KR20240054508A - 기판 처리 장치 - Google Patents

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강동석
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한화정밀기계 주식회사
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Abstract

본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로서, 공정 챔버로 주입되는 전구체의 농도가 균일하게 유지되도록 하는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치는 기판의 공정을 위한 공정 처리 공간을 제공하는 공정 챔버와, 전구체를 수용하는 전구체 탱크와, 상기 전구체 탱크로부터 주입된 기상 전구체 및 농도 조절 가스 라인을 통해 이송된 농도 조절 가스를 수용하는 농도 조절 탱크, 및 상기 농도 조절 탱크에 수용된 기상 전구체 및 농도 조절 가스의 부분 압력(partial pressure) 비율이 사전에 설정된 임계 비율 범위에 포함된 상태에서 상기 기상 전구체 및 농도 조절 가스의 혼합 가스가 상기 공정 챔버로 공급되도록 하는 제어부를 포함한다.

Description

기판 처리 장치{Apparatus for processing substrate}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공정 챔버로 주입되는 전구체의 농도가 균일하게 유지되도록 하는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
기판에 박막을 증착시키기 위하여 화학 기상 증착법(CVD; Chemical Vapor Deposition) 또는 원자층 박막 증착법(ALD; Atomic Layer Deposition) 등이 이용될 수 있다. 화학 기상 증착법 또는 원자층 박막 증착법에 의한 경우 소스 가스가 기판의 표면에서 화학 반응을 일으켜 박막이 형성될 수 있다. 특히, 원자층 박막 증착법에 의한 경우 기판의 표면에 부착된 원료 기체의 한 층이 박막을 형성하기 때문에 원자의 직경과 유사한 두께의 박막을 형성하는 것이 가능하다.
공정 온도의 범위를 확장하기 위하여 플라즈마 화학 기상 증착법(PECVD; Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 또는 플라즈마 원자층 박막 증착법(PEALD; Plasma Enhanced Atomic Layer Deposition)이 이용될 수 있다. 플라즈마 화학 기상 증착법 및 플라즈마 원자층 박막 증착법은 화학 기상 증착법 및 원자층 박막 증착법에 비하여 낮은 온도에서 공정 처리가 가능하기 때문에 박막의 물성이 향상될 수 있다.
기판에 대한 공정을 위하여 소스 가스 및 반응 가스가 공정 챔버에 주입될 수 있다. 여기서, 소스 가스로서 전구체가 이용될 수 있다. 전구체는 균일한 농도로 공정 챔버로 주입되어야 하지만 공정 환경에 따라 전구체의 농도가 변화할 수 있다.
따라서, 공정 챔버로 주입되는 전구체의 농도가 균일하게 유지되도록 하는 발명의 등장이 요구된다.
대한민국 공개특허공보 제10-2010-0124383호 (2010.11.29)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 공정 챔버로 주입되는 전구체의 농도가 균일하게 유지되도록 하는 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치는 기판의 공정을 위한 공정 처리 공간을 제공하는 공정 챔버와, 전구체를 수용하는 전구체 탱크와, 상기 전구체 탱크로부터 주입된 기상 전구체 및 농도 조절 가스 라인을 통해 이송된 농도 조절 가스를 수용하는 농도 조절 탱크, 및 상기 농도 조절 탱크에 수용된 기상 전구체 및 농도 조절 가스의 부분 압력(partial pressure) 비율이 사전에 설정된 임계 비율 범위에 포함된 상태에서 상기 기상 전구체 및 농도 조절 가스의 혼합 가스가 상기 공정 챔버로 공급되도록 하는 제어부를 포함한다.
상기 전구체 탱크는 액상 전구체 및 기상 전구체를 수용하고, 상기 전구체 탱크에 수용된 기상 전구체는 상기 액상 전구체가 증발하여 발생된 것을 포함한다.
상기 제어부는 상기 전구체 탱크에 수용된 기상 전구체의 증기 압력이 사전에 설정된 임계 압력보다 작은 경우 상기 전구체 탱크로 압력 조절 가스가 주입되도록 한다.
상기 압력 조절 가스는 상기 농도 조절 가스와 동일한 성분의 가스를 포함한다.
