KR20230085685A - Mass flow controller apparatus and substrate processing apparatus including the same - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 관점에 따른 질량 유량 제어 장치는, 질량 유량계, 상기 질량 유량계의 양단에 연결된 유입 라인 및 유출 라인, 및 상기 질량 유량계 상의 제어부를 포함하는 질량 유량 제어기와, 상기 유입 라인 및 상기 유출 라인의 적어도 단부들을 노출하면서 상기 질량 유량 제어기를 전체적으로 감싸는 케이스부와, 상기 질량 유량계를 가열하도록 상기 질량 유량계에 대향된 상기 케이스부의 내면들 중 적어도 두 내면들에 설치되는 히터들과, 상기 케이스부 내부의 온도를 측정하도록 상기 케이스부에 설치되는 온도 센서를 포함한다.A mass flow control device according to one aspect of the present invention includes a mass flow controller including a mass flow meter, an inlet line and an outlet line connected to both ends of the mass flow meter, and a control unit on the mass flow meter, the inlet line and the outlet line A case portion that entirely encloses the mass flow controller while exposing at least ends thereof, heaters installed on at least two inner surfaces of inner surfaces of the case portion facing the mass flow meter so as to heat the mass flow meter, and inside the case portion. It includes a temperature sensor installed in the case to measure the temperature of.

Description

질량 유량 제어 장치 및 이를 포함하는 기판 처리 장치{Mass flow controller apparatus and substrate processing apparatus including the same}Mass flow controller and substrate processing apparatus including the same {Mass flow controller apparatus and substrate processing apparatus including the same}

본 발명은 반도체 제조 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 질량 유량 제어 장치 및 이를 포함하는 기판 처리 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus, and more particularly, to a mass flow control apparatus and a substrate processing apparatus including the same.

반도체 소자를 제조하기 위해서는 진공 분위기의 기판 처리 장치에서 각종 기판 처리 공정이 수행된다. 예컨대, 공정 챔버 내에 기판을 로딩하고 기판 상에 박막을 증착하거나 박막을 식각하는 등의 공정이 진행될 수 있다. 여기서, 기판은 공정 챔버 내에 설치된 기판 지지부에 지지되며, 기판 지지부의 상부에 설치되는 가스 분사부를 통해 공정 가스를 기판으로 분사할 수 있다.In order to manufacture a semiconductor device, various substrate processing processes are performed in a substrate processing apparatus in a vacuum atmosphere. For example, a process such as loading a substrate into a process chamber, depositing a thin film on the substrate, or etching the thin film may be performed. Here, the substrate is supported by a substrate support unit installed in the process chamber, and process gas may be injected to the substrate through a gas dispensing unit installed above the substrate support unit.

최근, 반도체 소자의 집적도가 증가함에 따라서, 기판 처리 장치의 정밀한 제어가 요구되고 있다. 예를 들어, 공정 가스의 유량에 따라서 박막의 증착 속도 및 균일도 등의 특성이 달라지고 있다. 공정 가스의 유량 제어는, 질량 유량 제어기(mass flow controller)를 통해서 이루어 지고 있다. Recently, as the degree of integration of semiconductor devices increases, precise control of a substrate processing apparatus is required. For example, characteristics such as deposition rate and uniformity of a thin film vary according to the flow rate of a process gas. Controlling the flow rate of process gas is performed through a mass flow controller.

질량 유량 제어기 중 고온에서 동작하는 고온용 질량 유량 제어기는 온도에 따라서 그 동작 특성이 달라질 수 있다. 이에 따라, 고온용 질량 유량 제어기는 사양 상의 사용 온도에 따라서 초기부터 캘리브레이션이 되어 있고, 실제 온도가 달라지면 유량 제어에 오차가 발생할 수 있다. 따라서, 질량 유량 제어기의 온도 제어가 중요해지고 있다.Among the mass flow controllers, the high-temperature mass flow controller operating at a high temperature may have different operating characteristics depending on the temperature. Accordingly, the high-temperature mass flow controller is calibrated from the beginning according to the operating temperature of the specifications, and if the actual temperature is different, an error may occur in the flow control. Therefore, temperature control of mass flow controllers is becoming important.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 일 과제는 균일한 온도 제어를 통해서 정밀한 유량 제어가 가능한 질량 유량 제어 장치 및 이를 이용한 기판 처리 장치를 제공하고자 한다.The present invention is to solve various problems including the above problems, and one object of the present invention is to provide a mass flow control device capable of precise flow control through uniform temperature control and a substrate processing device using the same.

그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.However, these tasks are illustrative, and the scope of the present invention is not limited thereby.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 관점에 따른 질량 유량 제어 장치는, 질량 유량계, 상기 질량 유량계의 양단에 연결된 유입 라인 및 유출 라인, 및 상기 질량 유량계 상의 제어부를 포함하는 질량 유량 제어기와, 상기 유입 라인 및 상기 유출 라인의 적어도 단부들을 노출하면서 상기 질량 유량 제어기를 전체적으로 감싸는 케이스부와, 상기 질량 유량계를 가열하도록 상기 질량 유량계에 대향된 상기 케이스부의 내면들 중 적어도 두 내면들에 설치되는 히터들과, 상기 케이스부 내부의 온도를 측정하도록 상기 케이스부에 설치되는 온도 센서를 포함한다.A mass flow control device according to one aspect of the present invention for solving the above problems is a mass flow controller including a mass flow meter, an inlet line and an outlet line connected to both ends of the mass flow meter, and a control unit on the mass flow meter; A case part that entirely surrounds the mass flow controller while exposing at least ends of the inlet line and the outlet line, and heaters installed on at least two inner surfaces of the inner surface of the case part facing the mass flow meter to heat the mass flow meter. and a temperature sensor installed in the casing to measure the temperature inside the casing.

상기 질량 유량 제어 장치에 따르면, 상기 케이스부의 내면들에는 단열재가 설치되고, 상기 히터들은 상기 단열재 상에 설치될 수 있다.According to the mass flow control device, an insulator may be installed on inner surfaces of the case unit, and the heaters may be installed on the insulator.

상기 질량 유량 제어 장치에 따르면, 상기 히터들은 상기 케이스부의 내면들 중 바닥면 및 측면들에 설치되고, 상기 히터들 중 상기 바닥면에 설치되는 바닥 히터는 상기 질량 유량계에 접하게 설치되어 상기 질량 유량계를 열전도 방식에 의해서 가열하고, 상기 측면들에 설치되는 측면 히터들은 상기 질량 유량계로부터 이격되게 배치되어 열대류 방식으로 상기 질량 유량계를 가열할 수 있다.According to the mass flow control device, the heaters are installed on a bottom surface and side surfaces of inner surfaces of the case unit, and a floor heater installed on the bottom surface of the heaters is installed in contact with the mass flow meter to control the mass flow meter. Heating is performed by a heat conduction method, and the side heaters installed on the side surfaces may be spaced apart from the mass flow meter to heat the mass flow meter by a heat convection method.

상기 질량 유량 제어 장치에 따르면, 상기 히터들은 상기 케이스부의 내면들 중 바닥면 및 측면들에 설치되고, 상기 히터들은 모두 상기 질량 유량계로부터 이격되게 배치되어 열 대류 방식으로 상기 질량 유량계를 가열할 수 있다.According to the mass flow control device, the heaters are installed on a bottom surface and side surfaces of inner surfaces of the case portion, and all of the heaters are disposed spaced apart from the mass flow meter to heat the mass flow meter in a thermal convection method. .

