를 비교하면, 캐니스터(210A)의 고체 소스들의 초기 깊이를 서로 상이(D1>D2>D3>…>Dn)하게 함으로써, 고체 소스들(A1,A2,A3,A4,A5) 간의 소모 시점이 서로 유사한 것을 알 수 있다. 즉, 고체 소스들(A1,A2,A3,A4,A5)의 소모 시점을 동일하게 제어하여, 시간에 따라 균일한 양의 기체 소스(A(g))를 획득할 수 있다.
도 5d는 도 4의 등가 모델을 구체화한 일 실시예에 따른 캐니스터(210B)를 보여주는 도면이다. 캐리어 가스 공급 라인(244)과 가스 공급 라인(250)은 캐니스터(210)의 동일면 상에 연결될 수 있다. 이에 따라, 캐니스터(210B) 내에서, 캐리어 가스는 일측에서 유입되어 다시 일측으로 유출되는 가스 흐름을 가질 수 있다. 일 예로, 도 5d의 캐니스터(210B)는 상부에서부터 유입되어 내부를 흐른 뒤에 다시 상부로 유출되는 가스 흐름을 갖는다. 따라서, 가스 흐름을 따라 배치된 제 1, 제 2, 제 3, …, 그리고 제 n 서브 공간 분할부들(P1,P2,P3,P4,P5,…,Pn)을 포함할 수 있다. 즉, 도 5a의 캐니스터(210A)는 바디(220) 내의 반응 공간(R)이 수직하게 분할된 구조만을 도시하나, 도 5d의 캐니스터(210B)는 수직 및 수평으로 분할된 공간들을 갖는다. 서브 공간 분할부들(P1,P2,P3,P4,P5,…,Pn) 각각에 담긴 고체 소스들의 깊이들은 점점 감소(D1>D2>D3>D4>D5>…>Dn)될 수 있다. 다시 말해서, 서브 공간 분할부들(P1,P2,P3,P4,P5,…,Pn) 각각에 담긴 고체 소스들의 양은 점점 감소(A1(s)>A2(s)>A3(s)>A4(s)>A5(s)>…>An(s))될 수 있다.
도 4 내지 도 5d를 참조하여 설명한 캐니스터들(210A,210B)의 구조들은, 캐리어 가스의 흐름에 따라 서로 상이한 양의 고체 소스를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 초기에 배치된 반응 공간 내의 고체 소스의 양은 후기에 배치된 반응 공간 내의 그것보다 많다. 이 때, 고체 소스의 양들의 차이에 따른 효과를 설명하기 위해, 본 발명에서는 고체 소스들의 깊이(D)를 비교하여 설명하였으나, 이는 유효 표면적(E)을 동일하게 제어하여 비교 설명하기 위한 예시일 뿐, 고체 소스의 양을 제어하는 방법은 이에 제한되지 않는다. 또한, 캐니스터 내부의 공간 분할 방식 및 분할된 공간의 수 등은 제한되지 않는다. 또한, 각 반응 공간들에 담긴 고체 소스들의 양의 차이는 연속적일 수 있으나, 이와 달리, 비연속적일 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 캐니스터(210)의 등가 모델이다. 도 6을 참조하면, 캐리어 가스(C(g))의 흐름에 따라, 서브 반응 공간들(R1,R2,R3,…,Rn)이 더 넓은 계면(I1<I2<I3<…<In)을 가질 수 있다. 이에 따라, 제 1, 제 2, 제 3, …, 그리고 제 n 서브 반응 공간들(R1,R2,R3,…,Rn)의 유효 표면적이 점점 증가(E1<E2<E3<…<En)할 수 있다. 고체 소스(A(s))와 캐리어 가스가 접촉하는 계면(I)에서 고체 소스(A(s))의 승화가 일어나므로, 계면(I)의 면적을 증가시켜 더 많은 기체 소스(A(g))를 획득할 수 있다. 이 때, 서브 반응 공간들(R1,R2,R3,…,Rn) 각각의 고체 소스의 양, 압력, 그리고 온도 등의 공정 조건들은 동일하게 제공된다.