상기 제어부는 상기 전구체 탱크로부터 상기 농도 조절 탱크로 기상 전구체가 주입된 이후에 상기 농도 조절 탱크에 수용된 기상 전구체 및 농도 조절 가스의 부분 압력 비율이 상기 임계 비율 범위에 포함될 때까지 농도 조절 가스가 상기 전구체 탱크로 주입되도록 한다.
상기 기판에 대한 공정은, 상기 공정 챔버로 상기 혼합 가스를 공급하는 제1 공정과, 상기 공정 챔버에서 상기 혼합 가스를 퍼지하는 제2 공정과, 상기 공정 챔버로 반응 가스를 공급하는 제3 공정, 및 상기 공정 챔버에서 상기 반응 가스를 퍼지하는 제4 공정을 포함하고, 상기 제어부는 상기 제2 공정 내지 제4 공정이 처리되는 도중에 상기 농도 조절 탱크로 상기 기상 전구체 및 농도 조절 가스가 주입되도록 한다.
상기 제어부는 상기 농도 조절 탱크로 상기 기상 전구체 및 농도 조절 가스가 주입되기 이전에 상기 농도 조절 탱크에 잔류하는 잔류 가스가 배출되도록 한다.
상기 농도 조절 가스 라인에는 유량 제어기(MFC; Mass Flow Controller)가 구비되고, 상기 제어부는 상기 유량 제어기를 제어하여 농도 조절 가스가 상기 농도 조절 탱크로 주입되도록 한다.
상기 농도 조절 가스는 불활성 가스를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치에 따르면 전구체 탱크와 공정 챔버의 사이에 별도의 농도 조절 탱크를 배치하고, 농도 조절 탱크로 공급되는 전구체의 양을 고려하여 농도 조절 탱크에 농도 조절 가스를 주입함으로써 공정 챔버로 공급되는 전구체의 농도가 균일하게 유지되도록 하는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 공정 사이클을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 농도 조절 탱크에서 잔류 가스가 배출되는 것을 나타낸 도면이다.
도 4는 농도 조절 탱크로 전구체가 주입되는 것을 나타낸 도면이다.
도 5는 농도 조절 탱크로 농도 조절 가스가 주입되는 것을 나타낸 도면이다.
도 6은 기상 전구체 및 농도 조절 가스의 부분 압력 비율이 변화하는 것을 나타낸 도면이다.
도 7은 공정 챔버로 전구체가 공급되는 것을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 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 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치(10)는 공정 챔버(100), 전구체 탱크(200), 농도 조절 탱크(300), 압력비 산출부(400), 반응 가스 탱크(500) 및 제어부(600)를 포함하여 구성된다.
공정 챔버(100)는 기판의 공정을 위한 공정 처리 공간을 제공한다. 이를 위하여, 공정 챔버(100)의 내부에는 기판을 지지하는 기판 지지부(미도시) 및 공정 가스를 분사하는 샤워헤드(미도시)가 구비될 수 있다.
또한, 공정 챔버(100)에서는 기판에 대한 플라즈마 공정이 수행될 수도 있다. 이를 위하여, 공정 챔버(100)로 RF 전력이 공급되어 전계가 형성될 수 있다. RF 전력의 공급으로 형성된 전계에 의해 공정 챔버(100)로 유입된 공정 가스가 플라즈마 상태의 입자로 변환되고, 플라즈마 입자가 상호간에 반응하거나 기판의 표면과 반응하여 기판에 대한 공정 처리가 수행될 수 있다.
본 발명에서 공정 가스는 소스 가스 및 반응 가스를 포함할 수 있다. 소스 가스 및 반응 가스는 샤워헤드에서 순차적으로 분사되거나 동시에 분사될 수 있다. 소스 가스 및 반응 가스는 샤워헤드에서 분사된 이후에 서로 충돌하여 반응할 수 있다. 그리고, 반응 가스에 의하여 활성화된 소스 가스가 기판에 접촉하여 기판에 대한 공정 처리가 수행될 수 있다. 예를 들어, 활성화된 소스 가스가 기판에 박막으로 증착될 수 있다. 소스 가스는 후술하는 기상 전구체를 포함할 수 있다. 기상 전구체가 소스 가스로서 공정 챔버(100)로 공급될 수 있는 것이다.
