KR101543272B1 - Deposition device with vaporizer - Google Patents

Abstract

Translated fromKorean

본 발명은 기화기에 반응가스 또는 용제를 공급하여, 액체상태의 소오스 물질의 기화효율을 증가시킨 기화기를 가지는 증착장치에 관한 것으로, 액체상태의 소오스 물질과 반응가스가 공급되어 불완전 반응상태의 혼합가스로 기화되는 기화기; 상기 기화기로부터 상기 혼합가스를 공급받아, 상기 소오스 물질과 상기 반응가스의 완전한 반응에 의해 기판 상에 박막을 증착시키는 공정챔버;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a vapor deposition apparatus having a vaporizer in which a vaporization efficiency of a source material in a liquid state is increased by supplying a reactive gas or a solvent to a vaporizer, The vaporizer being vaporized; And a process chamber that receives the mixed gas from the vaporizer and deposits a thin film on the substrate by a complete reaction between the source material and the reactive gas.

기화기, 소오스 물질, 반응가스, 용제Vaporizer, source material, reaction gas, solvent

Description

Translated fromKorean

기화기를 가지는 증착장치{Depositing Apparatus including Vaporizer}[0001] Depositing Apparatus including Vaporizer [0002]

본 발명은 기화기를 가지는 증착장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 기화기에 반응가스 또는 용제를 공급하여, 액체상태의 소오스 물질의 기화효율을 증가시킨 기화기를 가지는 증착장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vapor deposition apparatus having a vaporizer, and more particularly, to a vapor deposition apparatus having a vaporizer in which a vaporization efficiency of a source material in a liquid state is increased by supplying a reactive gas or a solvent to a vaporizer.

일반적으로 물질을 박막 형태로 형성하는 방법은 물리적 충돌을 이용하는 스퍼터링 방법과, 기상의 원료가스를 공급하는 증착방법으로 구분된다. 반도체 소자의 고집적화에 따라 조성 및 두께의 균일도와 단차 피복성이 우수한, 기상증착방법을 선호한다. 상기와 같은 기상증착방법은 박막을 형성하는 데 필요한 소오스 가스을 기판이 안착된 반응챔버에 공급함으로써 기판 상에 원하는 박막을 증착하는 방식이다. 그러나 박막형성에 사용되는 소오스 물질이 기체상태가 아닌 액체상태로 존재하는 경우에, 액체상태의 소오스 물질을 기화시킨 후에 반응챔버의 내부의 기판의 표면까지 이송하게 된다. 따라서 반응챔버의 소오스 물질 주입구 근처까지는 소오스 물질을 액체상태로 공급하고, 기화기를 통하여 액체상태의 소오스 물질을 기화시켜 소오스 가스로 공급하는 방법을 사용한다.Generally, a method of forming a material into a thin film is classified into a sputtering method using physical impact and a deposition method of supplying a raw material gas in a gaseous phase. A vapor deposition method is preferred, which is superior in uniformity of composition and thickness, and step coverage as a semiconductor device is highly integrated. In the vapor deposition method, a desired thin film is deposited on a substrate by supplying a source gas necessary for forming a thin film to a reaction chamber on which the substrate is placed. However, in the case where the source material used for forming the thin film exists in a liquid state instead of a gaseous state, the liquid source material is vaporized and then transported to the surface of the substrate inside the reaction chamber. Therefore, the source material is supplied in a liquid state to the vicinity of the source material inlet of the reaction chamber, and the source material in a liquid state is vaporized through the vaporizer to supply the source gas to the source gas.

그런데, 종래의 기화기는 액상의 소스물질이 완전하게 기화되지 않고, 액체상태와 기체상태의 소오스 물질이 반응챔버에 유입되어 박막 증착 공정을 진행하게 된다. 반응챔버에 유입된 액체상태의 소오스 물질로 인해, 증착박막의 균일성이 저하되거나, 또는 증착박막에 이물질(particle)이 발생하게 된다.However, in the conventional vaporizer, the liquid source material is not completely vaporized, and the source material in the liquid state and the gaseous state flows into the reaction chamber, and the thin film deposition process proceeds. The uniformity of the deposited thin film may be lowered or particles may be generated in the deposited thin film due to the source material in the liquid state flowing into the reaction chamber.

