KR970703444A - 반응가스 송출장치 및 방법(Apparatus and method for delivery of reactant gases) - Google Patents

Abstract

가스 송출 장치 및 방법은 세개의 열구역(12,14,16)을 포함하는 하우징(10)을 이용한다. 제1열구역(12)에서 기화된 반응가스(6)는 이어지는 열구역(14,16)으로 이동하며, 라인(22)에서의 응축을 방지하기 위해 고온으로 가열된다. 직렬 구성요소(24,28,30,32,42)를 각각의 열구역과 연관된 온도로 가열하기 위하여 제어된 히터판(23,62,28,30,32,42)에는 직렬 구성요소(24,28,30,32,42)가 장착된다. 제3열구역(16)은 가스 라인(22)에 부가물이 생성되는 것을 방지하기 위하여 다른 열구역보다 높은 온도로 가열된다. 일실시예에서, 가스 라인(22)은 이 라인(22)을 열구역(12,14,16)보다 높은 온도로 균일하게 가열하는 히터 블록(94)을 통하여 챔버(8)내로 연장된다. 다른 실시예에서, 가스 통로(116)는 측벽(112) 및 챔버의 커버(114)와 일체로 형성되며, 이는 챔버 커버(114)가 가스 라인(22)의 일qn분을 기계적으로 연결분리 하지 않고 들어올려질수 있게 한다.

Description

반응가스 송출장치 및 방법(Apparatus and method for delivery of reactant gases)

[도면의 간단한 설명]

제1도는 본 발명의 반응 가스 송출 시스템의 개략도이다.

제2a도는 본 발명의 반응 가스 송출 시스템의 측단면도이다.

제2b도는 본 발명의 반응 가스 송출 시스템의 부분 단면 정면도이다.

제3a도는 히터 하우징과 반응 챔버 사이의 가스 라인을 가열하는 본 발명의 히터 블록의 분해 사시도이다. 제3b도는 제3a도에서 3B-3B선을 따라 취한 단면도이다.

본 내용은 요부공개 건이므로 전문내용을 수록하지 않았음

Claims (38)