상기 질량 유량 제어 장치에 따르면, 상기 온도 센서는 상기 히터들이 설치되지 않는 상기 케이스부의 천정면에 설치될 수 있다.According to the mass flow control device, the temperature sensor may be installed on a ceiling surface of the case unit where the heaters are not installed.

상기 질량 유량 제어 장치에 따르면, 상기 케이스부는, 상기 질량 유량 제어기의 일측에 결합되며 상기 유입 라인 및 상기 유출 라인의 결합 부분들에 제 1 반홈들이 형성된 제 1 부분과, 상기 질량 유량 제어기의 타측에 결합되며 상기 유입 라인 및 상기 유출 라인의 결합 부분들에 제 2 반홈들이 형성된 제 2 부분을 포함할 수 있다.According to the mass flow control device, the case portion is coupled to one side of the mass flow controller and has a first portion in which first half grooves are formed at coupling portions of the inlet line and the outlet line, and the other side of the mass flow controller. and a second portion in which second semi-grooves are formed at coupled portions of the inlet line and the outlet line.

상기 질량 유량 제어 장치에 따르면, 상기 질량 유량 제어기는 상기 온도 센서에서 측정된 환경 온도와 초기 캘리브레이션이 적용된 사용 온도의 차이에 의해서 발생된 유량 에러를 보상하도록 초기 세팅 유량에 유량 보정값을 반영한 보정 세팅 유량값으로 동작할 수 있다.According to the mass flow control device, the mass flow controller sets a correction setting in which a flow rate correction value is reflected in an initial setting flow rate to compensate for a flow rate error caused by a difference between the environmental temperature measured by the temperature sensor and the operating temperature to which the initial calibration is applied. It can operate as a flow value.

상기 질량 유량 제어 장치에 따르면, 상기 온도 센서로부터 측정된 온도에 기초하여 상기 히터들에 인가되는 파워를 조절하는 히터 제어부를 포함할 수 있다.The mass flow controller may include a heater controller configured to adjust power applied to the heaters based on the temperature measured by the temperature sensor.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 관점에 따른 기판 처리 장치는, 내부에 반응 공간이 형성된 공정 챔버와, 상기 공정 챔버에 결합되며, 상기 반응 공간 내에서 기판을 지지하기 위한 기판 지지부와, 상기 공정 챔버에 상기 기판 지지부에 대향되게 설치되고, 상기 반응 공간으로 공정 가스를 공급하는 가스 분사부와, 상기 가스 분사부로 상기 공정 가스를 공급하기 위한 가스 공급부를 포함하고, 상기 가스 공급부는 상기 가스 분사부로 연결된 적어도 하나의 가스 배관 및 상기 적어도 하나의 가스 배관의 중간에 연결된, 상기 질량 유량 제어 장치를 포함할 수 있다.A substrate processing apparatus according to another aspect of the present invention for solving the above problems is a process chamber having a reaction space therein, coupled to the process chamber, and a substrate support for supporting a substrate in the reaction space; A gas dispensing unit installed in a process chamber to face the substrate support and supplying a process gas to the reaction space; It may include at least one gas pipe connected to the main part and the mass flow control device connected to the middle of the at least one gas pipe.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일부 실시예들에 따른 질량 유량 제어장치 및 기판 처리 장치에 의하면, 균일한 온도 제어를 통해서 정밀한 유량 제어가 가능할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.According to the mass flow control device and the substrate processing device according to some embodiments of the present invention made as described above, it is possible to precisely control the flow rate through uniform temperature control. Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 질량 유량 제어 장치를 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 질량 유량 제어 장치의 II-II선에서 절취한 개략적인 단면도이다.
도 3은 도 1의 질량 유량 제어 장치의 III-III선에서 절취한 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 개략적인 단면도이다.1 is a schematic perspective view showing a mass flow control device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line II-II of the mass flow controller of FIG. 1 .
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view taken along line III-III of the mass flow control device of FIG. 1 .
4 is a schematic cross-sectional view showing a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, several preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.The embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art, and the following examples may be modified in many different forms, and the scope of the present invention is as follows It is not limited to the examples. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the spirit of the invention to those skilled in the art. In addition, the thickness or size of each layer in the drawings is exaggerated for convenience and clarity of explanation.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 질량 유량 제어 장치(70)를 보여주는 개략적인 사시도이고, 도 2는 도 1의 질량 유량 제어 장치(70)의 II-II선에서 절취한 개략적인 단면도이고, 도 3은 도 1의 질량 유량 제어 장치(70)의 III-III선에서 절취한 개략적인 단면도이다.1 is a schematic perspective view showing a mass flow control device 70 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line II-II of the mass flow control device 70 of FIG. 1 , FIG. 3 is a schematic cross-sectional view taken along line III-III of the mass flow control device 70 of FIG. 1 .

도 1 내지 도 3을 참조하면, 질량 유량 제어 장치(70)는 질량 유량 제어기(mass flow controller, 60), 케이스부(72), 히터들(76) 및 온도 센서(78)를 포함할 수 있다.1 to 3 , the mass flow controller 70 may include a mass flow controller 60, a casing 72, heaters 76, and a temperature sensor 78. .

질량 유량 제어기(60)는 유체, 예컨대 가스의 유량을 제어하기 위한 것으로서 유체의 배관 라인에 결합될 수 있다. 예를 들어, 질량 유량 제어기(60)는 질량 유량계(mass flow meter, 62), 제어부(68), 유입 라인(64) 및 유출 라인(66)을 포함할 수 있다. The mass flow controller 60 is for controlling the flow rate of a fluid, for example a gas, and may be coupled to a piping line of the fluid. For example, the mass flow controller 60 may include a mass flow meter 62 , a controller 68 , an inlet line 64 and an outlet line 66 .

보다 구체적으로 보면, 질량 유량계(62)는 질량을 이용하여 유체의 유량을 측정하는 기기일 수 있다. 예를 들어, 질량 유량계(62)는 온도차를 이용한 열량형 질량 유량계, 코리올리(Coriolis) 힘을 이용한 코리올리식 질량 유량계, 차압식 질량 유량계, 각운동량식 질량 유량계 또는 자이로식 질량 유량계일 수 있습니다. 질량 유량계(62)는 다양한 방식을 채용할 수 있고, 이 실시예의 범위는 그 방식에 제한되지 않는다.More specifically, the mass flow meter 62 may be a device that measures the flow rate of a fluid using mass. For example, mass flow meter 62 can be a calorimetric mass flow meter using temperature difference, a Coriolis mass flow meter using Coriolis force, a differential pressure mass flow meter, an angular momentum mass flow meter, or a gyroscopic mass flow meter. The mass flow meter 62 can adopt various methods, and the scope of this embodiment is not limited thereto.

유입 라인(64) 및 유출 라인(66)은 질량 유량계(62)의 양단에 연결될 수 있다. 예를 들어, 유입 라인(64)은 질량 유량계(62)의 유입부에 결합되고, 유출 라인(66)은 질량 유량계(62)의 유출부에 결합될 수 있다. 유입 라인(64) 및 유출 라인(66)은 가스 배관과 결합될 수 있다. 예를 들어, 유입 라인(64) 및 유출 라인(66)에는 가스 배관과의 결합을 위해서 나사선이 형성될 수 있다.An inlet line 64 and an outlet line 66 may be connected across the mass flow meter 62 . For example, inlet line 64 can be coupled to the inlet of mass flow meter 62 and outlet line 66 can be coupled to the outlet of mass flow meter 62 . The inlet line 64 and the outlet line 66 may be combined with gas piping. For example, the inlet line 64 and the outlet line 66 may have threaded threads for coupling with a gas pipe.

