KR20230151360A

KR20230151360A - 기판 처리 설비

Info

Publication number: KR20230151360A
Application number: KR1020220050969A
Authority: KR
Inventors: 김명주
Original assignee: 김명주
Priority date: 2022-04-25
Filing date: 2022-04-25
Publication date: 2023-11-01

Abstract

기판 처리 설비가 개시된다. 기판 처리 설비는 공정이 수행되는 처리 공간을 제공하며, 하부가 개방된 실린더 형상을 갖는 공정 챔버; 상기 공정 챔버를 감싸도록 배치되어 상기 공정 챔버를 가열하기 위한 가열로; 상기 공정 챔버의 하부에 제공되는 실린더형 매니폴드; 다수의 기판을 수직 방향으로 소정 간격을 두고 지지하며, 상기 매니폴드의 하부 개구를 통해 상기 공정 챔버의 처리 공간으로 반입되는 보트; 상기 공정 챔버 아래에 배치되며, 상기 보트로 상기 기판의 로딩 및 언로딩이 이루어지는 공간을 제공하는 로드락 챔버; 상기 로드락 챔버에 제공되고 상기 보트를 승강시키는 승강 부재; 및 상기 공정챔버로 소스 가스를 공급하기 위한 가스 공급부를 포함하되; 상기 가스 공급부는 액체 소스를 수용하기 위한 밀폐된 용기; 상기 용기에 수용된 상기 액체 소스로 캐리어 가스를 공급하는 캐리어 가스 공급관과 연결되는 캐리어 가스 노즐; 상기 용기 내의 수위 변화에 따라 승강 가능하도록 상기 용기내에 제공되며, 상기 액체 소스에 일부가 잠긴 상태에서 상기 액체 소스를 가열시키는 가열 부재; 상기 용기에서 생성된 소스 가스를 상기 공정챔버로 공급하기 위한 소스 가스 공급관을 포함할 수 있다.

Description

기판 처리 설비{EQUIPMENT FOR DEPOSITION UNIT WITH MANIFOID UNIT}

본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 소스 약액을 기화시켜 공급하는 가스 공급부를 갖는 기판 처리 설비에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 장치는 증착, 포토리소그래피, 식각, 화학적 기계적 연마, 세정, 건조 등과 같은 단위 공정들의 반복적인 수행에 의해 제조된다. 상기 단위 공정들 중에서 증착 공정은 반도체 기판 상에 막을 형성하는 공정으로, 최근 반도체 기판 상에 형성되는 패턴이 미세화되고, 패턴의 종횡비(aspect ratio)가 커짐에 따라 점차 중요도가 높아지고 있다.

반도체 기판 상에 막을 형성하는 방법에는 화학 기상 증착(CVD), 저압 화학 기상 증착(LPCVD), 플라즈마 증대 화학 기상 증착(PECVD), 금속 유기 화학 기상 증착(MOCVD)과 같은 통상적인 방법들이 있으며, 최근 주목받고 있는 원자층 증착(Atomic Layer Deposition ; ALD),사이클릭 화학 기상 증착(Cyclic Chemical Deposition ; CCVD), 디지털 화학 기상 증착(Digital Chemical Vapor Deposition ; DCVD), 어드밴스트 화학 기상 증착(Advanced Chemical Vapor Deposition ; ACVD)이 있다.

막 형성 기술들에서는 막의 재료로서 필요한 원소를 기체 상태로 기판 상에 공급한다. 따라서, 기판 상에 필요한 요소만을 공급하는 것이 아니라 유기금속 전구체(metalorganic precursor), 금속 할로겐화물(metal halides) 등과 같은 형태의 반응물로 소스 가스를 기판 상에 공급한다.