이하에서, 도 1를 참조하여 종래기술의 기화기를 사용하는 증착장치를 설명하면 다음과 같다. 도 1은 종래기술에 따른 기화기를 사용하는 증착장치의 개략도이다.Hereinafter, a vapor deposition apparatus using a conventional vaporizer will be described with reference to FIG. 1 is a schematic view of a vapor deposition apparatus using a vaporizer according to the prior art.

종래기술에서, 기화기가 설치되는 증착장치는, 기판(도시하지 않음) 상에 박막이 증착시키는 공정을 진행하는 공정챔버(10)와, 액체상태의 소오스 물질(12)을 공정챔버(10)에 공급하기 위한 소오스 공급부(14)와, 소오스 물질(12)을 기체 상태로 변환시켜 공정챔버(10)의 내부로 공급하는 기화기(16)와, 공정챔버(10)에 반응가스를 공급하기 위한 반응가스 공급부(52)와, 액체상태의 소오스 물질(12)을 기화기(16)로 이송시키기 위한 캐리어 가스 공급부(42)로 구성된다.In the prior art, a deposition apparatus in which a vaporizer is installed includes aprocess chamber 10 for carrying out a process of depositing a thin film on a substrate (not shown), and aprocess chamber 10 for supplying asource material 12 in a liquid state to the process chamber 10 Avaporizer 16 for converting thesource material 12 into a gaseous state and supplying thesource material 12 to the inside of theprocess chamber 10 and a reaction for supplying a reaction gas to the process chamber 10 Agas supply unit 52 and a carriergas supply unit 42 for transferring thesource material 12 in a liquid state to thevaporizer 16.

공정챔버(10)는 박막증착 공정이 진행되도록 진공상태를 유지할 수 있는 밀폐공간이고, 도면에는 도시하지 않았지만 내부공간에는 기판이 안착되는 기판 안치 대와 소오스 가스 및 반응가스를 분배시키는 분배장치가 마련되어 있다. 소오스 공급부(14)는 액체 상태의 소오스 물질(12)이 저장되는 저장탱크(18)와, 소오스 물질(12)을 저장탱크(18)에 공급하는 소오스 물질 공급원(도시되지 않음)과, 저장탱크(18)의 내부에서 소오스 물질(12)을 기화기(16)에 공급될 수 있도록 Ar과 같은 제 1 캐리어 가스를 공급하는 제 1 캐리어 가스 공급원(도시되지 않음)과, 액체 상태의 소오스 물질(12)의 유량을 제어하는 제 1 유량제어기(MFC)(50)로 구성된다.Theprocess chamber 10 is a closed space capable of maintaining a vacuum state so that the thin film deposition process can be performed. Although not shown in the figure, the substrate space includes a substrate stand on which the substrate is placed, and a dispensing device for distributing the source gas and the reactive gas have. Thesource supply unit 14 includes astorage tank 18 in which thesource material 12 in a liquid state is stored, a source material source (not shown) that supplies thesource material 12 to thestorage tank 18, A first carrier gas supply source (not shown) for supplying a first carrier gas such as Ar so that thesource material 12 can be supplied to thevaporizer 16 within thecarrier 18, And a first flow controller (MFC) 50 for controlling the flow rate of the fluid.

기화기(16)와 연결되는 캐리어 가스 공급부(42)는 기화기(16)에서 기체 상태로 변환된 소오스 물질을 공급배관을 따라 공정챔버(10)로 공급하기 위한 Ar과 같은 제 2 캐리어 가스 공급원(도시되지 않음)과, 제 2 캐리어 가스의 유량을 제어하는 제 2 유량제어기(MFC)(20)와, 제 2 캐리어 가스를 가열하는 제 1 가열기(22)를 포함한다. 그리고, 공정챔버(10)에는 공급유량이 안정되지 않은 제 2 캐리어 가스를 공정챔버(10)로 공급하지 않고 펌핑 라인(pumping line)(26)을 통하여 트랩장치(24)로 공급한다. 트랩장치(24)에는 진공펌프(도시하지 않음)가 연결된다.Acarrier gas supply 42 connected to thevaporizer 16 is connected to a second carrier gas source such as Ar for supplying the source material converted to the gaseous state from thevaporizer 16 to theprocess chamber 10 along the supply line A second flow controller (MFC) 20 for controlling the flow rate of the second carrier gas, and afirst heater 22 for heating the second carrier gas. Theprocess chamber 10 is supplied with the unstable second carrier gas through thepumping line 26 to thetrap device 24 without supplying the process gas to theprocess chamber 10. A vacuum pump (not shown) is connected to thetrap device 24.