제 1, 제 2, 제 3, …, 그리고 제 n 서브 반응 공간으로 갈수록 더 큰 계면들, 즉, 더 큰 유효 표면적을 가질 수 있으므로(E1<E2<E3<…<En), 제 1, 제 2, 제 3, …, 그리고 제 n 서브 반응 공간으로 갈수록 더 많은 양의 기체 소스를 획득(A1(g)<A2(g)<A3(g)<…<An(g))할 수 있다. 따라서, 후기 반응 공간의 계면의 유효 표면적을 초기 반응 공간의 계면의 그것보다 크게 제공하여, 반응 공간들 간의 반응 속도 차이를 보상할 수 있다. 즉, 도 3c를 참조하면, 초기 반응 공간의 반응 속도에 비해 후기 반응 공간의 반응 속도가 작으나, 초기 반응 공간의 반응 속도에 비해 후기 반응 공간의 반응 속도를 증가시킴으로써, 반응 공간들 간의 반응 속도 차이를 보상할 수 있다. 반응 속도를 실질적으로 균일하게 제어하는 경우, 각 반응 공간들의 소모 시점 또한 동일하게 제어할 수 있으므로, 시간에 따라 획득되는 기체 가스 공급양의 감소를 보상할 수 있다.
도 7a는 도 6의 등가 모델을 구체화한 일 실시예에 따른 캐니스터(210C)를 보여주는 도면이다. 캐니스터(210C)는 바디(220), 공간 분할부(P), 그리고 히터(230)를 포함할 수 있다. 캐리어 가스 공급 라인(244)과 가스 공급 라인(250)은 캐니스터(210C)의 서로 대향되는 면에 연결될 수 있다. 보다 구체적으로, 도 7a의 캐니스터(210C)의 하면에 캐리어 가스 공급 라인(244)이 결합되고 상면에 가스 공급 라인(250)이 결합되어, 하부에서부터 상부를 향하는 가스 흐름을 가질 수 있다. 따라서, 공간 분할부(P)는 바디(220)의 높이 방향을 따라 배치된 제 1, 제 2, 제 3, …, 그리고 제 n 서브 공간 분할부들(P1,P2,P3,…,Pn)을 포함할 수 있다. 제 1, 제 2, 제 3, …, 그리고 제 n 서브 공간 분할부들(P1,P2,P3,…,Pn)은 바디(220)의 상부로 갈수록 증가된 폭, 즉, 넓은 계면(I1<I2<I3<…<In)을 가질 수 있다. 제 1, 제 2, 제 3, …, 그리고 제 n 서브 공간 분할부들(P1,P2,P3,…,Pn)이 점차 증가된 계면(I1<I2<I3<…<In)을 가지므로, 제 1, 제 2, 제 3, …, 그리고 제 n 서브 공간 분할부들(P1,P2,P3,…,Pn) 내에 담긴 고체 소스들의 유효 표면적 또한 증가(E1<E2<E3<…<En)될 수 있다. 서브 공간 분할부들(P1,P2,P3,…,Pn) 각각에 담긴 고체 소스들의 양은 서로 동일(A1(s)=A2(s)=A3(s)=…=An(s))하다.
도 7b는 도 6의 등가 모델을 구체화한 일 실시예에 따른 캐니스터(210D)를 보여주는 도면이다. 캐리어 가스 공급 라인(244)과 가스 공급 라인(250)은 캐니스터(210D)의 동일면 상에 연결될 수 있다. 캐니스터(210D) 내의 캐리어 가스는, 일측에서 유입되어 다시 일측으로 유출되는 가스 흐름을 가질 수 있다. 일 예로, 도 7b의 캐니스터(210D)는 상부에서부터 유입되어 내부를 흐른 뒤에 다시 상부로 유출되는 가스 흐름을 갖는다. 따라서, 공간 분할부(P)는 가스 흐름을 따라 배치된 제 1, 제 2, 제 3, …, 그리고 제 n 서브 공간 분할부들(P1,P2,P3,P4,…,Pn)을 포함할 수 있다. 즉, 도 7a의 캐니스터(210C)는 바디(220) 내의 반응 공간(R)이 수직하게 분할된 구조만을 도시하나, 도 7b의 캐니스터(210D)는 수직 및 수평으로 분할된 공간들을 갖는다. 제 1, 제 2, 제 3, …, 그리고 제 n 서브 공간 분할부들(P1,P2,P3,P4,…,Pn) 각각에 담긴 고체 소스들의 계면의 표면적은 점점 증가(I1<I2<I3<I4<…<In)될 수 있다. 다시 말해서, 제 1, 제 2, 제 3, …, 그리고 제 n 서브 공간 분할부들(P1,P2,P3,P4,…,Pn) 각각에 담긴 고체 소스들의 유효 표면적은 점점 증가(E1<E2<E3<E4<…<En)될 수 있다. 서브 공간 분할부들(P1,P2,P3,P4,…,Pn) 각각에 담긴 고체 소스들의 양은 서로 동일(A1(s)=A2(s)=A3(s)=…=An(s))하다.