일부 실시예에서, 밸브(63)가 질량 유량계(62)와 유출 라인(66) 사이에 더 결합될 수도 있다. 밸브(63)는 유체의 유량을 조절하는 데 이용될 수 있다. 예를 들어, 밸브(63)는 질량 유량계(62)의 유량 측정 결과에 따라서 유량을 조절하기 위해서 조절될 수 있다. 일부 예에서, 밸브(63)는 압전 액추에이터(piezo actuator)에 의해서 구동될 수 있다. 한편, 이 실시예의 변형된 예에서, 밸브(63)는 질량 유량계(62)의 일부로 질량 유량계(62) 내에 구성될 수도 있다.In some embodiments, a valve 63 may further be coupled between the mass flow meter 62 and the outlet line 66. A valve 63 may be used to regulate the flow rate of the fluid. For example, the valve 63 may be adjusted to adjust the flow rate according to the flow measurement result of the mass flow meter 62 . In some examples, valve 63 may be actuated by a piezo actuator. Meanwhile, in a modified example of this embodiment, the valve 63 may be configured in the mass flow meter 62 as a part of the mass flow meter 62 .

일부 실시예에서, 제어부(68)는 질량 유량계(62)로부터 측정 결과를 받고 밸브(63)에 제어 신호를 보내도록 제공될 수 있다. 예를 들어, 제어부(68)는 질량 유량계(62) 상에 배치되고, 질량 유량계(62) 및 밸브(63)에 연결될 수 있다. 보다 구체적으로 보면, 제어부(68)는 중앙처리유닛(central processing unit, CPU), 밸브 드라이버 유닛, A/D 변환기 등을 포함할 수 있다. 나아가, 제어부(68)는 외부로부터 전원을 인가 받을 수 있고, 외부로부터 유량에 대한 세팅 신호를 받고, 외부로 유량 출력 신호를 전송할 수 있다.In some embodiments, controller 68 may be provided to receive measurement results from mass flow meter 62 and send control signals to valve 63 . For example, the controller 68 may be disposed on the mass flow meter 62 and connected to the mass flow meter 62 and the valve 63 . More specifically, the controller 68 may include a central processing unit (CPU), a valve driver unit, an A/D converter, and the like. Furthermore, the control unit 68 may receive power from the outside, receive a setting signal for the flow rate from the outside, and transmit a flow rate output signal to the outside.

일부 실시예에서, 하우징(69)이 제어부(68)를 보호하기 위해서 제어부(68)를 덮도록 구성될 수 있다. 나아가, 하우징(69)은 제어부(68), 질량 유량계(62) 및 밸브(63)를 전체적으로 덮도록 구성될 수도 있다.In some embodiments, housing 69 may be configured to cover control 68 to protect control 68 . Further, the housing 69 may be configured to entirely cover the controller 68, the mass flow meter 62, and the valve 63.

케이스부(72)는 유입 라인(64) 및 유출 라인(66)의 적어도 단부들을 노출하면서 질량 유량 제어기(60)를 전체적으로 감싸도록 제공될 수 있다. 예를 들어, 케이스부(72)는, 질량 유량 제어기(60)의 일측에 결합되는 제 1 부분(72a)과, 질량 유량 제어기(60)의 타측에 결합되는 제 2 부분(72b)을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로 보면, 제 1 부분(72a)과 제 2 부분(72b)은 케이스부(72)를 질량 유량 제어기(60)의 길이 방향을 따라서 대략 반으로 나눈 부분들일 수 있다. The case portion 72 may be provided to entirely enclose the mass flow controller 60 while exposing at least ends of the inlet line 64 and the outlet line 66 . For example, the case part 72 may include a first part 72a coupled to one side of the mass flow controller 60 and a second part 72b coupled to the other side of the mass flow controller 60. can More specifically, the first part 72a and the second part 72b may be parts that divide the case part 72 in half along the length direction of the mass flow controller 60 .

나아가, 제 1 부분(72a)은 유입 라인(64) 및 유출 라인(66)의 결합 부분들에 제 1 반홈들(721a)이 형성되고, 제 2 부분(72b)은 유입 라인(64) 및 유출 라인(66)의 결합 부분들에 제 2 반홈들(721b)이 형성될 수 있다. 이에 따라, 제 1 부분(72a)과 제 2 부분(72b)이 결합되어 케이스부(72)를 형성할 수 있다. 제 1 부분(72a)과 제 2 부분(72b)은 다양한 체결 방식, 예컨대 클램프 체결 방식, 나사 체결 방식 등에 의해서 서로 결합될 수 있다. Furthermore, the first part 72a has first half grooves 721a formed at the junctions of the inlet line 64 and the outlet line 66, and the second part 72b has the inlet line 64 and the outlet line 66. Second half-grooves 721b may be formed at coupling portions of the line 66 . Accordingly, the case portion 72 may be formed by combining the first portion 72a and the second portion 72b. The first part 72a and the second part 72b may be coupled to each other by various fastening methods, such as a clamp fastening method and a screw fastening method.

일부 실시예에서, 제 1 부분(72a)과 제 2 부분(72b)은 케이스부(72)를 질량 유량 제어기(60)의 폭방향으로 나눈 부분들이거나 또는 수평 방향으로 나눈 부분들일 수도 있다.In some embodiments, the first part 72a and the second part 72b may be parts dividing the case part 72 in the width direction of the mass flow controller 60 or parts dividing it in the horizontal direction.

일부 실시예에서, 케이스부(72)에는 제어부(68)의 신호 전송선 또는 전원 연결선이 통과하는 적어도 하나의 홀이 더 형성될 수도 있다.In some embodiments, at least one hole through which a signal transmission line or a power connection line of the controller 68 passes may be further formed in the case part 72 .

히터들(76)은 질량 유량계(62)를 가열하도록 질량 유량계(62)에 대향된 케이스부(72)의 내면들 중 적어도 두 내면들에 설치될 수 있다. 예를 들어, 히터들(76)은 케이스부(72) 내부의 온도를 일정하게 유지하기 위해서 다양한 형태의 가열 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 히터들(76)은 면상 발열체, 카트리지 히터, 열선 히터 등 다양한 구조를 가질 수 있다.The heaters 76 may be installed on at least two inner surfaces of the inner surfaces of the case portion 72 facing the mass flow meter 62 to heat the mass flow meter 62 . For example, the heaters 76 may include various types of heating elements in order to maintain a constant temperature inside the case part 72 . For example, the heaters 76 may have various structures such as planar heating elements, cartridge heaters, and hot wire heaters.

나아가, 케이스부(72)의 내면들에는 단열재(74)가 설치될 수 있고, 히터들(76)은 단열재(74) 상에 형성될 수 있다. 예를 들어, 단열재(74)는 히터들(76)이 설치되는 케이스부(72)의 내면들에 형성될 수 있다. 나아가, 단열 성능을 높이기 위해서, 단열재(74)는 케이스부(72)의 내면들에 전체적으로 형성될 수도 있다. 이에 따라, 케이스부(72)는 내부의 열이 외부로 방출되는 것을 막는 단열 하우징 구조를 형성할 수 있다.Furthermore, an insulator 74 may be installed on inner surfaces of the case portion 72 , and heaters 76 may be formed on the insulator 74 . For example, the insulator 74 may be formed on inner surfaces of the case part 72 where the heaters 76 are installed. Furthermore, in order to improve thermal insulation performance, the insulator 74 may be entirely formed on inner surfaces of the case portion 72 . Accordingly, the case portion 72 may form a heat insulating housing structure that prevents internal heat from being discharged to the outside.