공정챔버(10)에 반응가스를 공급하기 위한 반응가스 공급부(52)는 반응가스 공급원(도시하지 않음)과, 반응가스의 유량을 제어하기 위한 제 3 유량제어기(MFC)(54)와, 반응가스를 가열하기 위한 제 2 가열기(56)를 포함한다. 기화기(16)와 펌핑 라인(26) 사이 및 기화기(16)와 가열기(22) 사이 등에는 필요에 따른 밸브를 장착하여 사용한다.A reactiongas supply unit 52 for supplying a reaction gas to theprocess chamber 10 includes a reaction gas supply source (not shown), a third flow controller (MFC) 54 for controlling the flow rate of the reaction gas, And asecond heater 56 for heating the gas. Between the vaporizer (16) and the pumping line (26) and between the vaporizer (16) and the heater (22)

도 1과 같은 증착장치에서, 액체상태의 소오스 물질로 루테늄(Ru)을 포함한 소오스와 제 1 및 제 2 캐리어 가스로 아르곤(Ar)을 사용하고, 루테늄과 반응하는 반응가스로 산소(O2) 또는 오존(O3)을 사용하여, 루테늄 산화막(RuO₂)을 기판 상에 증착한다. 그런데, 루테늄를 포함한 액체상태의 소오스를 기화기(16)에서 100 내지 190℃의 온도에서 기화시켜 공정챔버(10)에 공급하지만 기화효율이 낮아 기판 상에 증착되는 박막에서 헤이즈(Haze) 또는 브리스터(Blister)의 불량이 발생한다.1, argon (Ar) is used as a source including ruthenium (Ru) and first and second carrier gases as a source material in a liquid state, and oxygen (O2) or A ruthenium oxide film (RuO₂ ) is deposited on the substrate using ozone (O 3). A liquid source including ruthenium is vaporized in thevaporizer 16 at a temperature of 100 to 190 占 폚 to be supplied to theprocess chamber 10 but the vaporization efficiency is low so that the thin film deposited on the substrate has a haze or brittle Blister) occurs.

상기와 같은 종래기술의 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 기화기에서 소오스 물질과 반응가스의 불완전 반응상태로 기화시키고, 공정챔버에서 소오스 물질과 반응가스의 완전한 반응에 의해 기판 상에 양질의 박막을 증착하는 기화기를 가지는 증착장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the problems of the prior art as described above, the present invention provides a method for vaporizing a source material and a reactive gas in an incomplete reaction state in a vaporizer, And to provide a vapor deposition apparatus having a vaporizer for vapor deposition.

본 발명은 기화기에 소오스 물질과 용제를 공급하여, 소오스 물질의 기화효율을 증가시킨 기화기를 가지는 증착장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a vapor deposition apparatus having a vaporizer in which a source material and a solvent are supplied to a vaporizer to increase the vaporization efficiency of the source material.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기화기를 가지는 증착장치는, 액체상태의 소오스 물질과 반응가스가 공급되어 불완전 반응상태의 혼합가스로 기화되는 기화기; 상기 기화기로부터 상기 혼합가스를 공급받아, 상기 소오스 물질과 상기 반응가스의 완전한 반응에 의해 기판 상에 박막을 증착시키는 공정챔버;를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a vapor deposition apparatus having a vaporizer, including: a vaporizer that is supplied with a source material in a liquid state and a reaction gas and is vaporized into a mixed gas in an incomplete reaction state; And a process chamber that receives the mixed gas from the vaporizer and deposits a thin film on the substrate by a complete reaction between the source material and the reactive gas.