전구체 탱크(200)는 전구체를 수용할 수 있다. 구체적으로, 전구체 탱크(200)에는 액체 상태의 전구체(이하, 액상 전구체라 한다)가 수용될 수 있다. 한편, 액상 전구체의 일부는 자연적으로 또는 외력에 의해 증발하여 기체 상태의 전구체(이하, 기상 전구체라 한다)로 변화될 수 있다. 기상 전구체는 액상 전구체가 증발하여 발생된 것으로서, 전구체 탱크(200)에는 액상 전구체 및 기상 전구체가 모두 수용될 수 있게 된다.
전술한 바와 같이, 소스 가스로서 기상 전구체가 공정 챔버(100)로 공급될 수 있다. 한편, 공정 챔버(100)로 공급되는 기상 전구체는 균일한 농도를 갖는 것이 바람직한데, 공정 환경에 따라 그 농도가 변화할 수 있다. 공정 챔버(100)로 공급되는 기상 전구체의 농도를 균일하게 유지하기 위하여 전구체 탱크(200)와 공정 챔버(100)의 사이에 농도 조절 탱크(300)가 구비될 수 있다.
농도 조절 탱크(300)는 전구체 탱크(200)로부터 주입된 기상 전구체 및 농도 조절 가스 라인(730)을 통해 이송된 농도 조절 가스를 수용하는 역할을 수행한다. 전구체 탱크(200)에 수용된 기상 전구체는 농도 조절 탱크(300)를 통하여 공정 챔버(100)로 공급될 수 있다. 농도 조절 탱크(300)는 전구체 탱크(200)로부터 기상 전구체를 전달받고, 농도 조절 가스 라인(730)을 통해 농도 조절 가스를 전달받을 수 있다. 농도 조절 탱크(300)는 기상 전구체 및 농도 조절 가스를 수용하고 있는 것으로서, 기상 전구체 및 농도 조절 가스의 혼합 비율이 사전에 설정된 임계 비율 범위에 포함되는 경우 공정 챔버(100)로 공급될 수 있다.
전구체 탱크(200)에는 압력 조절 가스 라인(710) 및 전구체 라인(720)이 연결될 수 있다. 압력 조절 가스 라인(710)은 전구체 탱크(200)로 압력 조절 가스를 이송하기 위한 경로를 제공할 수 있다. 압력 조절 가스는 전구체 탱크(200)의 내부 압력을 조절하는데 이용될 수 있다. 전구체 라인(720)은 전구체 탱크(200)의 기상 전구체를 농도 조절 탱크(300)로 이송하기 위한 경로를 제공할 수 있다.
압력 조절 가스 라인(710)에는 제1 밸브(V1)가 구비될 수 있다. 제1 밸브(V1)는 압력 조절 가스 라인(710)을 개방하거나 차단할 수 있다. 전구체 라인(720)에는 제2 밸브(V2) 및 제7 밸브(V7)가 구비될 수 있다. 제2 밸브(V2)는 전구체 탱크(200)에서 기상 전구체가 배출되는 것을 허용하거나 차단할 수 있다. 제7 밸브(V7)는 농도 조절 탱크(300)로 기상 전구체가 유입되는 것을 허용하거나 차단할 수 있다.
농도 조절 탱크(300)에는 농도 조절 가스 라인(730) 및 소스 가스 라인(740)이 연결될 수 있다. 농도 조절 가스 라인(730)은 농도 조절 탱크(300)로 농도 조절 가스를 이송하기 위한 경로를 제공할 수 있다. 농도 조절 가스 라인(730)에는 제3 밸브(V3) 및 유량 제어기(MFC; Mass Flow Controller)(800)가 구비될 수 있다. 제3 밸브(V3)는 농도 조절 가스 라인(730)을 개방하거나 차단할 수 있다. 유량 제어기(800)는 농도 조절 가스 라인(730)을 통하여 이송되는 농도 조절 가스의 유량을 제어하여 설정된 유량의 농도 조절 가스가 농도 조절 탱크(300)로 유입되도록 하는 역할을 수행한다. 소스 가스 라인(740)은 농도 조절 탱크(300)에서 공정 챔버(100)로 소스 가스 즉, 기상 전구체를 이송하기 위한 경로를 제공할 수 있다. 소스 가스 라인(740)에는 제4 밸브(V4)가 구비될 수 있다. 제4 밸브(V4)는 소스 가스 라인(740)을 개방하거나 차단할 수 있다.