일반적으로, 소스 가스는 액체 소스로부터 기화되며, 캐리어 가스에 의해 공정 챔버로 공급된다. 상기 막 형성 기술에서 주요 제어 변수는 증착 온도, 증착 압력, 소스 가스 공급 시간, 퍼지 가스 공급 시간, 소스 가스의 불순물 함 유 정도 및 농도 등이며, 최근 반도체 장치의 집적도가 증가됨에 따라 소스 가스의 안정적인 공급 및 농도 등이 반도체 장치의 박막 증착을 결정하는 주요한 요인으로 대두되고 있다.

소스 가스의 공급 장치에 대한 일 예로서, 미합중국 특허 제6,155,540호(issued to Takamatsu etal.)에는 액상 원료를 기화시켜 기체 상태로 공급하는 장치가 개시되어 있다. 상기 미합중국 특허에 의하면, 화학 기상 증착을 위한 액체 원료는 조절된 유량으로 기화기(vaporizer)로 유입되고, 기화기의 내부 또는 외부에 배치된 초음파 분무장치(ultrasonic atomizing device)에 의해 분무되며, 캐리어 가스에 의해 가열되어 기화된다. 또 다른 소스 가스 공급 방법에는 액체 소스 내에서 캐리어 가스를 버블링시켜 소스 가스를 형성하는 방법이 있다.

그러나, 기존 버블러는 기포의 크기가 크고 불규칙하기 때문에 액체 소스의 기화 효율이 현저하게 낮고, 기화 발생이 비안정적이고 불균일하다. 특히, 버블링시 액체 소스 표면으로 기포에 의한 액체 소스의 산란 현상이 발생하여 버블링이 균일하지 못하며, 용기의 캐리어 가스 공급관(유입단)과 소스 가스 공급관(유출단)의 압력 변동이 심하면 용기 내부에서 버블링된 소스 가스의 흐름이 불균일하게 된다. 이는 곧 반도체 제조를 위한 기판 상에 형성되는 박막이 불균일하게 되는 문제점으로 직결된다.

또한, 버블러의 액체 소스의 소모에 따른 버블링 양의 변화와 공정챔버의 압력 변화등의 이유로 일정량의 캐리어 가스 공급을 제어하기 어려웠다. 즉, 공정챔버로 공급되는 소스양의 변화로 품질의 저하를 초래할 수 있다.

본 발명은 안정적이고 지속적인 소스 가스 공급이 가능한 기판 처리 설비를 제공하는데 있다.

본 발명은 농도의 조절이 가능하여 저농도에서 고농도의 소스 가스 공급이 가능한 기판 처리 설비를 제공하는데 있다.

본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자가 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 공정이 수행되는 처리 공간을 제공하며, 하부가 개방된 실린더 형상을 갖는 공정 챔버; 상기 공정 챔버를 감싸도록 배치되어 상기 공정 챔버를 가열하기 위한 가열로; 상기 공정 챔버의 하부에 제공되는 실린더형 매니폴드; 다수의 기판을 수직 방향으로 소정 간격을 두고 지지하며, 상기 매니폴드의 하부 개구를 통해 상기 공정 챔버의 처리 공간으로 반입되는 보트; 상기 공정 챔버 아래에 배치되며, 상기 보트로 상기 기판의 로딩 및 언로딩이 이루어지는 공간을 제공하는 로드락 챔버; 상기 로드락 챔버에 제공되고 상기 보트를 승강시키는 승강 부재; 및 상기 공정챔버로 소스 가스를 공급하기 위한 가스 공급부를 포함하되; 상기 가스 공급부는 액체 소스를 수용하기 위한 밀폐된 용기; 상기 용기에 수용된 상기 액체 소스로 캐리어 가스를 공급하는 캐리어 가스 공급관과 연결되는 캐리어 가스 노즐; 상기 용기 내의 수위 변화에 따라 승강 가능하도록 상기 용기내에 제공되며, 상기 액체 소스에 일부가 잠긴 상태에서 상기 액체 소스를 가열시키는 가열 부재; 상기 용기에서 생성된 소스 가스를 상기 공정챔버로 공급하기 위한 소스 가스 공급관을 포함하는 기판 처리 설비가 제공될 수 있다.