도 6 내지 도 7b를 참조하여 설명한 캐니스터들(210C,210D)의 구조들은, 캐리어 가스의 흐름에 따라 서로 상이한 유효 표면적을 갖는 고체 소스들을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 초기에 배치된 반응 공간의 계면의 표면적보다 후기에 배치된 반응 공간의 계면의 표면적이 크다. 이 때, 계면의 표면적의 차이에 따른 효과를 설명하기 위해, 본 발명에서는 각 고체 소스들이 동일한 양으로 제공되는 것을 예로 들어 설명하였으나, 이에 제한되지 않는다. 또한, 캐니스터 내부의 공간 분할 방식 및 분할된 공간의 수 등은 제한되지 않는다. 또한, 각 반응 공간들의 계면의 표면적의 차이는 연속적일 수 있으나, 이와 달리, 비연속적일 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 캐니스터(210)의 등가 모델이다. 도 8을 참조하면, 캐리어 가스(C(g))의 흐름에 따라, 서브 반응 공간들(R1,R2,R3,…,Rn)이 서로 상이한 유효 표면적을 가질 수 있다. 보다 구체적으로, 제 1, 제 2, 제 3, …, 그리고 제 n 서브 반응 공간(R1,R2,R3,…,Rn)으로 갈수록, 제 1, 제 2, 제 3, …, 그리고 제 n 고체 소스들의 개별 입자들은 더 큰 입자 크기(S1<S2<S3<…<Sn)를 가질 수 있다. 이에 따라, 제 1, 제 2, 제 3, …, 그리고 제 n 서브 반응 공간들(R1,R2,R3,…,Rn)의 유효 표면적이 점점 증가(E1<E2<E3<…<En)할 수 있다. 즉, 고체 소스 입자 자체의 표면적을 증가시켜, 고체 소스 입자의 반응 속도를 증가시킬 수 있다. 이 때, 서브 반응 공간들(R1,R2,R3,…,Rn) 각각의 고체 소스의 양, 압력, 그리고 온도 등의 공정 조건들은 동일하게 제공된다.
제 1, 제 2, 제 3, …, 그리고 제 n 서브 반응 공간으로 갈수록 더 큰 입자 크기, 즉, 더 큰 유효 표면적을 가질 수 있으므로(E1<E2<E3<…<En), 제 1, 제 2, 제 3, …, 그리고 제 n 서브 반응 공간으로 갈수록 더 많은 양의 기체 소스를 획득(A1(g)<A2(g)<A3(g)<…<An(g))할 수 있다. 따라서, 후기 반응 공간의 고체 소스의 입자 크기를 초기 반응 공간의 그것보다 크게 제공하여, 반응 공간들 간의 반응 속도 차이를 보상할 수 있다. 즉, 도 3c를 참조하면, 초기 반응 공간의 반응 속도에 비해 후기 반응 공간의 반응 속도가 작으나, 초기 반응 공간의 반응 속도에 비해 후기 반응 공간의 반응 속도를 증가시킴으로써, 반응 공간들 간의 반응 속도 차이를 보상할 수 있다. 반응 속도를 실질적으로 균일하게 제어하는 경우, 각 반응 공간들 내의 고체 소스들의 소모 시점 또한 동일하게 제어할 수 있으므로, 시간에 따라 획득되는 기체 가스 공급양의 감소를 보상할 수 있다.
