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KR20100097823A - 반도체 제조공정용 캐니스터 - Google Patents

반도체 제조공정용 캐니스터 Download PDF

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KR20100097823A
KR20100097823A KR1020090016669A KR20090016669A KR20100097823A KR 20100097823 A KR20100097823 A KR 20100097823A KR 1020090016669 A KR1020090016669 A KR 1020090016669A KR 20090016669 A KR20090016669 A KR 20090016669A KR 20100097823 A KR20100097823 A KR 20100097823A
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Abstract

본 발명은 반도체 제조공정용 캐니스터에 관한 것으로 박막 증착 방법 중 하나인 원자층 증착법(ALD: Atomoc Layer Deposition)과 화학증착법(CVD: Chemical Vapor Deposition)에 있어서, 소스가스 증착장치의 반응 챔버내에 공급하는 반도체 제조공정용 캐니스터의 압력 및 가스 농도를 감지할 수 있도록 하여 반도체 제조효율 향상 및 시간손실을 방지할 수 있도록 한 기술이다.
반도체, 캐니스터, 압력, 농도

Description

반도체 제조공정용 캐니스터{Canister for processing semiconductor}
본 발명은 반도체 제조공정용 캐니스터에 관한 것으로써, 특히 박막 증착 방법 중 하나인 원자층 증착법(ALD: Atomoc Layer Deposition)과 화학증착법(CVD: Chemical Vapor Deposition)에 있어서 소스가스를 증착장치의 반응 챔버내에 공급하는 반도체 제조공정용 캐니스터의 압력 및 가스 농도를 감지할 수 있도록 한 기술이다.
일반적으로 반도체 소자 제조 혹은 평판 디스플레이 제조에 있어서 실리콘 웨이퍼나 유리 기판 상에 필요한 박막을 증착시키는 공정이 필요하다.
근래에는 반도체 소자 집적도가 높아짐에 따라 우수한 스텝 커버리지(step coverage: 계단 도포성)와 큰 종횡비(aspect ratio)를 가지며, 균일한 두께의 박막을 증착시킬 수 있는 방법이 요구되고 있다.
이러한 박막 증착 방법 중 하나로서 원자층 증착법(ALD: Atomoc Layer Deposition)이 이용되고 있는바, 원자층 증착법이란, 대략 두 종류의 소스 물질의 가스들을 순차적으로 반응 챔버 내부로 흘려 보내줌으로써 기판상에 원자층을 증착하고 성장시켜 원하는 두께의 박막을 형성시키는 방법이다.
한편, 대부분의 소스 물질은 상온에서 액체 상태이거나 고체 상태이므로 원자층 증착 장치의 반응 챔버 내에 공급하기 전에 상기 물질을 증기화시킬 필요가 있다.
따라서 원자층 증착 장치에는 반응 챔버 내에 소스가스를 공급하기 위한 캐니스터가 사용된다. 이러한 캐니스터는 액상의 전구체를 기화시켜 소스가스를 생성시킨 후 그 소스가스를 반응 챔버내로 공급한다.
또한 원자층 증착 방법에는 소스를 변질시키지 않으며 소스를 기상 또는 증기 상태로 챔버까지 이동시키는 것이 매우 중요하다, 이는 캐니스터에 보관된 소스가 고갈될 경우 발생되는 소스의 증기압이 작아져서 박막의 증착 속도가 느려지기 때문이다.
결국 이들 증착 소스를 담는 캐니스터의 소스 레벨, 압력 및 농도를 적절하게 제어하는 것이 요구된다.
도 1은 종래 기술에 따른 캐니스터의 내부구조도로써, 캐니스터(30)는 외형을 형성하고 액체 또는 기체소스(31)가 충진되는 용기(32)와, 상기 용기(32)의 상부를 밀폐시키며, 캐니스터(30)의 내부로 캐리어가스를 공급하는 캐리어가스 공급라인(33)과, 용기(32)내에서 발생되는 액체 또는 기체소스를 배출하는 배출라인(34)이 구성된 커버(40)를 포함하여 구성된다.
그런데 이러한 구성을 가진 종래 캐니스터(30)는 용기(32)내 소스(31)의 레 벨만을 감지할 수 있을 뿐, 캐니스터(30) 내부의 압력 및 소스(31)의 농도를 감지할 수단이 없어, 캐니스터(30) 내부의 압력이 상승할 경우 배출라인(34)과 다이아프램이 접착되어 배출라인이 오픈되지 않음에 따라 반도체 생산효율의 저하 및 시간손실을 야기하게 된다.