소스 가스 라인(740)에는 잔류 가스 라인(750)이 연결될 수 있다. 잔류 가스 라인(750)은 농도 조절 탱크(300)에 잔류하는 잔류 가스를 배출시키기 위한 경로를 제공할 수 있다. 잔류 가스는 농도 조절 탱크(300)로 주입된 기상 전구체 및 농도 조절 가스를 포함할 수 있다. 잔류 가스 라인(750)에는 제5 밸브(V5)가 구비될 수 있다. 제5 밸브(V5)는 잔류 가스 라인(750)을 개방하거나 차단할 수 있다. 한편, 도 1은 잔류 가스 라인(750)이 소스 가스 라인(740)에서 분기된 것을 도시하고 있으나, 이는 예시적인 것으로서 본 발명의 몇몇 실시예에 따르면 잔류 가스 라인(750)은 농도 조절 탱크(300)에 직접 연결될 수도 있다.
압력비 산출부(400)는 농도 조절 탱크(300)에 존재하는 가스를 분석하여 기상 전구체 및 농도 조절 가스의 부분 압력(partial pressure) 비율을 산출할 수 있다. 기상 전구체 및 농도 조절 가스가 농도 조절 탱크(300)로 주입될 수 있다. 압력비 산출부(400)는 기상 전구체의 부분 압력 및 농도 조절 가스의 부분 압력을 산출하고, 부분 압력의 산출 결과를 참조하여 부분 압력 비율을 산출할 수 있다.
반응 가스 탱크(500)는 반응 가스를 수용할 수 있다. 반응 가스 탱크(500)에는 반응 가스 라인(760)이 연결될 수 있다. 반응 가스 라인(760)은 반응 가스 탱크(500)의 반응 가스를 공정 챔버(100)로 이송하기 위한 경로를 제공할 수 있다. 반응 가스 라인(760)에는 제6 밸브(V6)가 구비될 수 있다. 제6 밸브(V6)는 반응 가스 라인(760)을 개방하거나 차단할 수 있다.
제어부(600)는 기판 처리 장치(10)에 구비된 장비에 대한 전반적인 제어를 수행한다. 특히, 제어부(600)는 공정 챔버(100)로 균일한 농도의 기상 전구체가 공급되도록 할 수 있다. 이를 위하여, 제어부(600)는 농도 조절 탱크(300)에 수용된 기상 전구체 및 농도 조절 가스의 부분 압력 비율이 사전에 설정된 임계 비율 범위에 포함된 상태에서 기상 전구체 및 농도 조절 가스의 혼합 가스가 공정 챔버(100)로 공급되도록 할 수 있다. 제어부(600)의 제어에 의한 기판 처리 장치(10)의 세부적인 동작에 대해서는 도 3 내지 도 7을 통하여 후술하기로 한다.
도 2는 공정 사이클을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 기판에 대한 공정은 제1 공정, 제2 공정, 제3 공정 및 제4 공정을 포함할 수 있다.
제1 공정은 공정 챔버(100)로 소스 가스를 공급하는 공정을 나타낸다. 본 발명에서 소스 가스는 기상 전구체 및 농도 조절 가스의 혼합 가스일 수 있다. 제2 공정은 공정 챔버(100)에서 소스 가스 즉, 혼합 가스를 퍼지하는 공정을 나타내고, 제3 공정은 공정 챔버(100)로 반응 가스를 공급하는 공정을 나타내며, 제4 공정은 공정 챔버(100)에서 반응 가스를 퍼지하는 공정을 나타낸다. 제1 공정 내지 제4 공정이 하나의 공정 사이클을 구성하고, 공정 사이클이 반복됨으로써 기판에 대한 공정이 수행될 수 있다.