도 9는 도 8의 등가 모델을 구체화한 일 실시예에 따른 캐니스터(210E)를 보여주는 도면이다. 캐니스터(210E)는 바디(220), 공간 분할부(P), 그리고 히터(230)를 포함할 수 있다. 캐리어 가스 공급 라인(244)과 가스 공급 라인(250)은 캐니스터(210E)의 서로 대향되는 면에 연결될 수 있다. 보다 구체적으로, 도 9의 캐니스터(210E)의 하면에 캐리어 가스 공급 라인(244)이 결합되고 상면에 가스 공급 라인(250)이 결합되어, 하부에서부터 상부를 향하는 가스 흐름을 가질 수 있다. 따라서, 공간 분할부(P)는 바디(220)의 높이 방향을 따라 배치된 제 1, 제 2, 제 3, …, 그리고 제 n 서브 공간 분할부들(P1,P2,P3,…,Pn)을 포함할 수 있다. 제 1, 제 2, 제 3, …, 그리고 제 n 공간 분할부들(P1,P2,P3,…,Pn) 각각에 담긴 고체 소스들의 입자 크기는 점점 증가(S1<S2<S3<…<Sn)될 수 있다. 고체 소스들의 입자 크기들이 점점 증가(S1<S2<S3<…<Sn)되므로, 제 1, 제 2, 제 3, …, 그리고 제 n 서브 공간 분할부들(P1,P2,P3,…,Pn) 내에 담긴 고체 소스들의 유효 표면적 또한 증가(E1<E2<E3<…<En)될 수 있다. 서브 공간 분할부들(P1,P2,P3,…,Pn) 각각에 담긴 고체 소스들의 양은 서로 동일(A1(s)=A2(s)=A3(s)=…=An(s))하다.
도 8 내지 도 9를 참조하여 설명한 캐니스터들(210E)의 구조는, 캐리어 가스의 흐름에 따라 서로 상이한 유효 표면적을 갖는 고체 소스들을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 초기에 배치된 고체 소스들의 개별 입자 크기보다 후기에 배치된 고체 소스들의 개별 입자 크기가 크다. 이 때, 각 입자 크기에 따른 효과를 설명하기 위해, 본 발명에서는 각 고체 소스들이 동일한 양으로 제공되는 것을 예로 들어 설명하였으나, 이에 제한되지 않는다. 또한, 캐니스터 내부의 공간 분할 방식 및 분할된 공간의 수 등은 제한되지 않는다. 또한, 각 고체 소스들의 개별 입자 크기의 차이는 연속적일 수 있으나, 이와 달리, 비연속적일 수 있다.
상술한 실시예들은 각각, 반응 공간 내에서 가스 흐름에 따라, 서로 다른 고체 소스의 충진양, 승화 공정이 진행되는 계면의 표면적, 또는 개별 입자의 크기 중 적어도 어느 하나를 갖는 것을 예로 들어 설명하였다. 그러나, 이는 설명의 편의를 위한 것이며, 이들의 다양한 조합이 가능함은 것은 자명하다.
도 10은 도 1의 기판 처리 장치(1)를 이용하여 기판을 처리하는 과정을 도시하는 도면이다. 이 때, 도 1의 캐니스터(210)는 상술한 캐니스터들(210A,210B,210C,210D,210E) 중 어느 하나일 수 있다. 도 1 및 도 10을 참조하여 기판 처리 방법을 설명하면, 고체 소스를 이용하여 기판(10) 상에 공정 가스를 공급(S100)하고, 공정 가스를 이용하여 기판(10)을 처리한다(S200). 일 예로, 기판(10) 상에 박막을 증착하는 공정일 수 있다. 이 때, 고체 소스를 이용하여 기판(10) 상에 공정 가스를 공급하는 것을 구체화하면, 먼저, 캐니스터(210)의 반응 공간 내에서 고체 소스가 승화되어 기체 소스가 생성된다(S110). 반응 공간 내에 일 방향(one-way)을 따라 캐리어 가스를 주입(S120)하면, 캐리어 가스가 기체 소스를 함께 운반하여, 캐리어 가스 및 기체 소스가 혼합된 공정 가스를 공정 챔버(100)로 공급할 수 있다(S130). 이 때, 캐니스터(210) 내에서 가스들이 비가역적인 일 방향의 흐름을 갖고, 일 방향에 따라 반응 속도 차이가 발생한다. 보다 구체적으로, 반응 공간 내에서 가스들의 흐름에 따라, 초기의 반응 속도가 후기의 반응 속도보다 빠르게 되어, 초기에 제공된 고체 소스가 후기에 제공된 고체 소스에 비해 먼저 소진될 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따르면, 반응 속도 차이를 보상할 수 있다(S140).