또한 반도체가 집적화됨에 따라 여러 가지 새로운 소스를 개발하는 단계에 와 있는바, 이러한 소스는 단일 소스는 물론, 여러 가지 소스를 혼합하는 경우가 있다. 따라서 캐니스터내의 압력이 허용범위를 벗어나면 각각의 소스가 변질되어 소스품질에 영향을 주는 경우가 발생한다. 이러한 문제점을 개선하기 위해서는 캐니스터 내부가 일정압력을 유지하는지 모니터링 할 수 있는 수단이 필요하다.
또한 캐니스터 내부 압력에 관한 문제뿐만 아니라, 종래 캐니스터(30)는 캐니스터(30) 내부의 소스(31)의 농도를 감지할 수단이 없어, 특히 단일 소스가 아닌 혼합 소스가 캐니스터(30)내에 저장될 경우 혼합농도의 부적합에 의해 반도체 생산 효율의 저하를 야기하는 원인이 되고 있다.
따라서 본 발명은 이와 같은 종래 반도체 제조공정용 캐니스터에 관련된 문제점을 해소하기 위하여 이루어진 것으로써, 본 발명의 목적은 캐니스터에 캐니스터내부 압력 및 소스의 혼합농도 감지수단을 구성한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 제조공정용 캐니스터는, 일정공간을 이루는 외형을 형성하고 액체 또는 기체소스가 충진되는 용기; 상기 용기의 상부를 밀폐시키며, 캐니스터의 내부로 캐리어가스를 공급하는 캐리어가스 공급라인; 상기 캐리어가스 공급라인을 통해 공급되는 캐리어가스의 용기에 대한 공급 및 차단을 제어하는 공급밸브; 상기 공급밸브의 제어에 의해 캐리어가스를 용기내로 유입하는 딥튜브; 상기 용기내에서 발생되는 액체 또는 기체소스를 배출하는 배출라인; 상기 배출라인을 통해 배출되는 소스가스의 외부로의 배출 및 차단을 제어하는 배출밸브; 상기 배출밸브의 제어에 의해 소스가스가 외부로 배출되도록 소스가스를 유도하는 딥튜브; 상기 캐리어가스의 공급 및 소스가스의 배출을 위한 공급라인과 배출라인이 구성된 커버; 및 상기 용기의 내부 압력을 측정하는 압력게이지로 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 압력게이지는 커버에 부착된 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 제조공정용 캐니스터는, 일정공간을 이루는 외형을 형성하고 액체 또는 기체소스가 충진되는 용기; 상기 용기의 상부를 밀폐시키며, 캐니스터의 내부로 캐리어가스를 공급하는 캐리어가스 공급라인; 상기 캐리어가스 공급라인을 통해 공급되는 캐리어가스의 용기에 대한 공급 및 차단을 제어하는 공급밸브; 상기 공급밸브의 제어에 의해 캐리어가스를 용기내로 유입하는 딥튜브; 상기 용기내에서 발생되는 액체 또는 기체소스를 배출하는 배출라인; 상기 배출라인을 통해 배출되는 소스가스의 외부로의 배출 및 차단을 제어하 는 배출밸브; 상기 배출밸브의 제어에 의해 소스가스가 외부로 배출되도록 소스가스를 유도하는 딥튜브; 상기 캐리어가스의 공급 및 소스가스의 배출을 위한 공급라인과 배출라인이 구성된 커버; 및 상기 용기 내부 혼합 소스가스의 농도를 측정하는 농도게이지로 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 농도게이지는 커버에 부착된 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 제조공정용 캐니스터의 압력 및 농도 측정장치는, 압력게이지에 의해 측정된 용기 내부의 압력 및 농도게이지에 의해 측정된 용기 내부의 소스 농도를 실시간으로 입력받아 기준압력 및 기준농도에 비교연산하는 제어부; 상기 제어부의 비교연산에 의해 처리된 결과치를 표시하는 표시부; 상기 제어부의 비교연산에 의해 처리된 결과치를 알람하는 알람부로 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 반도체 제조공정용 캐니스터는 다음과 같은 뛰어난 효과가 있다.
첫째, 캐니스터에 압력게이지를 구성하여 내부 압력이 일정수준 이상으로 상승하면 제조공정을 중단하고 적절히 조치토록 함으로써 반도체 생산 효율 저하 및 시간 손실을 방지할 수 있다.
둘째, 캐니스터에 농도게이지를 구성하여 농도가 맞지 않을 경우 제조공정을 중단하고 적절히 조치토록 함으로써 반도체 생산 효율 저하 및 시간 손실을 방지할 수 있다.
이하, 본 발명에 의한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 캐니스터의 구조도, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 캐니스터의 압력 및 소스 가스의 혼합농도 감지 구성도이다.