1. 반응가스를 그 공급소스로부터 반응 챔버로 송출하기 위한 가스 송출 시스템으로서, 제1, 제2 및, 제3열구역을 형성하도록 상호 열적으로 절연되는 섹션들로 분리되는 열절연 벽을 갖는 하우징과, 상기 가스 소스와 반응 챔버 사이에서 하우징의 열구역을 통하여 연장되며, 상기 제1, 제2, 제3열구역에 각각 위치하는 제1, 제2, 제3섹션을 갖는 가스 송출 라인과, 상기 제1열구역에 결합되며, 제1열구역을 통하여 연장되는 가스 라인의 제1섹션을 제1온도로 가열하도록 작동가능한 제1히터와, 상기 제2열구역에 결합되며, 제2열구역을 통하여 연장되는 제2가스 라인 섹션을 상기 제1온도 이상의 제2온도로 가열하도록 작동가능한 제2히터 및 상기 제3열구역에 결합되며, 제3열구역을 통하여 연장되는 제3가스 라인 섹션을 상기 제1 및 제2온도 이상의 제3온도로 가열하도록 작동가능한 제3히터를 포함하며, 상기 가스 라인은 이전의 열구역으로 복귀하지 않고 제1, 제2, 제3열구역 각각을 통해 소스로부터 반응챔버로 직접 점진적으로 연장되고, 가스 라인에서의 응축을 방지하여 반응 챔버로의 반응 가스 유동을 방해하지 않기 위해 반응가스를 점차 높은 온도로 유지하는 것을 특징으로 하는 가스 송출 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 가스 라인은 반응 가스가 통과유동하는 제2가스 라인 섹션에 직렬 연결되는 적어도 하나의 직렬 구송요소를 구비하며, 제2히터는 상기 구성요소를 제2온도로 가열하도록 작동가능한 것을 특징으로 하는 가스 송출 시스템.
3. 제1항에 있어서, 상기 가스 라인은 반응 가스가 통과유동하는 제3가스 라인 섹션에 직렬 연결되는 적어도 하나의 구성요소를 구비하며, 제3히터는 상기 구성요소를 제3온도로 가열하도록 작동가능한 것을 특징으로 하는 가스 송출 시스템.
4. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 하우징은 제3열구역(16)을 형성하며, 상기 가스 송출라인은 제3열구역에 위치하는 제3섹션(21)을 가지고, 상기 시스템은 제3열구역(16)에 커플링되는 제3히터(82)를 구비하며, 상기 제3히터는 상기 제3열구역을 통해 연장되는 제3가스 라인 섹션(21)을 상기 제1 및 제2온도 이상의 제3온도로 가열하도록 작동 가능하고, 상기 가스 라인(22)은 제1, 제2, 제3열구역(12, 14, 16) 각각을 통해 점진적으로 연장되는 것을 특징으로 하는 가스 송출 시스템.
5. 제1항에 있어서, 상기 제1온도는 65℃ 내지 75℃의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 가스 송출 시스템.
6. 제1항에 있어서, 상기 제2온도는 75℃ 내지 90℃의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 가스 송출 시스템.
7. 제1항에 있어서, 상기 제3온도는 100℃ 내지 175℃의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 가스 송출 시스템.
8. 제1항에 있어서, 상기 제1, 제2, 제3히터중 적어도 하나의 히터는, 각 열구역에서 가스 라인 섹션과 전도성 열접촉하며 상기 가스 라인 섹션을 전도적으로 가열하는 히터를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 송출 시스템.
9. 제1항에 있어서, 상기 반응 챔버와 하우징 사이에 위치하는 가열 블록을 추가로 포함하며, 이 가열 블록은 상기 하우징으로부터 반응 챔버로 연장되는 가스 송출 라인의 추가 섹션을 수용하도록 형상을 갖고 상기 가스 라인의 추가 섹션을 특정 온도로 가열하도록 작동가능한 것을 특징으로 하는 가스 송출 시스템.
10. 제9항에 있어서, 상기 특정 온도는 150℃ 내지 200℃의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 가스 송출 시스템.
11. 제1항에 있어서, 상기 제1히터는 금속제의 액화 반응 물질 콘테이너를 접촉 지지하는 가열 판을 구비하며, 이 가열판은 상기 콘테이너와 열전도적으로 접촉하며, 이 판은 상기 콘테이너의 액화 반응 물질을 기화시켜 가스를 형성하기 위해 상기 콘테이너를 상기 제1온도로 전도 가열하도록 작동가능하고, 상기 반응 가스를 가스 송출 라인을 통해 유동하는 것을 특징으로 하는 가스 송출 시스템.
12. 제1항에 있어서, 상기 가스 송출 라인은 상기 제2 및 제3라인 섹션중 어느 한 섹션에서 직렬 연결되는 적어도 하나의 구성요소를 구비하고, 이 구성요소는 상기 장착 라인을 통하여 전도 가열되도록 상기 제2 및 제3열구역중 어느 한 하나의 구역에서 히터에 열전도적으로 장착되는 장착판에 고정되는 것을 특징으로 하는 가스 송출 시스템.
13. 제12항에 있어서, 상기 구성요소는 밸브, 질량 유량 제어기, 콘트롤러 중에서 선정되는 것을 특징으로 하는 가스 송출 시스템.
14. 제8항에 있어서, 상기 히터는 가스 라인 섹션을 정확하고 효과적으로 가열하기 위해 가스 라인 섹션과 열전도 접촉하는 가열된 알루미늄판을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 송출 시스템.