일부 실시예에서, 히터들(76)은 케이스부(72)의 내면들 중 바닥면 및 측면들에 설치될 수 있다. 질량 유량 제어기(60)의 상부에는 고온으로 가열될 필요가 없는 제어부(68)가 배치되기 때문에, 케이스부(72)의 상부쪽은 가열의 필요성이 크지 않다. 다만, 케이스부(72) 내부의 온도를 균일하게 하기 위해서는 가능하면 많은 내면들에 히터들(76)이 설치될 필요가 있다. 이러한 점에서, 케이스부(72)의 천정면을 제외한 바닥면과 측면들에 히터들(76)을 배치할 수 있다. 하지만, 이 실시예의 변형된 예에서, 온도의 균일성을 위하여 케이스부(72)의 천정면에도 히터들(76)을 설치할 수도 있다.In some embodiments, the heaters 76 may be installed on a bottom surface and side surfaces of inner surfaces of the case unit 72 . Since the control part 68, which does not need to be heated to a high temperature, is disposed above the mass flow controller 60, the upper part of the case part 72 does not require much heating. However, it is necessary to install heaters 76 on as many inner surfaces as possible in order to uniformize the temperature inside the case part 72 . In this regard, the heaters 76 may be disposed on the bottom surface and side surfaces of the case unit 72 excluding the ceiling surface. However, in a modified example of this embodiment, heaters 76 may also be installed on the ceiling surface of the case part 72 for temperature uniformity.

한편, 히터들(76) 중 케이스부(72)의 바닥면에 설치되는 바닥 히터(76a)는 질량 유량계(62)에 접하게 설치되거나 또는 이격되게 배치될 수도 있다. 전자와 같이, 바닥 히터(76a)가 질량 유량계(62)에 접하게 설치되면, 바닥 히터(76a)는 열전도 방식에 의해서 질량 유량계(62)를 가열할 수 있다. 후자와 같이, 바닥 히터(76a)가 질량 유량계(62)에 이격되게 설치되면, 바닥 히터(76a)는 열대류 방식에 의해서 질량 유량계(62)를 가열할 수 있다. 나아가, 히터들(76) 중 케이스부(72)의 측면들에 설치되는 측면 히터들(76b)은 질량 유량계(62)에 이격되게 배치될 수 있다. 따라서, 측면 히터들(76b)은 열대류 방식에 의해서 질량 유량계(62)를 가열할 수 있다.Meanwhile, among the heaters 76 , the floor heater 76a installed on the bottom surface of the case part 72 may be installed in contact with the mass flow meter 62 or may be spaced apart from the heater 76 . Like the former, when the floor heater 76a is installed in contact with the mass flowmeter 62, the floor heater 76a can heat the mass flowmeter 62 by a heat conduction method. As in the latter case, when the floor heater 76a is installed away from the mass flowmeter 62, the floor heater 76a can heat the mass flowmeter 62 by a heat convection method. Furthermore, among the heaters 76 , side heaters 76b installed on side surfaces of the case part 72 may be spaced apart from the mass flow meter 62 . Accordingly, the side heaters 76b can heat the mass flowmeter 62 by a heat flow method.

따라서, 히터들(76) 중 일부 또는 전부가 열대류 방식에 의해서 질량 유량계(62)를 가열할 수 있다. 이에 따라, 히터들(76)이 질량 유량계(62)에 접촉되어 열전도 방식으로만 가열하는 경우에 비해서 질량 유량계(62)의 온도를 일정하게 유지할 수 있다. 히터들(76)이 질량 유량계(62)의 특정 부분에 접촉된 경우, 해당 접촉 부분만 온도가 높고 다른 부분은 온도가 낮아서 온도 편차가 크게 되어, 온도 보정이 필요할 수 있다, 하지만, 히터들(76) 중 적어도 일부는 열대류 방식으로 질량 유량계(62)를 가열하게 함으로써, 질량 유량계(62)의 온도를 비교적 일정하게 유지할 수 있다.Accordingly, some or all of the heaters 76 may heat the mass flowmeter 62 by a heat convection method. Accordingly, the temperature of the mass flowmeter 62 can be kept constant compared to the case where the heaters 76 come into contact with the mass flowmeter 62 to heat only by the heat conduction method. When the heaters 76 are in contact with a specific part of the mass flowmeter 62, only the contact part has a high temperature and the other part has a low temperature, resulting in a large temperature deviation, which may require temperature correction. However, the heaters ( 76), the temperature of the mass flowmeter 62 can be kept relatively constant by heating the mass flowmeter 62 in a heat convection manner.

온도 센서(78)는 케이스부(72) 내부의 온도를 측정하도록 케이스부(72)에 설치될 수 있다. 예를 들어, 온도 센서(78)는 히터들(76)이 설치되지 않는 케이스부(72)이 천정면에 설치될 수 있다. 일부 실시예에서, 온도 센서(78)는 케이스부(72)의 제 1 부분(72a)과 제 2 부분(72b) 중 어느 하나에 설치될 수도 있다.The temperature sensor 78 may be installed in the case part 72 to measure the temperature inside the case part 72 . For example, the temperature sensor 78 may be installed on the ceiling surface of the case part 72 where the heaters 76 are not installed. In some embodiments, the temperature sensor 78 may be installed in any one of the first part 72a and the second part 72b of the case part 72 .

전술한 바와 같이, 케이스부(72)가 전체적으로 질량 유량 제어기(60)를 감싸고 있고, 히터들(76)이 케이스부(72) 내면들에 설치되기 때문에, 케이스부(72) 내부의 온도를 비교적 균일하게 유지할 수 있다. 이에 따라, 온도 센서(78)에서 측정된 환경 온도로부터 질량 유량 제어기(60)의 온도를 안정적으로 추정할 수 있다. 이상적으로는 온도 센서(78)에서 측정된 온도가 질량 유량 제어기(60)의 온도와 동일한 것으로 추정할 수 있지만, 실제 환경에서 온도 편차를 고려하여 온도 센서(78)에서 측정된 환경 온도에서 일정 정도 오프셋을 부여하여 질량 유량 제어기(60)의 온도를 추정할 수도 있다.As described above, since the case portion 72 encloses the mass flow controller 60 as a whole, and the heaters 76 are installed on the inner surfaces of the case portion 72, the temperature inside the case portion 72 is relatively low. can be kept uniform. Accordingly, the temperature of the mass flow controller 60 can be stably estimated from the environmental temperature measured by the temperature sensor 78 . Ideally, it can be estimated that the temperature measured by the temperature sensor 78 is the same as the temperature of the mass flow controller 60, but it is a certain degree from the environmental temperature measured by the temperature sensor 78 in consideration of the temperature deviation in the actual environment. It is also possible to estimate the temperature of the mass flow controller 60 by giving an offset.

종래의 경우에는 질량 유량 제어기(60) 내 온도 편차가 커서, 온도 센서(78)로부터 측정된 환경 온도로부터 질량 유량 제어기(60)의 온도를 추정하는 것이 용이하지 않았다. 하지만, 전술한 본 발명의 실시예들에 따르면, 케이스부(72) 내부의 온도가 비교적 일정하게 유지되거나 또는 일정 편차 내에서 유지될 수 있기 때문에, 온도 센서(78)의 온도로부터 질량 유량 제어기(60), 특히 질량 유량계(62)의 온도를 안정적으로 추정할 수 있다.In the conventional case, since the temperature deviation within the mass flow controller 60 is large, it is not easy to estimate the temperature of the mass flow controller 60 from the environmental temperature measured by the temperature sensor 78. However, according to the embodiments of the present invention described above, since the temperature inside the case portion 72 can be maintained relatively constant or maintained within a certain deviation, the mass flow controller ( 60), especially the temperature of the mass flow meter 62 can be reliably estimated.