먼저, 반응 공간 내 담긴 고체 소스의 양을 조절하여 반응 속도 차이를 보상할 수 있다(S142). 보다 구체적으로, 초기의 반응 속도가 후기의 반응 속도보다 빨라 초기에 제공된 고체 소스가 후기에 제공된 고체 소스에 비해 먼저 소진되므로, 초기에 제공하는 고체 소스의 양을 후기에 제공하는 그것보다 많도록 제어하여 소모 시점들을 일치시킬 수 있다.
또한, 반응 공간 내의 고체 소스의 반응 속도 자체를 조절할 수 있다(S144). 보다 구체적으로, 초기의 반응 속도가 후기의 반응 속도보다 빠르므로, 초기의 반응 속도를 감소시키거나 후기의 반응 속도를 감소시켜, 반응 속도들이 서로 동일하도록 제어할 수 있다. 일 예로, 고체 소스의 유효 표면적을 조절할 수 있다(S146). 예를 들어, 고체 소스의 상변화 반응이 진행되는 계면의 표면적을 조절(S147)하거나, 고체 소스의 개별 입자 크기를 조절(S148)할 수 있다.
도 11a 및 도 11b는 기판(310) 상에 박막을 증착하는 공정의 일 예를 보여주는 도면들이다. 도 11a를 참조하면, 기판(310) 상에 제1 반도체 패턴(SP1) 및 제2 반도체 패턴(SP2)을 포함하는 상부 반도체 패턴(USP)이 형성되고, 상부 반도체 패턴(USP) 및 하부 반도체 패턴(LSP)을 포함하는 수직 반도체 패턴(VSP)이 형성될 수 있다.
보다 구체적으로, 버퍼 유전막(332) 상에 희생막들(미도시) 및 절연막들(335)을 교대로 그리고 반복적으로 형성하고, 희생막들(미도시) 및 절연막들(335)을 관통하는 수직 홀들(VH)을 형성할 수 있다. 수직 홀들(VH)의 각각의 하부를 채우는 하부 반도체 패턴(LSP)을 형성하고, 이어서, 정보 저장 구조체(340), 제1 반도체 패턴(SP1), 제2 반도체 패턴(SP2) 및 매립 절연체(342)를 순차적으로 형성할 수 있다. 이후, 절연막들(335), 희생막들(미도시), 및 버퍼 유전막(332)을 연속적으로 패터닝하여 분리 트렌치들(T)을 형성하면, 분리 트렌치들(T)에 의해 노출된 희생막들(미도시)을 선택적으로 제거하여 게이트 영역(334)을 형성할 수 있다.
도 11b를 참조하면, 게이트 영역(334)에 의해 노출된 하부 반도체 패턴(LSP)을 열산화하여 게이트 산화막(GOX)을 형성하고, 게이트 영역(334)에 의해 노출된 절연막들(335) 및 정보 저장 구조체(340) 상에 절연 패턴들(337)을 형성할 수 있다. 이 때, 절연 패턴들(337)을 형성하는 것은 원자층 증착(ALD) 공정을 수행하는 것을 포함할 수 있다. 즉, 본 발명의 기판 처리 장치(1)를 이용하여, 고체 소스인 HfCl4를 이용하여 절연 패턴들(337)을 형성할 수 있다. 절연 패턴들(337)은 실리콘 산화막 또는 고유전막(일 예로, 알루미늄 산화막 또는 하프늄 산화막)을 포함할 수 있다.
이후에, 분리 트렌치들(T)을 통하여, 게이트 영역(334) 내에 도전막(미도시)이 형성될 수 있다. 도전막을 형성하는 것은 원자층 증착(ALD) 공정을 수행하는 것을 포함할 수 있다. 즉, 본 발명의 기판 처리 장치(1)를 이용하여, 고체 소스인 WClx를 이용하여 도전막(미도시)을 형성할 수 있다. 이어서, 게이트 영역(334)의 외부(즉, 분리 트렌치들(T))에 형성된 도전막(미도시)을 제거하여, 게이트 영역(334)의 내에 전극들(330)을 형성할 수 있다. 전극들(330), 버퍼 유전막(332), 절연막들(335), 및 절연 패턴들(337)을 포함하는 적층 구조체들(ST)이 정의될 수 있다. 전극들(330)은 배치 관계에 따라 각각, 접지 선택 라인(GSL), 워드 라인들(WL), 그리고 스트링 선택 라인들(SSL)으로 기능할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 공정 진행 및 시간 흐름에 상관없이 균일한 공정 가스를 공급할 수 있다. 본 발명은 고체 소스를 이용하는 다양한 공정에 적용될 수 있고, 고체 소스 또한 PDMAT, HfCl4, WClx 등 다양한 종류에 적용 가능하다.