또한, 상기 가열 부재는 내부에 발열체를 갖는 그리고 자체 부력을 갖는 히터 블럭; 및 상기 히터 블럭을 지지하는 선반과, 상기 선반의 가장자리로부터 돌출되어 형성되고 상기 용기의 내측면에 수직한 방향으로 형성된 수직홈에 삽입되는 가이드를 갖는 지지 프레임을 포함하고, 상기 히터 블럭은 내부에 부력 공간을 가질 수 있다.

또한, 상기 히터 블럭의 발열체에 전력을 제공하는 전원 케이블을 더 포함하되; 상기 전원 케이블은 상기 히터 블럭의 높이 변화에 따라 신축 가능 나선형으로 제공될 수 있다.

또한, 상기 캐리어 가스 공급관에 설치되는 유량조절부재; 및 상기 유량조절밸브를 제어하는 제어부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 캐리어 가스 공급관과 상기 소스 가스 공급관의 압력차이에 따라 상기 유량조절부재를 제어하여 상기 소스 가스 공급관을 통해 상기 공정챔버로 공급되는 소스 가스의 공급량을 조절할 수 있다.

또한, 상기 히터 블럭의 온도를 체크하는 온도 센서를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 온도 센서로부터 제공받은 측정값에 따라 상기 가열부를 제어하여 상기 용기에서의 기화량을 조절할 수 있다.

또한, 상기 가스 공급부는 상기 용기를 감싸는 보온 부재를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 안정적이고 지속적인 소스 가스 공급이 가능하고, 농도의 조절이 가능하여 저농도에서 고농도의 소스 가스 공급이 가능다다.

본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 않은 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 종형 열처리 설비를 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 가스 공급부를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 3은 기화 모듈을 설명하기 위한 측단면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 기화 모듈의 평단면도이다.
도 5는 기화 모듈의 변형예를 보여주는 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.

어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 구체적으로, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 종형 열처리 설비를 보여주는 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 가스 공급부를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.

도 1에 도시된 종형 열처리 설비는 실리콘 웨이퍼와 같은 반도체 기판(10) 상에 다양한 박막을 형성하는 공정을 수행하는데 사용될 수 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 공정 챔버(102)는 배치 타입 수직형 반응로(reaction furnace)를 포함한다. 구체적으로, 상기 공정 챔버(102)는 수직 방향으로 연장하며, 하부가 개방된 실린더 형상을 갖고, 석영(quartz)으로 이루어질 수 있다. 상기 공정 챔버(102)를 가열하기 위한 가열로(heating furnace, 104)는 공정 챔버(102)를 감싸도록 배치되어 있으며, 상기 공정 챔버(102)의 하부에는 실린더형 매니폴드(200)가 결합되어 있다.

보트(108)는 다수의 반도체 기판(10)을 수직 방향으로 소정 간격을 두고 지지하며, 매니폴드(200)의 하부 개구를 통해 공정 챔버(102)의 내부로 반입된다. 매니폴드(200)의 하부 개구는 반도체 기판들(10)이 공정 챔버(102)로 로딩 된 후 시일 캡(110)에 의해 닫힌다. 상기 공정 챔버(102)와 매니폴드(200) 사이 및 매니폴드(200)와 시일 캡(110) 사이에는 각각 밀봉을 제공하기 위한 밀봉 부재들(seal member, 112)이 개재되어 있다.

상기 보트(108)는 턴테이블(turntable, 114) 상에 배치되며, 상기 턴테이블(114)은 회전축(116)의 상부에 결합된다. 상기 회전 구동 유닛(118)은 승강 부재인 수직 구동 유닛(120)의 수평 암(122)의 하부에 장착되며, 상기 시일 캡(110)는 상기 수직 구동 유닛(120)의 수평 암(122)의 상부에 배치되어 있다.