상기와 같은 기화기를 가지는 증착장치에 있어서, 상기 소오스 물질은 루테늄을 포함한 유기 소오스이고, 상기 반응가스는 산소 또는 오존이고, 상기 박막은 루테늄 또는 루테늄 산화막인 것을 특징으로 한다.In the vapor deposition apparatus having the above-described vaporizer, the source material is an organic source including ruthenium, the reactive gas is oxygen or ozone, and the thin film is ruthenium or ruthenium oxide.

상기와 같은 기화기를 가지는 증착장치에 있어서, 상기 유기 소오스는 Ru[(C₂H₅)C₅H₄]₂또는 Ru[(C₇H₁₁)(C₇H₉)]인 것을 특징으로 한다.In the vapor deposition apparatus having such a vaporizer, the organic source is characterized by being Ru [(C₂ H₅ ) C₅ H₄ ]₂ or Ru [(C₇ H₁₁ ) (C₇ H₉ )] .

상기와 같은 기화기를 가지는 증착장치에 있어서, 상기 액체상태의 소오스 물질은 지르코늄(Zr) 또는 티타늄(Ti)를 포함하고, 상기 반응가스는 산소 또는 질소이고, 상기 박막은 지르코늄 산화막(ZrO₂) 또는 티타늄 질화막(TiN)인 것을 특징으로 한다.In the deposition apparatus having a carburetor as described above, the source material in the liquid state comprises a zirconium (Zr) or titanium (Ti), and the reaction gas is oxygen or nitrogen, the thin film is zirconium oxide (ZrO_2), or And is a titanium nitride film (TiN).

상기와 같은 기화기를 가지는 증착장치에 있어서, 상기 기화기 내부의 온도는 100 내지 200℃ 정도이고, 상기 공정챔버의 온도는 250 내지 500℃ 정도인 것을 특징으로 한다.In the vapor deposition apparatus having the above-described vaporizer, the temperature inside the vaporizer is about 100 to 200 ° C, and the temperature of the process chamber is about 250 to 500 ° C.

상기와 같은 기화기를 가지는 증착장치에 있어서, 상기 기화기에서 상기 혼합가스를 상기 공정챔버로 운반하기 위해 캐리어 가스를 사용하는 것을 특징으로 한다.In the vapor deposition apparatus having the above-described vaporizer, a carrier gas is used to transport the mixed gas from the vaporizer to the process chamber.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기화기를 가지는 증착장치는 액체상태의 소오스 물질과 용제가 공급되어 상기 소오스 물질을 소오스 가스로 기화시키는 기화기; 반응가스를 공급하는 반응가스 공급부; 상기 기화기로부터 상기 소오스 가스와 상기 반응가스 공급부로부터 상기 반응가스를 공급받아 상기 소오스 가스와 상기 반응가스의 반응에 의해 기판 상에 박막을 증착시키는 공정챔버;를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a vapor deposition apparatus having a vaporizer, including: a vaporizer supplied with a liquid source material and a solvent to vaporize the source material into a source gas; A reaction gas supply unit for supplying a reaction gas; And a process chamber that receives the source gas and the reaction gas from the reaction gas supply unit from the vaporizer and deposits a thin film on the substrate by reaction between the source gas and the reaction gas.

상기와 같은 기화기를 가지는 증착장치에 있어서, 상기 소오스 물질은 루테늄을 포함한 유기 소오스이고, 상기 반응가스는 산소 또는 오존이고, 상기 박막은 루테늄 산화막이고, 상기 용제는 THF(TetraHydroFuran)과 같은 Alcohol계열 물질인 것을 특징으로 한다.In the vapor deposition apparatus having the above-described vaporizer, the source material is an organic source including ruthenium, the reactive gas is oxygen or ozone, the thin film is a ruthenium oxide film, and the solvent is an alcohol-based material such as THF (TetraHydroFuran) .

상기와 같은 기화기를 가지는 증착장치에 있어서, 상기 액체상태의 소오스 물질은 지르코늄(Zr) 또는 티타늄(Ti)를 포함하고, 상기 반응가스는 산소 또는 질소이고, 상기 박막은 지르코늄 산화막(ZrO₂) 또는 티타늄 질화막(TiN)인 것을 특징으로 한다.In the deposition apparatus having a carburetor as described above, the source material in the liquid state comprises a zirconium (Zr) or titanium (Ti), and the reaction gas is oxygen or nitrogen, the thin film is zirconium oxide (ZrO_2), or And is a titanium nitride film (TiN).