이상의 실시 예들은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것으로, 본 발명의 범위를 제한하지 않으며, 이로부터 다양한 변형 가능한 실시 예들도 본 발명의 범위에 속하는 것임을 이해하여야 한다. 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이며, 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 문언적 기재 그 자체로 한정되는 것이 아니라 실질적으로는 기술적 가치가 균등한 범주의 발명에 대하여까지 미치는 것임을 이해하여야 한다.

Claims (20)

  1. 고체 소스가 제공되고, 상기 고체 소스가 승화되어 기체 소스를 생성하는 반응 공간을 갖는 바디;
    상기 반응 공간을 복수의 서브 반응 공간들로 분할하는 공간 분할부;
    상기 바디의 일측에 형성되고, 캐리어 가스가 유입되는 유입구; 및
    상기 바디의 타측에 형성되고, 상기 캐리어 가스 및 상기 기체 소스가 배출되는 유출구를 포함하되,
    상기 분할된 상기 복수의 서브 반응 공간들 중 상기 유입구와 인접한 서브 반응 공간과 상기 유출구와 인접한 서브 반응 공간은, 상기 고체 소스의 양 및 상기 고체 소스의 유효 표면적 중 적어도 어느 하나가 서로 상이한, 고체 소스 공급 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유입구와 인접한 서브 반응 공간 내의 고체 소스의 양은 상기 유출구와 인접한 서브 반응 공간 내의 고체 소스의 양보다 많은, 고체 소스 공급 유닛.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 유효 표면적은 상기 고체 소스의 승화에 기여하는 표면적이되,
    상기 유출구와 인접한 서브 반응 공간의 유효 표면적은 상기 유입구와 인접한 서브 반응 공간의 고체 소스의 유효 표면적보다 큰, 고체 소스 공급 유닛.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 유효 표면적은, 상기 고체 소스와 상기 캐리어 가스가 접촉하는 계면의 표면적을 포함하는, 고체 소스 공급 유닛.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 유효 표면적은, 상기 고체 소스의 개별 입자의 표면적을 포함하는, 고체 소스 공급 유닛.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 바디를 가열하는 히터를 더 포함하는, 고체 소스 공급 유닛.
  7. 고체 소스를 포함하는 고체 소스부;
    상기 고체 소스부로 캐리어 가스를 공급하는 캐리어 가스 공급부; 및
    상기 고체 소스부와 외부를 연결하고, 상기 고체 소스부 내에서 생성된 기체 소스와 상기 캐리어 가스를 상기 외부로 공급하는 가스 공급 라인을 포함하되,
    상기 고체 소스부는:
    상기 고체 소스를 각각 포함하는 복수 개의 반응 공간들을 갖되,
    상기 반응 공간들 중 상기 캐리어 가스 공급부와 인접하는 반응 공간 내의 고체 소스의 양은, 상기 반응 공간들 중 상기 가스 공급 라인과 인접하는 반응 공간 내의 그것보다 많은, 가스 공급 유닛.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 고체 소스부는, 상기 복수 개의 반응 공간들을 구획화하는 상기 복수 개의 공간 분할부를 더 포함하는, 가스 공급 유닛.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 고체 소스부 내에서 상기 캐리어 가스는 일 방향(one-way)으로 이동하고,
    상기 복수 개의 반응 공간들은 상기 일 방향을 따라 구획화된, 가스 공급 유닛.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 캐리어 가스 공급부와 상기 가스 공급 라인은 각각 상기 고체 소스부의 대향되는 일면에 연결되는, 가스 공급 유닛.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 캐리어 가스 공급부와 상기 가스 공급 라인은 상기 고체 소스부의 동일면에 연결되는, 가스 공급 유닛.