일부 실시예들에서, 온도 센서(78)의 온도가 질량 유량 제어기(60)의 사양 상의 사용 온도와 차이가 난다면, 이를 보정하여 질량 유량 제어기(60)를 제어할 수 있다. 질량 유량 제어기(60)는 통상적으로 가스 및 사용 온도에 맞게 초기 캘리브레이션(calibration)이 되어 있다. 따라서, 질량 유량 제어기(60)가 사용 온도로부터 벗어난 온도에서 사용된다면 제어상에 오차가 발생할 수 있다.In some embodiments, if the temperature of the temperature sensor 78 is different from the operating temperature of the mass flow controller 60, the mass flow controller 60 may be controlled by correcting this. The mass flow controller 60 is typically initially calibrated for the gas and operating temperature. Therefore, if the mass flow controller 60 is used at a temperature that is out of the operating temperature, an error may occur in the control.

아래 표 1은 질량 유량 제어기(60)의 사양 온도가 110 oC인 경우, 온도 차이 및 세팅 포인트 차이에 따른 유량 에러를 예시적으로 나타내고 있다.Table 1 below exemplarily shows the flow rate error according to the temperature difference and the setting point difference when the specification temperature of the mass flow controller 60 is 110 ° C.

Figure pat00001
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표 1을 참조하면, 사용 온도인 110 oC에서 멀어질수록 유량 오차가 더 커지는 것을 알 수 있다.Referring to Table 1, it can be seen that the flow rate error increases as the distance from the operating temperature of 110 ° C increases.

전술한 질량 유량 제어 장치(70)에 따르면, 1차적으로 케이스부(72) 내부의 온도를 균일하게 하여, 질량 유량 제어기(60)가 사양 상의 사용 온도 내에서 사용될 수 있도록 해준다. 나아가, 질량 유량 제어기(60)가 사용 온도에서 일부 벗어나는 경우에도, 온도 센서(78)에서 측정한 환경 온도와 초기 캘리브레이션이 적용된 사용 온도의 차이에 의해서 발생된 유량 에러를 안정적으로 보상할 수 있다. 예를 들어, 질량 유량 제어기(60)는 온도 센서(78)에서 측정된 환경 온도와 초기 캘리브레이션이 적용된 사용 온도의 차이에 의해서 발생된 유량 에러를 보상하도록 초기 세팅 유량에 유량 보정값을 반영한 보정 세팅 유량값으로 동작할 수 있다. 이러한 유량 보정값 및 보정 세팅 유량값은 위 표 1로부터 계산할 수 있다.According to the above-described mass flow control device 70, the temperature inside the case 72 is primarily made uniform so that the mass flow controller 60 can be used within the operating temperature specified in the specification. Furthermore, even when the mass flow controller 60 partially deviates from the operating temperature, it is possible to stably compensate for the flow rate error caused by the difference between the environmental temperature measured by the temperature sensor 78 and the operating temperature to which the initial calibration is applied. For example, the mass flow controller 60 sets a correction setting in which a flow rate correction value is reflected in an initial setting flow rate to compensate for a flow rate error caused by a difference between the environmental temperature measured by the temperature sensor 78 and the operating temperature to which the initial calibration is applied. It can operate as a flow value. These flow rate correction values and correction setting flow rates can be calculated from Table 1 above.

일부 실시예에서, 질량 유량 제어 장치(70)에 온도 센서(78)로부터 측정된 온도에 기초하여 히터들(76)에 인가되는 파워를 조절하는 히터 제어부(미도시)가 부가될 수 있다. 예를 들어, 히터 제어부는 질량 유량 제어 장치(70) 내에 히터들(76)과 연결도게 구성될 수 있다. 다른 예로, 히터 제어부는 질량 유량 제어 장치(70)를 제어하는 기판 처리 장치에 배치될 수도 있다.In some embodiments, a heater controller (not shown) may be added to the mass flow controller 70 to adjust power applied to the heaters 76 based on the temperature measured by the temperature sensor 78 . For example, the heater controller may be configured to connect with heaters 76 within the mass flow control device 70 . As another example, the heater controller may be disposed in the substrate processing device that controls the mass flow controller 70 .

일부 실시예에서, 질량 유량 제어 장치(70)는 케이스부(72) 내에 부가 온도 센서가 설치될 수도 있다. 부가 온도 센서는 온도 센서(78)에 비해서 히터들(76)에 가깝게 배치되어 있으므로, 온도 센서(78)에 비해서 히터들(78)의 온도를 더 잘 대변할 수 있다. 따라서, 온도 센서(78)를 통해서 전술한 바와 같이 유량 에러를 보상하고, 부가 온도 센서를 통해서 히터들(76)의 온도를 제어할 수도 있다.In some embodiments, the mass flow control device 70 may also have an additional temperature sensor installed in the case portion 72 . Since the additional temperature sensor is disposed closer to the heaters 76 than the temperature sensor 78, it can represent the temperature of the heaters 78 better than the temperature sensor 78. Accordingly, the flow rate error may be compensated through the temperature sensor 78 as described above, and the temperature of the heaters 76 may be controlled through the additional temperature sensor.

따라서, 전술한 질량 유량 제어 장치(70)에 따르면, 질량 유량 제어기(60)의 온도를 안정적으로 제어할 수 있고, 나아가 필요한 경우 온도의 차이에 의한 유량 에러를 안정적으로 보상할 수 있다.Therefore, according to the mass flow controller 70 described above, the temperature of the mass flow controller 60 can be stably controlled, and furthermore, a flow rate error due to a difference in temperature can be stably compensated if necessary.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(100)를 보여주는 개략적인 단면도이다.4 is a schematic cross-sectional view showing a substrate processing apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 기판 처리 장치(100)는 공정 챔버(110), 가스 분사부(120), 기판 지지부(130) 및 가스 공급부(50)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4 , the substrate processing apparatus 100 may include a process chamber 110 , a gas dispensing unit 120 , a substrate support unit 130 and a gas supply unit 50 .

공정 챔버(110)의 내부에는 기판(S)의 처리를 위한 반응 공간(112)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 공정 챔버(110)는 기밀을 유지하도록 구성되며, 반응 공간(112) 내 공정 가스를 배출하고 반응 공간(112) 내 진공도를 조절하도록 배기 포트(114)를 통해서 진공 펌프(미도시)에 연결될 수 있다. 공정 챔버(110)는 다양한 형상으로 제공될 수 있으며, 예컨대 반응 공간(112)을 한정하는 측벽부와 측벽부 상단에 위치하는 덮개부를 포함할 수 있다.A reaction space 112 for processing the substrate S may be formed inside the process chamber 110 . For example, the process chamber 110 is configured to maintain airtightness, and a vacuum pump (not shown) is provided through an exhaust port 114 to discharge process gas in the reaction space 112 and adjust the degree of vacuum in the reaction space 112. ) can be connected to The process chamber 110 may be provided in various shapes, and may include, for example, a sidewall portion defining the reaction space 112 and a cover portion positioned at an upper end of the sidewall portion.