한편, 상기 회전축(116)과 시일 캡(110) 사이의 갭을 통한 누설(leakage)을 방지하기 위한 기계적 밀봉부(mechanical seal, 124)가 상기 시일 캡(110)와 수평 암(122) 사이에 제공되며, 상기 회전축(116)은 상기 시일 캡(110), 기계적 밀봉부(124) 및 수평 암(122)을 통하여 상기 턴테이블(114)과 회전 구동 유닛(118)과 연결된다.

상기 수직 구동 유닛(120)은 수평 암(122)과 수평 암(122)을 수직 방향으로 이동시키기 위한 구동력을 제공하는 수직 구동부(128)와 상기 구동력을 전달하기 위한 구동축(130)을 포함한다. 상기 수직 구동부(128)는 제1모터를 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 구동축(130)으로는 상기 제1모터로부터 제공되는 회전력에 의해 회전하는 리드 스크루(lead screw)가 사용될 수 있다. 상기 수평 암(122)은 상기 구동축(130)과 결합되며, 구동축(130)의 회전에 의해 수직 방향으로 이동한다.

상기 회전 구동 유닛(118)은 제2모터를 포함하여 구성될 수 있다. 상세히 도시되지는 않았으나, 상기 제2모터부터 제공된 회전력은 상기 제2모터와 연결된 구동 기어와 상기 회전축(116)과 연결된 종동 기어 및 상기 구동 기어와 종동 기어 사이를 연결하는 타이밍 벨트를 통해 회전축(116)으로 전달될 수 있다. 그러나, 상기 구동 기어와 종동 기어는 직접적으로 연결될 수도 있다.

상기 매니폴드(200)는 로드락 챔버(또는 트랜스퍼 챔버, 126)의 상부에 배치되며, 보트(108)는 공정 챔버(102)와 로드락 챔버(126) 사이에서 수직 방향으로 이동한다.

상기 공정 챔버(102)를 진공 배기하기 위한 진공 펌프(162)는 진공 배관(160) 및 격리 밸브(isolation valve,미도시)를 통해 매니폴드(200)의 배기 포트와 연결되어 있으며, 가열로(104)는 공정 챔버(102)의 측벽 및 천정과 인접하게 배치되어 있다. 일 실시예로서, 상기 증착 공정이 진행되는 동안 챔버(102)의 내부 압력은 약 0.3Torr 내지 1Torr 정도로 유지될 수 있으며, 내부 온도는 약 150℃ 내지 1250℃ 정도로 유지될 수 있다.

제어부(164)는 가스 공급부(132), 수직 구동 유닛(120) 및 회전 구동 유닛(118)의 동작들을 제어한다. 구체적으로, 제어부(164)는 다수의 반도체 기판들(10)이 적재된 보트(108)가 수직 구동 유닛(120)에 의해 공정 챔버(102) 내부로 반입된 후, 가스 공급부(132)로부터 공급되는 가스들의 공급 유량들 및 공급 시간을 조절한다. 특히, 상기 버퍼(139)의 내부 압력을 감지하여 밸브의 개폐를 제어함으로써 제1 소스 가스가 상기 공정챔버로 균일하게 공급되도록 제어한다.

가스 공급부(132)는 보트(108)에 의해 공정 챔버(102) 내에 위치한 다수의 반도체 기판들(10)상에 각각 막을 형성하기 위한 소스 가스들과 공정 챔버(102) 내부를 퍼지하기 위한 퍼지 가스를 공정 챔버(102) 내부로 공급한다.