  12. 고체 소스를 포함하는 고체 소스부;
    상기 고체 소스부로 캐리어 가스를 공급하는 캐리어 가스 공급부; 및
    상기 고체 소스부와 외부를 연결하고, 상기 고체 소스부 내에서 상기 고체 소스가 승화되어 생성된 기체 소스와 상기 캐리어 가스를 상기 외부로 공급하는 가스 공급 라인을 포함하되,
    상기 고체 소스부는:
    상기 고체 소스를 각각 포함하는 복수 개의 반응 공간들을 갖되,
    상기 반응 공간들 중 상기 가스 공급 라인과 인접하는 반응 공간 내의 고체 소스의 유효 표면적은, 상기 반응 공간들 중 상기 캐리어 가스 공급부와 인접하는 반응 공간 내의 그것보다 작고, 상기 유효 표면적은 상기 고체 소스의 승화에 기여하는 표면적인, 가스 공급 유닛.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 유효 표면적은, 상기 고체 소스와 상기 캐리어 가스가 접촉하는 계면의 표면적을 포함하는, 가스 공급 유닛.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 유효 표면적은, 상기 고체 소스의 개별 입자의 표면적을 포함하는, 가스 공급 유닛.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 고체 소스부 내에서 상기 캐리어 가스는 일 방향(one-way)으로 이동하는, 가스 공급 유닛.
  16. 고체 소스를 이용하여 기판 상에 상기 공정 가스를 공급하는 것; 및
    상기 공정 가스를 이용하여 상기 기판에 대해 공정을 처리하는 것을 포함하되,
    상기 고체 소스를 이용하여 기판 상에 상기 공정 가스를 공급하는 것은:
    반응 공간 내에서 상기 고체 소스를 승화시켜 기체 소스를 생성하는 것;
    상기 반응 공간 내에 일 방향(one-way)을 따라 캐리어 가스를 주입하는 것;
    상기 캐리어 가스를 통해 운반된 상기 기체 소스 및 상기 캐리어 가스를 포함하는 상기 공정 가스를 공급하는 것을 포함하되,
    상기 일 방향(one-way)에 따른 상기 반응 공간 내의 반응 속도 차이를 보상하는 것을 더 포함하는, 기판 처리 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 일 방향(one-way)에 따른 상기 반응 공간 내의 반응 속도 차이를 보상하는 것은, 상기 일 방향(one-way)에 따른 상기 반응 공간 중 초기에 제공된 고체 소스의 양이 후기에 제공된 그것보다 많은 것을 포함하는, 기판 처리 방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 일 방향(one-way)에 따른 상기 반응 공간 내의 반응 속도 차이를 보상하는 것은, 상기 일 방향(one-way)에 따른 상기 반응 공간 중 후기에 제공된 고체 소스의 입자 사이즈가 초기에 제공된 그것보다 큰 것을 포함하는, 기판 처리 방법.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 일 방향(one-way)에 따른 상기 반응 공간 내의 반응 속도 차이를 보상하는 것은, 상기 일 방향(one-way)에 따른 상기 반응 공간 중 후기의 상기 승화가 일어나는 계면의 표면적이 초기의 그것보다 큰 것을 포함하는, 기판 처리 방법.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 공정은 박막 증착 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
KR1020160047063A 2016-04-18 2016-04-18 고체 소스 공급 유닛, 가스 공급 유닛, 그리고 기판 처리 방법 KR20170119360A (ko)

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WO2021054216A1 (ja) * 2019-09-18 2021-03-25 東京エレクトロン株式会社 原料ガス供給システム及び原料ガス供給方法
US11834740B2 (en) * 2020-11-10 2023-12-05 Applied Materials, Inc. Apparatus, system, and method for generating gas for use in a process chamber
CN114277358B (zh) * 2021-11-12 2023-10-27 北京北方华创微电子装备有限公司 一种液态源瓶及半导体工艺设备

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7638002B2 (en) * 2004-11-29 2009-12-29 Tokyo Electron Limited Multi-tray film precursor evaporation system and thin film deposition system incorporating same
US7846256B2 (en) * 2007-02-23 2010-12-07 Tokyo Electron Limited Ampule tray for and method of precursor surface area
US9034105B2 (en) * 2008-01-10 2015-05-19 American Air Liquide, Inc. Solid precursor sublimator
JP5933372B2 (ja) * 2012-07-02 2016-06-08 東京エレクトロン株式会社 原料容器および原料容器の使用方法
US20140174955A1 (en) * 2012-12-21 2014-06-26 Qualcomm Mems Technologies, Inc. High flow xef2 canister

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