가스 분사부(120)는 공정 챔버(110)의 외부로부터 공급된 공정 가스를 반응 공간(112)으로 공급하도록 공정 챔버(110)에 설치될 수 있다. 가스 분사부(120)는 기판 지지부(132) 상에 안착된 기판(S)에 공정 가스를 분사하도록 공정 챔버(110)의 상부에 기판 지지부(132)에 대항되게 설치될 수 있다. 가스 분사부(120)는 가스 배관(52)을 통해서 외부로부터 공정 가스를 공급받을 수 있고, 기판(S) 상에 공정 가스를 분사하기 위해서 기판(S)을 바라보는 하방으로 형성된 복수의 분사홀들을 포함할 수 있다. The gas injection unit 120 may be installed in the process chamber 110 to supply process gas supplied from the outside of the process chamber 110 to the reaction space 112 . The gas dispensing unit 120 may be installed in the upper part of the process chamber 110 to face the substrate support 132 so as to spray process gas to the substrate S seated on the substrate support 132 . The gas dispensing unit 120 may receive process gas from the outside through the gas pipe 52, and in order to inject the process gas onto the substrate S, a plurality of spray holes formed downward facing the substrate S. may include

예를 들어, 가스 분사부(120)는 샤워 헤드(shower head) 형태, 노즐(nozzle) 형태 등 다양한 형태를 가질 수 있다. 가스 분사부(120)가 샤워 헤드 형태인 경우, 가스 분사부(120)는 공정 챔버(110)의 상부를 부분적으로 덮는 형태로 공정 챔버(110)에 결합될 수도 있다. 예를 들어, 가스 분사부(120)가 공정 챔버(110)의 덮개 형태로 덮개부 또는 측벽부에 결합될 수 있다.For example, the gas spraying unit 120 may have various shapes such as a shower head shape and a nozzle shape. When the gas dispensing unit 120 is in the form of a shower head, the gas dispensing unit 120 may be coupled to the process chamber 110 in a form partially covering an upper portion of the process chamber 110 . For example, the gas dispensing unit 120 may be coupled to a cover part or a side wall part of the process chamber 110 in the form of a cover.

기판 지지부(130)는 그 상부에 기판(S)이 안착되도록 공정 챔버(110)에 설치될 수 있다. 예를 들어, 기판 지지부(130)는 가스 분사부(120)에 대향되게 공정 챔버(110)에 설치될 수 있다. 나아가, 기판 지지부(130)는 그 내부에 기판(S)을 가열하기 위한 기판 히터(182)를 포함할 수 있다. 히터 전원부(180)는 기판 히터(182)에 전력을 인가하도록 기판 히터(182)에 연결될 수 있다. 나아가, 히터 전원부(180)와 기판 히터(182) 사이에는 RF 필터(185)가 더 부가될 수 있다.The substrate support 130 may be installed in the process chamber 110 so that the substrate S is seated thereon. For example, the substrate support unit 130 may be installed in the process chamber 110 to face the gas dispensing unit 120 . Furthermore, the substrate support 130 may include a substrate heater 182 for heating the substrate S therein. The heater power supply unit 180 may be connected to the substrate heater 182 to apply power to the substrate heater 182 . Furthermore, an RF filter 185 may be further added between the heater power supply unit 180 and the substrate heater 182 .

기판 지지부(130)의 상판 형상은 대체로 기판(S)의 모양에 대응되나 이에 한정되지 않고 기판(S)을 안정적으로 안착시킬 수 있도록 기판(S)보다 크게 다양한 형상으로 제공될 수 있다. 일 예에서, 기판 지지부(130)의 샤프트는 승하강이 가능하도록 외부 모터(미도시)에 연결될 수 있으며, 이 경우 기밀 유지를 위하여 벨로우즈관(미도시)이 연결될 수도 있다. 나아가, 기판 지지부(130)는 그 위에 기판(S)을 안치하도록 구성되기 때문에, 기판 안착부, 서셉터 등으로 불릴 수도 있다.The shape of the upper plate of the substrate support 130 generally corresponds to the shape of the substrate (S), but is not limited thereto and may be provided in various shapes larger than the substrate (S) so as to stably seat the substrate (S). In one example, the shaft of the substrate support 130 may be connected to an external motor (not shown) so as to be able to move up and down, and in this case, a bellows pipe (not shown) may be connected to maintain airtightness. Furthermore, since the substrate support 130 is configured to place the substrate S thereon, it may also be referred to as a substrate seating unit or a susceptor.

일부 실시예에서, 기판 지지부(130)는 기판(S)에 정전기력을 인가하여 그 상부에 고정하기 위해서 정전 전극을 더 포함할 수도 있다. 이 경우, 정전 전극은 정전력 전원 공급부로부터 DC 전력을 공급받을 수 있다.In some embodiments, the substrate support 130 may further include an electrostatic electrode to apply electrostatic force to the substrate S and fix it thereon. In this case, the electrostatic electrode may be supplied with DC power from the constant power power supply unit.

플라즈마 전원부(140)는 공정 챔버(110) 내부로 플라즈마 분위기를 형성하기 위한 전력을 공급하도록 가스 분사부(120)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 플라즈마 전원부(140)는 공정 챔버(110)에 적어도 하나의 RF(radio frequency) 전력을 인가하도록 적어도 하나의 RF 전원을 포함할 수 있다. 예를 들어, 플라즈마 전원부(140)는 가스 분사부(120)에 RF 전력을 인가하도록 연결될 수 있다. 이 경우, 가스 분사부(120)는 전원 공급 전극 또는 상부 전극으로 불릴 수도 있다. The plasma power supply unit 140 may be connected to the gas dispensing unit 120 to supply power for forming a plasma atmosphere into the process chamber 110 . For example, the plasma power source 140 may include at least one RF power source to apply at least one radio frequency (RF) power to the process chamber 110 . For example, the plasma power supply unit 140 may be connected to apply RF power to the gas dispensing unit 120 . In this case, the gas injection unit 120 may be called a power supply electrode or an upper electrode.

일부 실시예에서, 플라즈마 전원부(140)는 고주파(high frequency, HF) 전원 및/또는 저주파(low frequency, LF) 전원을 포함할 수 있다. 예를 들어, 고주파(HF) 전원은 5 MHz 내지 60 MHz 범위, 선택적으로 13.56 MHz 내지 27.12 MHz의 주파수 범위의 RF 전원일 수 있다. 저주파(LF) 전원은 100 kHz 내지 5 MHz, 선택적으로 300 kHz 내지 600 kHz 의 주파수 범위의 RF 전원일 수 있다.In some embodiments, the plasma power supply unit 140 may include a high frequency (HF) power source and/or a low frequency (LF) power source. For example, the high frequency (HF) power supply may be an RF power supply in the frequency range of 5 MHz to 60 MHz, optionally 13.56 MHz to 27.12 MHz. The low frequency (LF) power supply may be an RF power supply in the frequency range of 100 kHz to 5 MHz, optionally 300 kHz to 600 kHz.

부가적으로, 임피던스 매칭부(146)는 임피던스 매칭을 위하여 플라즈마 전원부(140) 및 가스 분사부(120) 사이에 배치될 수 있다. 플라즈마 전원부(140)에서 공급된 RF 전력은 플라즈마 전원부(140)와 공정 챔버(110) 사이에서 임피던스 매칭부(146)를 통해서 적절하게 임피던스 매칭이 되어야 공정 챔버(110)에서 반사되어 되돌아오지 않고 공정 챔버(110)로 효과적으로 전달될 수 있다. Additionally, the impedance matching unit 146 may be disposed between the plasma power supply unit 140 and the gas dispensing unit 120 for impedance matching. The RF power supplied from the plasma power supply unit 140 must be properly impedance matched between the plasma power supply unit 140 and the process chamber 110 through the impedance matching unit 146 so as not to be reflected from the process chamber 110 and returned to the process. It can be effectively delivered to the chamber 110.