본 발명의 일실시예에 의한 박막 형성 공정에 의하면, 박막의 재료로서 필요한 원소를 기체 상태로 기판 상에 공급한다. 따라서, 기판 상에 필요한 요소만을 공급하는 것이 아니라 유기금속 전구체(metalorganic precursor)나 금속 할로겐화물(metal halides) 등과 같은 형태의 반응물로 소스 가스를 기판 상에 공급한다. 형성하고자 하는 막 내의 불순물을 최소화하기 위하여, 상기와 같이 기판 상에 공급되는 반응물 중에서 금속 원소와 결합된 유기 리간드(organic ligand) 또는 할로겐화물(halides)은 화학 치환(chemical exchange)에 의하여 제거된다.

또한, 상기 박막을 형성하기 위한 소스 가스들은 상기 공정 챔버(102) 내에서 혼합되지 않고 한 종류씩 펄스(pulse) 방식으로 공급될 수 있다. 예를 들면, 제1소스 가스 및 제2소스 가스를 사용하여 막을 형성하는 경우, 먼저 공정 챔버로 제1소스 가스만을 공급하여 기판 상에 상기 제1소스 가스를 화학적으로 흡착(chemisorption)시키고, 그 후 제2소스 가스를 공정 챔버로 공급하여 상기 제2소스 가스를 기판 상에 화학적으로 결합시킨다.

따라서, 상기 가스 공급부(132)는 상기 반도체 기판들(10) 상에 제1소스 가스와 제2소스 가스를 각각 공급하기 위한 제1가스 공급부(134)와 제2가스 공급부(136), 그리고 상기 퍼지 가스를 공급하기 위한 제3가스 공급부(138)를 포함할 수 있다. 상기 제1 소스가스 및 제2 소스가스는 상기 기판(10)상에 형성하고자 하는 박막의 종류에 따라 다양한 가스가 이용될 수 있음은 자명하다.

가스 공급부(132)는 가스 공급 배관들을 통해 매니폴드(200) 내에 배치된 노즐 파이프(140)들과 연결될 수 있되어 있다. 도면 편의상 가스 공급 배관과 노즐 파이프는 하나만 도시되어 있다. 일 예로, 제1가스 공급부(134)는 제1가스 공급 배관을 통해 매니폴드(106) 내에 배치된 제1노즐 파이프의 하단부에 연결되어 있으며, 제2가스 공급부(136)는 제2가스 공급 배관을 통해 매니폴드(106) 내에 배치된 제2노즐 파이프의 하단부에 연결되어 있다. 또한 상기 제3가스 공급부(138)는 제1연결 배관 및 제2연결 배관을 통해 제1가스 공급 배관 및 제2가스 공급 배관에 연결되어 있으며, 또한 제3가스 공급 배관을 통해 매니폴드(106) 내에 배치된 제3노즐 파이프의 하단부에 연결되어 있다.

도 2는 도 1에 도시된 제1가스 공급부(200)를 설명하기 위한 도면이다.

도 2를 참조하면, 제1가스 공급부(200)는 제1캐리어 가스를 공급하기 위한 제1저장부(201)와, 제1캐리어 가스의 공급 유량을 조절하기 위한 제1밸브(202), 액상의 금속 전구체(액체 소스)를 저장하기 위한 제2 저장부(211))와, 상기 액상의 금속 전구체의 공급 유량을 조절하기 위한 유량 제어기(mass flow controller, 112)와, 상기 액상의 금속 전구체를 기화시키는 기화 모듈(230)를 포함한다.

제1저장부(201)와 기화 모듈(230)는 제3연결 배관(203)을 통해 연결되며, 제3연결 배관(203)에는 제1밸브(202)가 설치되어 있다. 제2저장부(211)와 기화 모듈(210)은 제4연결 배관(213)을 통해 연결되며 제4연결 배관(213)에는 질량 유량 제어기(112)가 설치되어 있다. 액상의 금속 전구체(액체 소스)는 상기 기화 모듈(210)의 내부에서 기화되며, 기화된 금속 전구체 가스와 상기 제1캐리어 가스는 제1가스 공급 배관(223)을 통해 노즐 파이프로 공급된다.