제어부(600)는 하나의 공정 사이클 중 제1 공정 중에 농도 조절 탱크(300)를 통하여 공정 챔버(100)로 혼합 가스가 공급되도록 하고, 해당 공정 사이클 중 제2 공정 내지 제4 공정이 처리되는 도중에 농도 조절 탱크(300)로 기상 전구체 및 농도 조절 가스가 주입되도록 할 수 있다. 그리고, 제어부(600)는 이와 같은 공정 사이클이 반복되도록 할 수 있다.
여기서, 제어부(600)는 농도 조절 탱크(300)로 기상 전구체 및 농도 조절 가스가 주입되기 이전에 농도 조절 탱크(300)에 잔류하는 잔류 가스가 배출되도록 할 수 있다. 잔류 가스는 공정 챔버(100)로 공급되지 않고 농도 조절 탱크(300)에 잔류하고 있는 기상 전구체 및 농도 조절 가스의 혼합 가스를 포함할 수 있다. 잔류 가스가 배출됨에 따라 이후의 공정 사이클에서 보다 순수한 기상 전구체 및 농도 조절 가스의 혼합 가스가 공정 챔버(100)로 공급될 수 있다.
이하, 도 3 내지 도 7을 통하여 제어부(600)의 제어에 의한 기판 처리 장치(10)의 세부적인 동작에 대하여 설명하기로 한다.
도 3은 농도 조절 탱크에서 잔류 가스가 배출되는 것을 나타낸 도면이고, 도 4는 농도 조절 탱크로 전구체가 주입되는 것을 나타낸 도면이고, 도 5는 농도 조절 탱크로 농도 조절 가스가 주입되는 것을 나타낸 도면이고, 도 6은 기상 전구체 및 농도 조절 가스의 부분 압력 비율이 변화하는 것을 나타낸 도면이며, 도 7은 공정 챔버로 전구체가 공급되는 것을 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 제어부(600)는 농도 조절 탱크(300)에서 잔류 가스(RG)가 배출되도록 할 수 있다.
잔류 가스(RG)의 배출을 위하여 제어부(600)는 제5 밸브(V5)를 제어하여 잔류 가스 라인(750)이 개방되도록 할 수 있다. 잔류 가스 라인(750)이 개방됨에 따라 농도 조절 탱크(300)에 잔류하고 있는 잔류 가스(RG)가 배출될 수 있다.
농도 조절 탱크(300)에서 잔류 가스(RG)를 배출하는 것은 농도 조절 탱크(300)에서 공정 챔버(100)로 기상 전구체 및 농도 조절 가스의 혼합 가스가 공급된 이후에 수행될 수 있다.
도 4를 참조하면, 제어부(600)는 전구체 탱크(200)에서 농도 조절 탱크(300)로 기상 전구체(PC)가 공급되도록 할 수 있다.
기상 전구체(PC)의 공급을 위하여 제어부(600)는 제2 밸브(V2) 및 제7 밸브(V7)를 제어하여 전구체 라인(720)이 개방되도록 할 수 있다.
전구체 탱크(200)는 액상 전구체 및 기상 전구체를 포함할 수 있다. 기상 전구체는 액상 전구체의 일부가 증발하여 발생된 것일 수 있다. 발생된 기상 전구체의 양에 따라 전구체 탱크(200)의 증기 압력이 달라질 수 있다. 제어부(600)는 전구체 탱크(200)에 수용된 기상 전구체의 증기 압력이 사전에 설정된 임계 압력보다 작은 경우 전구체 탱크(200)로 압력 조절 가스가 주입되도록 할 수 있다.
전구체 탱크(200)로 압력 조절 가스가 주입되도록 하기 위하여 제어부(600)는 제1 밸브(V1)를 제어하여 압력 조절 가스 라인(710)이 개방되도록 할 수 있다. 압력 조절 가스에 의해 전구체 탱크(200)의 내부 압력이 증가하게 되고, 압력 조절 가스와 함께 기상 전구체가 농도 조절 탱크(300)로 공급될 수 있다.
도 5를 참조하면, 제어부(600)는 농도 조절 탱크(300)로 농도 조절 가스(DG)가 공급되도록 할 수 있다.