통상적으로는 플라즈마 전원부(140)의 임피던스가 고정되어 있고, 공정 챔버(110)의 임피던스가 일정하지 않기 때문에 공정 챔버(110)의 임피던스와 플라즈마 전원부(140)의 임피던스를 맞추도록 임피던스 매칭부(146)의 임피던스가 정해질 수 있지만, 본 발명의 범위가 이에 제한되는 것은 아니다.In general, since the impedance of the plasma power supply unit 140 is fixed and the impedance of the process chamber 110 is not constant, the impedance matching unit 146 matches the impedance of the process chamber 110 with the impedance of the plasma power supply unit 140. ) The impedance of may be determined, but the scope of the present invention is not limited thereto.

임피던스 매칭부(146)는 저항, 인덕터 및 커패시터의 군에서 선택된 둘 또는 그 이상의 직렬 또는 병렬 조합으로 구성될 수 있다. 나아가, 임피던스 매칭부(146)는 RF 전력의 주파수와 공정 조건에 따라서 그 임피던스 값이 가변될 수 있도록 적어도 하나의 가변 커패시터 또는 커패시터 어레이 스위칭 구조를 채택할 수 있다.The impedance matching unit 146 may be composed of a series or parallel combination of two or more selected from the group of resistors, inductors, and capacitors. Furthermore, the impedance matching unit 146 may adopt at least one variable capacitor or capacitor array switching structure so that its impedance value can be varied according to the frequency of RF power and process conditions.

한편, 일부 실시예에서, 기판 처리 장치(100)가 플라즈마를 이용하지 않는 경우, 플라즈마 전원부(140) 및 임피던스 매칭부(146)가 생략될 수도 있다.Meanwhile, in some embodiments, when the substrate processing apparatus 100 does not use plasma, the plasma power supply unit 140 and the impedance matching unit 146 may be omitted.

가스 공급부(50)는 가스 분사부(120)로 공정 가스를 공급하도록 가스 분사부(120)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 가스 공급부(50)는 공정 가스를 운송하는 가스 배관(52)과, 이러한 가스 배관(52)에 연결되어 공정 가스의 유량을 제어하기 위한 질량 유량 제어 장치(70)를 포함할 수 있다. 질량 유량 제어 장치(70)는 도 1 내지 도 3에서 설명한 바를 참조할 수 있다.The gas supply unit 50 may be connected to the gas dispensing unit 120 to supply process gas to the gas dispensing unit 120 . For example, the gas supply unit 50 may include a gas pipe 52 for transporting process gas, and a mass flow control device 70 connected to the gas pipe 52 to control the flow rate of the process gas. there is. The mass flow control device 70 may refer to the bar described in FIGS. 1 to 3 .

나아가, 가스 공급부(50)는 액체의 소스 가스를 기화시켜 공정 가스로 공급하고자 하는 경우, 기화기(80)를 더 포함할 수 있다. 기화기(80)에서 기화된 소스 가스는 질량 유량 제어 장치(70)를 거쳐서 그 유량이 제어되어 가스 분사부(120)로 공급될 수 있다. 이러한 소스 가스는 온도가 낮아지면 가스 배관(52)에 응축될 수 있기 때문에, 이러한 소스 가스를 운송하는 가스 배관(52)에는 쟈켓 히터와 같은 가열 요소가 결합될 수 있다. 나아가, 전술한 바와 같이, 질량 유량 제어 장치(70)에서는 질량 유량 제어기(60)가 가열되어 유지될 수 있다. 이러한 질량 유량 제어기(60)는 비교적 고온에서 사용되기 때문에, 고온용 질량 유량 제어기로 분류될 수 있다.Furthermore, the gas supply unit 50 may further include a vaporizer 80 when vaporizing a liquid source gas and supplying the source gas as a process gas. The source gas vaporized in the vaporizer 80 may be supplied to the gas dispensing unit 120 by controlling the flow rate of the source gas via the mass flow controller 70 . Since the source gas may be condensed in the gas pipe 52 when the temperature is lowered, a heating element such as a jacket heater may be coupled to the gas pipe 52 transporting the source gas. Furthermore, as described above, in the mass flow control device 70, the mass flow controller 60 may be heated and maintained. Since this mass flow controller 60 is used at a relatively high temperature, it can be classified as a high temperature mass flow controller.

일부 실시예에서, 기판 처리 장치(100)를 제어하는 메인 제어부(미도시)가 질량 유량 제어 장치(70)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 메인 제어부는 질량 유량 제어 장치(70)에 세팅 유량값을 전송하거나 또는 질량 유량 제어 장치(70)로부터 환경 온도 및/또는 측정 유량값 등의 정보를 전송할 수 있다. 전술한 바와 같이, 메인 제어부는 온도 센서(78)에서 측정된 환경 온도와 초기 캘리브레이션이 적용된 사용 온도가 일정 이상 차이가 나는 경우, 이에 따른 유량 에러를 보상하도록 초기 세팅 유량에 유량 보정값을 반영하여 계산된 보정 세팅 유량값을 질량 유량 제어 장치(70), 예컨대 질량 유량 제어기(60)에 전송할 수 있다. 질량 유량 제어기(60)의 제어부(68)는 이러한 보정 세팅 유량값에 따라서 밸브(63)를 구동하여 유량을 제어할 수 있다.In some embodiments, a main controller (not shown) that controls the substrate processing apparatus 100 may control the mass flow control apparatus 70 . For example, the main control unit may transmit a set flow rate value to the mass flow control device 70 or transmit information such as environmental temperature and/or measured flow rate value from the mass flow control device 70 . As described above, when the environmental temperature measured by the temperature sensor 78 and the operating temperature to which the initial calibration is applied have a difference of more than a certain level, the main control unit reflects the flow rate correction value to the initial setting flow rate to compensate for the flow rate error. The calculated corrected set flow value can be transmitted to the mass flow control device 70 , for example the mass flow controller 60 . The controller 68 of the mass flow controller 60 may control the flow rate by driving the valve 63 according to the corrected set flow rate value.

기판 처리 장치(100)는 화학기상증착(chemical vapor deposition, CVD) 장치, 플라즈마 강화 화학기상증착(plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD) 장치, 원자층증착(atomic layer deposition, ALD) 장치로 이용될 수 있다. 예를 들어, 기판 처리 장치(100)가 공간분할식 ALD 장치로 이용되는 경우, 가스 분사부(120)는 복수의 조각들로 분할되어, 소스 가스, 퍼지 가스, 반응 가스 등을 분리하여 기판(S) 상에 분사하도록 구성될 수도 있다. 나아가, 질량 유량 제어 장치(70)는 가스 분사부(120) 상에 어레이 구조로 제공되거나 또는 가스 박스(미도시) 내에 일반용 질량 유량 제어기들(미도시)과 함께 설치될 수도 있다.The substrate processing apparatus 100 may be used as a chemical vapor deposition (CVD) device, a plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) device, or an atomic layer deposition (ALD) device. there is. For example, when the substrate processing apparatus 100 is used as a space division type ALD apparatus, the gas ejection unit 120 is divided into a plurality of pieces to separate a source gas, a purge gas, a reaction gas, and the like, to separate the substrate ( S) may be configured to spray on. Furthermore, the mass flow control device 70 may be provided in an array structure on the gas dispensing unit 120 or may be installed together with mass flow controllers (not shown) for general use in a gas box (not shown).