한편, 제어부(164)는 캐리어 가스 공급관(203)과 소스 가스 공급관(223)의 압력차이에 따라 제1밸브(202)를 제어하여 소스 가스 공급관(223)을 통해 공정챔버로 공급되는 소스 가스의 공급량을 조절할 수 있다.

도 3은 기화 모듈을 설명하기 위한 측단면도이고, 도 4는 도 3에 도시된 기화 모듈의 평단면도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 기화 모듈(230)은 용기(233), 캐리어 가스 노즐(234), 소스 가스 노즐(236), 가열 부재(240)를 포함한다.

용기(233)는 액체 소스를 수용하기 위한 밀폐된 구조를 갖는다. 일 예로, 용기(233)는 상면이 개방된 몸체(231)와, 몸체(231)를 덮는 커버(233)를 포함할 수 있다.

용기(233)에는 제3연결배관(203), 제4연결 배관(213) 그리고 제1가스 공급배관(223)이 연결된다. 제3연결배관(203)을 통해 제공되는 캐리어 가스는 용기(233) 내에 제공되는 캐리어 가스 노즐(234)을 통해 용기(233) 내부로 공급되고, 제4연결 배관(213)을 통해 제공되는 액체 소스는 소스 가스 노즐(236)을 통해 용기(233) 내부로 공급될 수 있다. 용기(233) 내부에서 생성된 소스 가스는 제1가스 공급배관(223)을 통해 노즐 파이프로 공급된다. 용기(233)의 외부는 보온 부재(290)에 의해 감싸도록 제공된다.

가열 부재(240)는 용기(233) 내의 수위 변화에 따라 승강 가능하도록 용기(233) 내에 제공될 수 있다. 가열 부재(240)는 액체 소스에 일부가 잠긴 상태에서 액체 소스를 가열시켜 액체 소스를 기화시킨다. 일 예로, 가열 부재(240)는 히터 블럭(250)과 지지 프레임(260)을 포함할 수 있다.

히터 블럭(250)은 내부에 발열체(254)를 갖는다. 히터 블럭(250)은 내부에 부력 공간(258)을 가짐으로써 자체 부력을 갖는다. 히터 블럭(250)에는 온도 센서(256)가 제공된다. 온도 센서(256)에서 측정된 데이터는 제어부(164)로 제공된다.

제어부(164)는 온도 센서(256)로부터 제공받은 측정값에 따라 가열 부재(240)를 제어하여 용기(233)에서의 기화량을 조절할 수 있다.

히터 블럭(250)에는 발열체(254)에 전력을 제공하기 위한 전원 케이블(259)이 연결된다. 전원 케이블(259)은 액체 소스에 잠기지 않도록 일단은 커버(232)에 연결되고 타단은 히터 블럭(250)의 상면에 연결된다. 전원 케이블(259)은 히터 블럭(250)의 높이 변화에 따라 신축 가능 나선형으로 제공된다.

지지 프레임(260)은 히터 블럭(250)을 지지하는 선반(262)과, 선반(262)의 가장자리로부터 돌출되어 형성되고 용기(233)의 내측면에 수직한 방향으로 형성된 수직홈(238)에 삽입되는 가이드(264)를 갖는다.

예컨대, 액체 소스의 기화는 주입되는 캐리어 가스의 공급량과 히터 블럭의 온도 상승과 비례할 수 있다. 예를 들어 같은 양의 캐리어 가스를 주입한 경우, 히터 블럭의 온도를 높이면 액체 소스의 온도 상승으로 기화량이 증가되면서 농도도 증가할 뿐만 아니라 소요되는 캐리어 가스의 공급량도 줄일 수 있다.

도 5는 기화 모듈의 변형예를 보여주는 도면이다.