농도 조절 가스(DG)의 공급을 위하여 제어부(600)는 제3 밸브(V3)를 제어하여 농도 조절 가스 라인(730)이 개방되도록 할 수 있다.
제어부(600)는 농도 조절 탱크(300)로 적정량의 농도 조절 가스(DG)가 공급되도록 할 수 있다. 즉, 제어부(600)는 농도 조절 탱크(3000에 포함된 기상 전구체(PC)의 농도가 사전에 설정된 임계 범위에 포함되도록 할 수 있는 것으로서, 이를 위하여 제어부(600)는 압력비 산출부(400)의 산출 결과를 참조할 수 있다.
압력비 산출부(400)는 농도 조절 탱크(300)에 존재하는 가스를 분석하여 기상 전구체(PC) 및 농도 조절 가스(DG)의 부분 압력 비율을 산출할 수 있다. 압력비 산출부(400)에 의해 실시간으로 산출된 부분 압력 비율은 제어부(600)로 전달되고, 제어부(600)는 전달된 부분 압력 비율을 참조하여 유량 제어기(800)를 제어할 수 있다. 제어부(600)는 유량 제어기(800)를 제어하여 농도 조절 가스(DG)가 농도 조절 탱크(300)로 주입되도록 할 수 있다. 유량 제어기(800)는 제어부(600)의 제어에 의해 적정량의 농도 조절 가스(DG)를 이송시킬 수 있다.
전술한 바와 같이, 전구체 탱크(200)에 수용된 기상 전구체의 증기 압력이 사전에 설정된 임계 압력보다 작은 경우 전구체 탱크(200)로 압력 조절 가스가 주입될 수 있다. 즉, 농도 조절 탱크(300)에는 기상 전구체(PC)뿐만 아니라 압력 조절 가스가 포함될 수 있는 것이다.
본 발명에서 압력 조절 가스는 농도 조절 가스(DG)와 동일한 성분의 가스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 압력 조절 가스 및 농도 조절 가스(DG)는 아르곤(Ar) 또는 질소(N)와 같은 불활성 가스일 수 있는 것이다. 따라서, 압력비 산출부(400)에 의해 산출된 농도 조절 가스(DG)의 부분 압력은 농도 조절 가스(DG) 및 압력 조절 가스의 혼합 가스의 부분 압력인 것으로 이해될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 기상 전구체(PC)가 존재하는 농도 조절 탱크(300)로 농도 조절 가스(DG)가 공급됨에 따라 기상 전구체(PC) 및 농도 조절 가스(DG)의 부분 압력 비율이 변화할 수 있다.
도 6에서 m은 기상 전구체(PC)의 기준량을 나타내고, n은 농도 조절 가스(DG)의 기준량을 나타내며, a는 임계 비율 범위를 한정하기 위한 임계값을 나타낸다. 농도 조절 가스(DG)의 공급이 진행됨에 따라 기상 전구체(PC) 및 농도 조절 가스(DG)의 부분 압력 비율이 하강하여 임계 비율 범위로 진입할 수 있다.
제어부(600)는 전구체 탱크(200)로부터 농도 조절 탱크(300)로 기상 전구체(PC)가 주입된 이후에 농도 조절 탱크(300)에 수용된 기상 전구체(PC) 및 농도 조절 가스(DG)의 부분 압력 비율이 임계 비율 범위에 포함될 때까지 농도 조절 가스(DG)가 전구체 탱크(200)로 주입되도록 할 수 있다. 제어부(600)는 압력비 산출부(400)로부터 기상 전구체(PC) 및 농도 조절 가스(DG)의 부분 압력 비율을 실시간으로 전달받고, 이를 참조하여 유량 제어기(800)를 제어할 수 있다. 그리하여, 기상 전구체(PC) 및 농도 조절 가스(DG)의 부분 압력 비율이 임계 비율 범위에 포함되는 경우 제어기는 유량 제어기(800)의 동작을 중단시키고, 제3 밸브(V3)를 제어하여 농도 조절 가스 라인(730)을 차단할 수 있다.