도 2에 있어서, 본 발명의 캐니스터(1)는 일정공간을 이루는 외형을 형성하고 액체 또는 기체소스(2)가 충진되는 용기(3)와, 상기 용기(3)의 상부를 밀폐시키며, 캐니스터(1)의 내부로 캐리어가스를 공급하는 캐리어가스 공급라인(4)과, 상기 캐리어가스 공급라인(4)을 통해 공급되는 캐리어가스의 용기(3)에 대한 공급 및 차단을 제어하는 공급밸브(5)와, 상기 공급밸브(5)의 제어에 의해 캐리어가스를 용기(3)내로 유입하는 딥튜브(6)와, 상기 용기(3)내에서 발생되는 액체 또는 기체(소스)가스를 배출하는 배출라인(7)과, 상기 배출라인(7)을 통해 배출되는 액체 또는 기체소스의 외부로의 배출 및 차단을 제어하는 배출밸브(8)와, 상기 배출밸브(8)의 제어에 의해 액체 또는 기체소스가 외부로 배출되도록 유도하는 딥튜브(9)를 포함하여 구성된다.
본 발명의 캐니스터(1)는 또한 상기 캐리어가스의 공급 및 액체 또는 기체소스의 배출을 위한 공급라인(4)과 배출라인(7)이 구성된 커버(10)를 포함 구성된다.
본 발명의 캐니스터(1)는 또한 상기 커버(10)의 일정부분에 용기(3)의 내부 압력을 측정하는 압력게이지(11)가 부착되고, 용기(3) 내부의 혼합 소스 가스(단일 가스라도 무방하다)의 농도를 측정하는 농도게이지(12)가 부착된다.
압력게이지(11)와 농도게이지(12)의 커버(10)에 대한 부착 위치는 용기(3) 내부쪽 혹은 외부쪽이든 상관없으며, 이러한 기술은 본 발명의 요지를 이루는 것이 아니다.
또한 상기 압력게이지(11)는 용기(3) 내부의 압력을 측정하는 것이므로 일반적인 압력센서 등에 의해 압력을 측정할 수 있도록 구성하고, 농도게이지(12)는 용기(3) 내의 혼합 소스 가스의 농도를 측정하는 것이므로 정확성 향상을 위해 용기(3) 내 깊숙한 부분까지 게이지의 측정범위가 도달할 수 있도록 구성한다.
또한 상기 구성에서 공급라인(4)과 공급밸브(5), 배출라인(7)과 배출밸브(8) 부분은 공정종류에 따라 그 위치가 서로 바뀌어도 상관없다.
한편, ALD 또는 CVD 공정에 있어서 버블링타입인 경우, 캐니스터에 공급된 캐리어가스는 캐니스터에 감긴 히터 재킷에 의해 기화되어 기체소스로 챔버에 공급되며, 버블링타입이 아닌 경우 캐니스터에 공급된 캐리어가스가 액체소스로 배출되어 기화기에 의해 기화되어 기체소스로 챔버에 공급되는바 도 2는 버블링타입을 도시한 것이다. 상기 재킷과 기화기 및 챔버는 도 2의 배출라인 이후에 구성되는 부분인바, 본 발명에서는 도시 생략하기로 한다.
이와 같이 본 발명의 캐니스터에 압력게이지(11) 및 농도게이지(12)가 부착되어 각각 압력 및 농도를 측정하는 구성이 도 3에 도시되어 있다.
도 3에 따르면, 압력게이지(11)에 의해 측정된 용기(3) 내부의 가스의 압력 및 농도게이지(12)에 의해 측정된 용기(3) 내부의 혼합 소스 가스의 농도를 실시간 으로 입력받아 기준압력 및 기준농도에 비교연산하는 제어부(20)와, 상기 제어부(20)의 비교연산에 의해 처리된 결과치를 표시하는 표시부(21)와, 상기 제어부(20)의 비교연산에 의해 처리된 결과치를 알람하는 알람부(22)로 구성된다.
상기 기준압력 및 기준농도는 향후 반도체 제조공정 및 그에 사용되는 소스의 사양에 따라 가변적이다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 캐니스터의 압력 및 농도 측정장치는 제어부(20)의 처리결과치를 표시하는 표시부(21) 및 알람하는 알람부(22)를 통해 사용자는 캐니스터(1)의 압력 및 농도를 실시간으로 확인하여 그 결과에 따라 적절하게 조치할 수 있는 것이다.
상술한 본 발명은 특정한 실시예를 들어 설명하였으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 특히 버블링타입과 비버블링타입에 구분을 두지 않으며, 따라서 캐니스터의 용기내에서 생성되는 가스가 액체인지 기체인지 구별할 필요가 없다. 본 발명의 기술적범주는 캐니스터의 용기에 공급되는 가스의 형태와 캐니스터 내부에서 생성되는 가스의 형태에 따라 달리 적용되는 것은 아니며, 액체든 기체든 가스의 농도 및 압력을 정확히 측정하여 적절하게 조치토록 함으로써 반도체 제조효율을 향상시킬 수 있도록 하는 것이 본 발명의 요지인 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 캐니스터의 내부구조도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 캐니스터의 구조도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 캐니스터의 압력 및 소스의 혼합농도 감지 구성도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 캐니스터 2 : 소스가스
3 : 용기 4 : 공급라인
5 : 공급밸브 6, 9 : 딥튜브
7 : 배출라인 8 : 배출밸브
10 : 커버 11 : 압력게이지
12 : 농도게이지 20 ; 제어부
21 : 표시부 22 : 알람부