도 5에 도시된 기화 모듈(230a)은 도 3에 도시된 기화 모듈(230)과 거의 동일한 구성과 작용 효과를 갖는다. 다만, 본 변형예에서는 지지 프레임을 생략하고, 히터 블럭(250a)이 용기(233)의 수직홈(238)에 삽입되는 가이드(257)를 포함한다는 점에서 그 특징이 있다.

본 변형예는 도 3의 기화 모듈보다 구성을 단순화할 수 있다.

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.

10 : 반도체 기판 102 : 공정 챔버
104 : 가열로 200 : 매니폴드
108 : 보트 116 : 회전축
118 : 회전 구동 유닛 120 : 수직 구동 유닛
164 : 제어부 230 : 기화 모듈
233 : 용기 240 : 가열 부재

Claims

공정이 수행되는 처리 공간을 제공하며, 하부가 개방된 실린더 형상을 갖는 공정 챔버;
상기 공정 챔버를 감싸도록 배치되어 상기 공정 챔버를 가열하기 위한 가열로;
상기 공정 챔버의 하부에 제공되는 실린더형 매니폴드;
다수의 기판을 수직 방향으로 소정 간격을 두고 지지하며, 상기 매니폴드의 하부 개구를 통해 상기 공정 챔버의 처리 공간으로 반입되는 보트;
상기 공정 챔버 아래에 배치되며, 상기 보트로 상기 기판의 로딩 및 언로딩이 이루어지는 공간을 제공하는 로드락 챔버;
상기 로드락 챔버에 제공되고 상기 보트를 승강시키는 승강 부재; 및
상기 공정챔버로 소스 가스를 공급하기 위한 가스 공급부를 포함하되;
상기 가스 공급부는
액체 소스를 수용하기 위한 밀폐된 용기;
상기 용기에 수용된 상기 액체 소스로 캐리어 가스를 공급하는 캐리어 가스 공급관과 연결되는 캐리어 가스 노즐;
상기 용기 내의 수위 변화에 따라 승강 가능하도록 상기 용기내에 제공되며, 상기 액체 소스에 일부가 잠긴 상태에서 상기 액체 소스를 가열시키는 가열 부재;
상기 용기에서 생성된 소스 가스를 상기 공정챔버로 공급하기 위한 소스 가스 공급관을 포함하는 기판 처리 설비.
제1항에 있어서,
상기 가열 부재는
내부에 발열체를 갖는 그리고 자체 부력을 갖는 히터 블럭; 및
상기 히터 블럭을 지지하는 선반과, 상기 선반의 가장자리로부터 돌출되어 형성되고 상기 용기의 내측면에 수직한 방향으로 형성된 수직홈에 삽입되는 가이드를 갖는 지지 프레임을 포함하고,
상기 히터 블럭은
내부에 부력 공간을 갖는 기판 처리 설비.
제2항에 있어서,
상기 히터 블럭의 발열체에 전력을 제공하는 전원 케이블을 더 포함하되;
상기 전원 케이블은 상기 히터 블럭의 높이 변화에 따라 신축 가능 나선형으로 제공되는 기판 처리 설비.
제2항에 있어서,
상기 캐리어 가스 공급관에 설치되는 유량조절부재; 및
상기 유량조절밸브를 제어하는 제어부를 더 포함하고,
상기 제어부는
상기 캐리어 가스 공급관과 상기 소스 가스 공급관의 압력차이에 따라 상기 유량조절부재를 제어하여 상기 소스 가스 공급관을 통해 상기 공정챔버로 공급되는 소스 가스의 공급량을 조절하는 기판 처리 설비.
제4항에 있어서,
상기 히터 블럭의 온도를 체크하는 온도 센서를 더 포함하고,
상기 제어부는
상기 온도 센서로부터 제공받은 측정값에 따라 상기 가열부를 제어하여 상기 용기에서의 기화량을 조절하는 기판 처리 설비,
제1항에 있어서,
상기 가스 공급부는
상기 용기를 감싸는 보온 부재를 더 포함하는 기판 처리 설비,