15. 제11항에 있어서, 상기 가열된 판은 알루미늄으로 형성된 것을 특징으로 하는 가스 송출 시스템.
16. 제12항에 있어서, 상기 히터는 가스 라인 섹션을 정하고 효과적으로 가열하기 위해 장착판 및 구성요소와 열전도 접촉하는 가열된 알루미늄판을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 송출 시스템.
17. 제1항에 있어서, 반응 가스 소스를 추가로 포함하며, 상기 소스는 티타늄 테트라할라이드를 함유하는 것을 특징으로 하는 가스 송출 시스템.
18. 액화 반응 물질을 가스로 기화시켜 이 반응 가스를 반응 챔버로 송출하는 가스 송출 시스템으로서, 상호 열절연된 제1 및 제2의 열구역으로 분리되는 열절연 벽을 갖는 하우징으로서, 상기 제1구역은 상기 액화 반응 물질을 함유하기 위한 금속 재질 저장조 및 상기 저장조와 접촉하여 저장조를 상기 액화 반응 물질을 반응 가스로 기화시키기에는 충분한 제1온도로 전도 가열하는 가열판을 구비하는, 하우징과, 상기 저장조에 결합되어 반응가스를 상기 하우징의 제1 및 제2열구역을 통하여 이동시키는 가스 송출 라인으로서, 상기 제1 및 제2의 열구역에 위치되는 제1 및 제2섹션을 가지며, 상기 제2열구역의 가스 송출 라인 섹션에서 직렬 연결되는 적어도 하나의 구성요소를 갖는 가스 송출 라인, 및 상기 제2열구역에 설치되는 히터를 포함하며, 상기 구성요소는 히터가 상기 구성요소와 가스 라인을 상기 제1온도 이상의 제2온도로 정확히 효과적으로 전도 가열하도록 히터와 전도적 열접촉 상태로 장착되고, 상기 가스 라인은 이전의 열구역으로 복귀하지 않고 제1 및 제2열구역 각각을 통해 저장조로부터 반응챔버로 직접 점진적으로 연장되고, 가스 라인에서의 응축을 방지하여 가스 유동을 방해하지 않기 위해 반응가스를 점차 높은 온도로 유지하는 것을 특징으로 하는 가스 송출 시스템.
19. 제18항에 있어서, 상기 하우징은 제2열구역과 반응 챔버 사이에 위치하는 제3의 열구역을 구비하도록 추가로 분리되고, 상기 제3열구역에는 히터가 배치되며, 가스 송출 라인은 상기 제2구역을 통해 연장되는 제3섹션을 가지고, 상기 열구역에서 제3가스 라인 섹션에 직렬 연결되는 적어도 하나의 다른 구성요소를 구비하며, 상기 적어도 하나의 다른 구성요소는 상기 히터가 이 구성요소를 제2온도 이상의 제3온도로 정확히 효과적으로 전도가열하도록 제3열구역 히터와 전도적 열전접촉 관계로 장착되는 것을 특징으로 하는 가스 송출 시스템.
20. 제19항에 있어서, 상기 가스 송출 라인은 하우징 밖으로 나와 반응 챔버에 연결되는 추가의 섹션을 구비하며, 이 가스 송출 시스템은 상기 추가 섹션을 포함하도록 형상을 갖는 강성 블록을 추가로 포함하고, 이 강성 블록은 상기 추가 섹션을 상기 제3온도 이상의 특정 온도로 전도 가열하도록 작동하는 것을 특징으로 하는 가스 송출 시스템.
21. 제18항에 있어서, 상기 액화 반응 물질은 티타늄 테트라할라이드인 것을 특징으로 하는 가스 송출 시스템.
22. 다수의 직렬 구성요소를 포함하고 상류측의 반응 가스 소스와 하류측의 반응챔버 사이에서 연장되는 가스 송출 라인을 가열하기 위한 가열 시스템으로서, 제1온도로 가열되는 제1접촉 히터판과, 상기 제1온도 이상의 제2온도로 가열되고 상기 제1접촉 히터판으로부터 가스 송출 라인을 따라 하류측에 위치하는 제2접촉 히터판과, 상기 가스 송출 라인의 제1섹션에 직렬 연결되며, 상기 제1온도로 정확히 효과적으로 가열되도록 상기 제1접촉 히터판과 전도적 열접촉 상태로 장착되는 제1구성요소 및, 상기 제1구성요소와 제1섹션으로부터 하류측에 위치하는 가스 송출 라인의 제2섹션에 직렬 연결되는 제2구성요소로서, 가스가 소스로부터 반응 챔버로 이동하면서 응축되는 것을 방지하기 위해 상기 제2접촉 히터판과 전도적으로 열접촉되어 정확히 효과적으로 제2온도로 가열되는 제2구성요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 가열 시스템.
23. 제22항에 있어서, 상기 판에 의해 발생한 열을 흡수하고 가스 송출 라인 주위의 열을 구속하여 가스 송출 라인을 보다 효과적으로 가열하도록 제1 및 제2접촉 히터판을 둘러싸는 절연 하우징을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 가열 시스템.
24. 제23항에 있어서, 상기 접촉 히터판중 적어도 하나의 히터판은 알루미늄으로 형성된 것을 특징으로 하는 가열 시스템.
25. 반응 가스 소스로부터의 반응가스를 이용하여 기판에 막을 증착하기 위한 화학증착 시스템으로서, 반응 공간을 형성하는 하우징을 포함하는 반응 챔버와, 반응 가스를 반응공간으로 송출하기 위해 반응가스 소스를 반응챔버에 결합하기 위한 가스 송출 라인을 포함하며, 상기 반응 챔버는 하우징의 벽에 매립되어 일체로 형성되는 반응가스 통로를 갖고, 이 가스 통로는 상기 하우징의 외표면에 형성되는 입구를 구비하며, 상기 입구는반응 가스를 반응 공간으로 송출하도록 반응공간 부근에서 하우징의 내면에 형성된 가스 출구와 가스 송출 라인에 연결되도로 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 화학 증착 시스템.