Claims (5)

  1. 일정공간을 이루는 외형을 형성하고 액체 또는 기체소스(2)가 충진되는 용기(3);
    상기 용기(3)의 상부를 밀폐시키며, 캐니스터(1)의 내부로 캐리어가스를 공급하는 캐리어가스 공급라인(4);
    상기 캐리어가스 공급라인(4)을 통해 공급되는 캐리어가스의 용기(3)에 대한 공급 및 차단을 제어하는 공급밸브(5);
    상기 공급밸브(5)의 제어에 의해 캐리어가스를 용기(3)내로 유입하는 딥튜브(6);
    상기 용기(3)내에서 발생되는 액체 또는 기체소스를 배출하는 배출라인(7);
    상기 배출라인(7)을 통해 배출되는 소스가스의 외부로의 배출 및 차단을 제어하는 배출밸브(8);
    상기 배출밸브(8)의 제어에 의해 소스가스가 외부로 배출되도록 소스 가스를 유도하는 딥튜브(9);
    상기 캐리어가스의 공급 및 소스가스의 배출을 위한 공급라인(4)과 배출라인(7)이 구성된 커버(10); 및
    상기 용기(3)의 내부 압력을 측정하는 압력게이지(11)로 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 제조공정용 캐니스터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 압력게이지(11)는 커버(10)에 부착된 것을 특징으로 하는 반도체 제조공정용 캐니스터.
  3. 일정공간을 이루는 외형을 형성하고 액체 또는 기체소스(2)가 충진되는 용기(3);
    상기 용기(3)의 상부를 밀폐시키며, 캐니스터(1)의 내부로 캐리어가스를 공급하는 캐리어가스 공급라인(4);
    상기 캐리어가스 공급라인(4)을 통해 공급되는 캐리어가스의 용기(3)에 대한 공급 및 차단을 제어하는 공급밸브(5);
    상기 공급밸브(5)의 제어에 의해 캐리어가스를 용기(3)내로 유입하는 딥튜브(6);
    상기 용기(3)내에서 발생되는 액체 또는 기체소TM를 배출하는 배출라인(7);
    상기 배출라인(7)을 통해 배출되는 소스가스의 외부로의 배출 및 차단을 제어하는 배출밸브(8);
    상기 배출밸브(8)의 제어에 의해 소스가스가 외부로 배출되도록 소스가스를 유도하는 딥튜브(9);
    상기 캐리어가스의 공급 및 소스가스의 배출을 위한 공급라인(4)과 배출라인(7)이 구성된 커버(10); 및
    상기 용기(3)의 내부 혼합가스의 농도를 측정하는 농도게이지(12)로 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 제조공정용 캐니스터.
  4. 제5항에 있어서, 상기 농도게이지(12)는 커버(10)에 부착된 것을 특징으로 하는 반도체 제조공정용 캐니스터.
  5. 압력게이지(11)에 의해 측정된 용기(3) 내부의 압력 및 농도게이지(12)에 의해 측정된 용기(3) 내부의 소스농도를 실시간으로 입력받아 기준압력 및 기준농도에 비교연산하는 제어부(20);
    상기 제어부(20)의 비교연산에 의해 처리된 결과치를 표시하는 표시부(21);
    상기 제어부(20)의 비교연산에 의해 처리된 결과치를 알람하는 알람부(22)로 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 제조공정용 캐니스터의 압력 및 농도 측정장치.
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