전술한 기판 처리 장치(100)에 따르면, 질량 유량 제어 장치(70)를 통해서 질량 유량 제어기(60)의 온도를 안정적으로 제어할 수 있고, 나아가 필요한 경우 온도의 차이에 의한 유량 에러를 안정적으로 보상할 수 있다. 이에 따라, 기판 처리 장치(100)는 공정 가스의 유량을 정밀하게 제어하여 가스 분사부(120)를 통해서 기판(S) 상에 공급할 수 있다. 따라서, 기판 처리 장치(100)를 통한 공정 안정성이 향상될 수 있다. According to the substrate processing apparatus 100 described above, the temperature of the mass flow controller 60 can be stably controlled through the mass flow controller 70, and furthermore, if necessary, the flow rate error due to the difference in temperature can be stably compensated. can do. Accordingly, the substrate processing apparatus 100 may precisely control the flow rate of the process gas and supply it onto the substrate S through the gas ejection unit 120 . Accordingly, process stability through the substrate processing apparatus 100 may be improved.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, this is merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.

60: 질량 유량 제어기
62: 질량 유량계
72: 케이스부
74: 단열재
76: 히터
78: 온도 센서
100: 기판 처리 장치
120: 가스 분사부
130: 기판 지지부60: mass flow controller
62: mass flow meter
72: case part
74: insulation
76: heater
78: temperature sensor
100: substrate processing device
120: gas injection unit
130: substrate support

Claims (9)

질량 유량계, 상기 질량 유량계의 양단에 연결된 유입 라인 및 유출 라인, 및 상기 질량 유량계 상의 제어부를 포함하는 질량 유량 제어기;
상기 유입 라인 및 상기 유출 라인의 적어도 단부들을 노출하면서 상기 질량 유량 제어기를 전체적으로 감싸는 케이스부;
상기 질량 유량계를 가열하도록 상기 질량 유량계에 대향된 상기 케이스부의 내면들 중 적어도 두 내면들에 설치되는 히터들; 및
상기 케이스부 내부의 온도를 측정하도록 상기 케이스부에 설치되는 온도 센서를 포함하는,
질량 유량 제어 장치.a mass flow controller including a mass flow meter, an inlet line and an outlet line connected to both ends of the mass flow meter, and a control unit on the mass flow meter;
a casing portion that entirely encloses the mass flow controller while exposing at least ends of the inlet line and the outlet line;
heaters installed on at least two inner surfaces of inner surfaces of the case part facing the mass flow meter to heat the mass flow meter; and
Including a temperature sensor installed in the case portion to measure the temperature inside the case portion,
Mass flow control device. 제 1 항에 있어서,
상기 케이스부의 내면들에는 단열재가 설치되고,
상기 히터들은 상기 단열재 상에 설치된,
질량 유량 제어 장치.According to claim 1,
Insulation is installed on inner surfaces of the case,
The heaters are installed on the insulator,
Mass flow control device. 제 1 항에 있어서,
상기 히터들은 상기 케이스부의 내면들 중 바닥면 및 측면들에 설치되고,
상기 히터들 중 상기 바닥면에 설치되는 바닥 히터는 상기 질량 유량계에 접하게 설치되어 상기 질량 유량계를 열전도 방식에 의해서 가열하고,
상기 측면들에 설치되는 측면 히터들은 상기 질량 유량계로부터 이격되게 배치되어 열대류 방식으로 상기 질량 유량계를 가열하는,
질량 유량 제어 장치.According to claim 1,
The heaters are installed on the bottom surface and side surfaces of the inner surfaces of the case unit,
Among the heaters, a floor heater installed on the floor surface is installed in contact with the mass flow meter to heat the mass flow meter by a heat conduction method,
The side heaters installed on the sides are disposed apart from the mass flowmeter to heat the mass flowmeter in a heat flow method.
Mass flow control device. 제 1 항에 있어서,
상기 히터들은 상기 케이스부의 내면들 중 바닥면 및 측면들에 설치되고,
상기 히터들은 모두 상기 질량 유량계로부터 이격되게 배치되어 열 대류 방식으로 상기 질량 유량계를 가열하는,
질량 유량 제어 장치.According to claim 1,
The heaters are installed on the bottom surface and side surfaces of the inner surfaces of the case unit,
All of the heaters are disposed spaced apart from the mass flowmeter to heat the mass flowmeter in a thermal convection manner.
Mass flow control device. 제 1 항에 있어서,
상기 온도 센서는 상기 히터들이 설치되지 않는 상기 케이스부의 천정면에 설치되는, 질량 유량 제어 장치.According to claim 1,
The temperature sensor is installed on the ceiling surface of the case portion where the heaters are not installed, mass flow control device. 제 1 항에 있어서,
상기 케이스부는,
상기 질량 유량 제어기의 일측에 결합되며 상기 유입 라인 및 상기 유출 라인의 결합 부분들에 제 1 반홈들이 형성된 제 1 부분; 및
상기 질량 유량 제어기의 타측에 결합되며 상기 유입 라인 및 상기 유출 라인의 결합 부분들에 제 2 반홈들이 형성된 제 2 부분을 포함하는,
질량 유량 제어 장치.According to claim 1,
The case part,
a first portion coupled to one side of the mass flow controller and having first half grooves formed at coupling portions of the inlet line and the outlet line; and
A second portion coupled to the other side of the mass flow controller and having second semi-grooves formed at coupling portions of the inlet line and the outlet line,
Mass flow control device. 제 1 항에 있어서,
상기 질량 유량 제어기는 상기 온도 센서에서 측정된 환경 온도와 초기 캘리브레이션이 적용된 사용 온도의 차이에 의해서 발생된 유량 에러를 보상하도록 초기 세팅 유량에 유량 보정값을 반영한 보정 세팅 유량값으로 동작하는,
질량 유량 제어 장치.According to claim 1,
The mass flow controller operates with a correction setting flow rate value in which a flow rate correction value is reflected in an initial setting flow rate to compensate for a flow rate error caused by a difference between the environmental temperature measured by the temperature sensor and the use temperature to which the initial calibration is applied.
Mass flow control device. 제 1 항에 있어서,
상기 온도 센서로부터 측정된 온도에 기초하여 상기 히터들에 인가되는 파워를 조절하는 히터 제어부를 포함하는,
질량 유량 제어 장치.According to claim 1,
Including a heater control unit for adjusting the power applied to the heaters based on the temperature measured by the temperature sensor,
Mass flow control device. 내부에 반응 공간이 형성된 공정 챔버;
상기 공정 챔버에 결합되며, 상기 반응 공간 내에서 기판을 지지하기 위한 기판 지지부;
상기 공정 챔버에 상기 기판 지지부에 대향되게 설치되고, 상기 반응 공간으로 공정 가스를 공급하는 가스 분사부; 및
상기 가스 분사부로 상기 공정 가스를 공급하기 위한 가스 공급부를 포함하고,
상기 가스 공급부는 상기 가스 분사부로 연결된 적어도 하나의 가스 배관 및 상기 적어도 하나의 가스 배관의 중간에 연결된, 제 1 항 내지 제 8 항의 어느 한 항에 따른 질량 유량 제어 장치를 포함하는,
기판 처리 장치.
a process chamber having a reaction space therein;
a substrate support coupled to the process chamber and configured to support a substrate within the reaction space;
a gas injection unit installed in the process chamber to face the substrate support and supplying a process gas to the reaction space; and
A gas supply unit for supplying the process gas to the gas dispensing unit;
The gas supply unit includes at least one gas pipe connected to the gas injection unit and a mass flow control device according to any one of claims 1 to 8 connected in the middle of the at least one gas pipe,
Substrate processing device.
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