26. 제25항에 있어서, 상기 반응 가스 통로에 가스를 도입하기 이전에 반응가스와 가스 송출 라인의 일부를 가열하기 위한 히터 하우징을 추가로 포함하며, 상기 하우징은 점진적으로 온도가 높아지는 열적으로 절연된 다수의 연속 열구역으로 분리되고, 상기 가스 라인은 상기 열구역을 통해 연장되며, 상기 히터 하우징은 상기 연속적인 라인 섹션을 소스와 반응 챔버 사이에서 점진적으로 보다 높은 온도로 가열하도록 작동가능한 것을 특징으로 하는 화학 증착 시스템.
27. 제26항에 있어서, 상기 열구역들중 적어도 하나의 열구역은 각각의 열구역에서 가스 라인의 섹션과 접촉하여 가스 라인 섹션과 반응가스를 전도적으로 가열하는 접촉 히터를 구비하는 것을 특징으로 하는 화학 증착 시스템.
28. 제25항에 있어서, 상기 반응 챔버 하우징은 상기 반응공간에 대하여 개방위치와 폐쇄위치 사이에서 이동가능한 커버를 구비하며, 상기 반응가스 통로는 상기 하우징내에 일체로 형성되어 입구를 한정하는 제1부분과, 상기 커버의 벽 섹션에 일체로 형성되어 출구를 한정하는 제2부분을 포함하고, 상기 제1 및 제2부분들을 커버가 폐쇄위치로 이동할때 상기 입구에서 출구로의 연속적인 반응가스 통로를 형성하도록 정렬되는 것을 특징으로 하는 화학 증착 시스템.
29. 반응가스를 반응챔버에서 반응가스 소스로 송출하는 방법으로서, 반응가스를 상기 소스에서 반응챔버로 운반하기 위하여 반응가스 소스와 반응챔버 사이에서 가스 라인을 커플링하는 단계와, 상기 소스로부터의 가스라인을 열적으로 절연된 다수의 연속하는 열구역으로 분리되는 하우징을 통과시키는 단계와, 상기 가스 라인의 연속 섹션을 연속 열구역에서 점차 높은 온도로 가열하는 단계 및, 상기 가스 라인을 이전의 열구역으로 복귀시키지 않고 소스에서 챔버로 각각의 점차 높은 온도의 열구역을 통하여 연장시켜 가스 라인의 연속 섹션을 가스라인에서의 응축을 효과적으로 방지하기 위해 이전 섹션보다 높은 온도로 점진적으로 가열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반응가스 송출 방법.
30. 제29항에 있어서, 상기 반응 가스 소스는 액화된 형태의 반응물질 소스를 구비하며, 상기 방법은 상기 물질을 기화시켜 라인에 반응가스를 생성하도록 열절연된 하우징내의 제1열구역에서 액화 반응 물질 소스를 가열하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 반응가스 송출 방법.
31. 제29항에 있어서, 상기 열구역에서 가스 라인의 연속 섹션을 가열하는 단계는 가스 라인의 한 섹션을적어도 하나의 열구역에 위치하는 히터와 전도적 열접촉 상태로 설치하는 단계와, 상기 히터를 소정의 온도로가열하여 라인 섹션을 전도적으로 가열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반응가스 송출 방법.
32. 제29항에 있어서, 상기 하우징과 반응챔버 사이에서 연장되는 가스 라인의 외부 섹션을 강성 히터 블록에 커플링시켜 라인의 휘어짐을 방지하는 단계와, 상기 강성 히터 블록이 상기 외부 가스 라인 섹션을 전도적으로 가열하여 가스 라인에서의 응축을 추가로 방지하고 라인에 부가물이 생성되는 것을 방지하도록 상기 히터 블록을 소정의 온도로 가열하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 반응가스 송출 방법.
33. 제29항에 있어서, 상기 하우징은 적어도 제1, 제2, 제3의 열전연된 열구역을 구비하며, 상기 방법은 제1열구역에서의 라인 섹션을 65℃ 내지 75℃의 범위로 가열하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 반응 가스 송출 방법.
34. 제33항에 있어서, 상기 제2열구역에서의 라인섹션을 75℃ 내지 90℃의 범위로 가열하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 반응 가스 송출 방법.
35. 제33항에 있어서, 상기 제3열구역에서의 라인섹션을 100℃ 내지 175℃의 범위로 가열하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 반응 가스 송출 방법.
36. 제32항에 있어서, 상기 소정의 온도는 150℃ 내지 200℃의 범위인 것을 특징으로 하는 반응가스 송출 방법.
37. 제29항에 있어서, 상기 반응가스를 반응챔버의 한 벽에 일체로 형성되어 가스 라인에 연결된 가스 통로를 통해서 통과시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 반응가스 송출 방법.
38. 제37항에 있어서, 상기 벽 및 일체형성된 가스 통로를 가열하여 통로에서의 반응가스 응축을 방지하기 위해 상기 반응챔버를 가열하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 반응가스 송출 방법.

    ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.