도 6은 기상 전구체(PC) 및 농도 조절 가스(DG)의 부분 압력 비율이 t 시점에 임계 비율 범위에 진입한 것을 도시하고 있다. 제어부(600)는 t 시점에 유량 제어기(800) 및 제3 밸브(V3)를 제어할 수 있으며, 부분 압력 비율은 임계 비율 범위에 포함된 상태를 유지할 수 있다.
도 7을 참조하면, 제어부(600)는 공정 챔버(100)로 기상 전구체(PC) 및 농도 조절 가스(DG)의 혼합 가스(SG)가 공급되도록 할 수 있다.
혼합 가스(SG)의 공급을 위하여 제어부(600)는 제4 밸브(V4)를 제어하여 소스 가스 라인(740)이 개방되도록 할 수 있다. 공정 챔버(100)는 부분 압력 비율이 임계 비율 범위에 포함된 기상 전구체(PC) 및 농도 조절 가스(DG)의 혼합 가스(SG)를 소스 가스로서 공급받을 수 있다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 기판 처리 장치 100: 공정 챔버
200: 전구체 탱크 300: 농도 조절 탱크
400: 압력비 산출부 500: 반응 가스 탱크
600: 제어부 710: 압력 조절 가스 라인
720: 전구체 라인 730: 농도 조절 가스 라인
740: 소스 가스 라인 750: 잔류 가스 라인
760: 반응 가스 라인 800: 유량 제어기

Claims (9)

  1. 기판의 공정을 위한 공정 처리 공간을 제공하는 공정 챔버;
    전구체를 수용하는 전구체 탱크;
    상기 전구체 탱크로부터 주입된 기상 전구체 및 농도 조절 가스 라인을 통해 이송된 농도 조절 가스를 수용하는 농도 조절 탱크; 및
    상기 농도 조절 탱크에 수용된 기상 전구체 및 농도 조절 가스의 부분 압력(partial pressure) 비율이 사전에 설정된 임계 비율 범위에 포함된 상태에서 상기 기상 전구체 및 농도 조절 가스의 혼합 가스가 상기 공정 챔버로 공급되도록 하는 제어부를 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 전구체 탱크는 액상 전구체 및 기상 전구체를 수용하고,
    상기 전구체 탱크에 수용된 기상 전구체는 상기 액상 전구체가 증발하여 발생된 것을 포함하는 기판 처리 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 전구체 탱크에 수용된 기상 전구체의 증기 압력이 사전에 설정된 임계 압력보다 작은 경우 상기 전구체 탱크로 압력 조절 가스가 주입되도록 하는 기판 처리 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 압력 조절 가스는 상기 농도 조절 가스와 동일한 성분의 가스를 포함하는 기판 처리 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 전구체 탱크로부터 상기 농도 조절 탱크로 기상 전구체가 주입된 이후에 상기 농도 조절 탱크에 수용된 기상 전구체 및 농도 조절 가스의 부분 압력 비율이 상기 임계 비율 범위에 포함될 때까지 농도 조절 가스가 상기 전구체 탱크로 주입되도록 하는 기판 처리 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 기판에 대한 공정은,
    상기 공정 챔버로 상기 혼합 가스를 공급하는 제1 공정;
    상기 공정 챔버에서 상기 혼합 가스를 퍼지하는 제2 공정;
    상기 공정 챔버로 반응 가스를 공급하는 제3 공정; 및
    상기 공정 챔버에서 상기 반응 가스를 퍼지하는 제4 공정을 포함하고,
    상기 제어부는 상기 제2 공정 내지 제4 공정이 처리되는 도중에 상기 농도 조절 탱크로 상기 기상 전구체 및 농도 조절 가스가 주입되도록 하는 기판 처리 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 농도 조절 탱크로 상기 기상 전구체 및 농도 조절 가스가 주입되기 이전에 상기 농도 조절 탱크에 잔류하는 잔류 가스가 배출되도록 하는 기판 처리 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 농도 조절 가스 라인에는 유량 제어기(MFC; Mass Flow Controller)가 구비되고,
    상기 제어부는 상기 유량 제어기를 제어하여 농도 조절 가스가 상기 농도 조절 탱크로 주입되도록 하는 기판 처리 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 농도 조절 가스는 불활성 가스를 포함하는 기판 처리 장치.
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