본 발명의 실시예에 따른 기화기를 가지는 기판처리장치는 다음과 같은 효과가 있다.The substrate processing apparatus having the vaporizer according to the embodiment of the present invention has the following effects.

본 발명은 기화기에서 소오스 물질과 반응가스의 불완전 반응상태로 기화시키고, 공정챔버에서 소오스 물질과 반응가스의 완전한 반응에 의해 기판 상에 결함이 없는 양질의 박막을 증착한다. 또한 기화기에 소오스 물질과 용제를 공급하여, 소오스 물질의 기화효율을 증가시킨다.The present invention vaporizes an incomplete reaction state of a source material and a reactive gas in a vaporizer, and deposits a defect-free thin film on the substrate by a complete reaction of the source material and the reactive gas in the process chamber. Also, the source material and the solvent are supplied to the vaporizer to increase the vaporization efficiency of the source material.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기화기를 사용하는 증착장치의 개략도 이다. 본 발명의 제 1 실시예에서는 액체상태의 소오스 물질과 캐리어 가스로 각각 루테늄을 포함한 유기 물질과 아르곤을 사용하고, 루테늄과 반응하는 반응가스로 산소 또는 오존을 사용한다. 그리고, 소오스 물질과 반응가스를 기화기에서 불완전 반응상태로 기화시키고, 공정챔버에서 완전한 반응에 의해 기판 상에 양질의 루테늄 산화막을 증착하는 방법을 설명한다.2 is a schematic view of a vapor deposition apparatus using a vaporizer according to the first embodiment of the present invention. In the first embodiment of the present invention, argon is used as an organic material including ruthenium as a source material and carrier gas in a liquid state, and oxygen or ozone is used as a reaction gas reacting with ruthenium. Then, a method of vaporizing a source material and a reaction gas into an incomplete reaction state in a vaporizer, and depositing a high-quality ruthenium oxide film on a substrate by a complete reaction in a process chamber will be described.

본 발명의 제 1 실시예에서, 기화기가 설치되는 증착장치는, 소오스 물질이 공급되어 기판(도시하지 않음) 상에 박막이 증착되는 공정챔버(110)와, 액체상태의 소오스 물질(112)을 기화기(116)에 공급하는 소오스 공급부(114)와, 소오스 물질(112)과 반응가스를 불완전한 반응상태로 기화시켜, 공정챔버(110)의 내부로 공급하는 기화기(116)과, 기화기(116)에 반응가스를 공급하기 위한 반응가스 공급부(152)와, 액체상태의 소오스 물질(112)과 반응가스를 기화기(116)로 이송시키기 위한 캐리어 가스 공급부(142)로 구성된다.In the first embodiment of the present invention, the vapor deposition apparatus in which the vaporizer is installed includes aprocess chamber 110 in which a source material is supplied and a thin film is deposited on a substrate (not shown), asource material 112 in a liquidstate A vaporizer 116 for vaporizing the reactant gas into an incomplete reaction state and supplying thesource gas 112 to the inside of theprocess chamber 110; And a carriergas supply unit 142 for transferring the reactant gas to thevaporizer 116. The reactantgas supply unit 152 supplies the reactant gas to thevaporizer 116,

공정챔버(110)는 박막증착 공정이 진행되도록 진공상태를 유지할 수 있는 밀폐공간이고, 도면에는 도시하지 않았지만 내부공간에는 기판이 안착되는 기판 안치대와 소오스 가스 및 반응가스를 분배시키는 분배장치가 마련되어 있다. 소오스 공급부(114)는 액체상태의 소오스 물질(112)이 저장되는 저장탱크(118)와, 소오스 물질(112)을 저장탱크(118)에 공급하는 소오스 물질 공급원(도시되지 않음)과, 저장탱크(118)의 내부에서 소오스 물질(112)을 기화기(116)에 공급될 수 있도록 Ar과 같은 제 1 캐리어 가스를 공급하는 제 1 캐리어 가스 공급원(도시되지 않음)과, 액체 상태의 소오스 물질(112)의 유량을 제어하는 제 1 유량제어기(MFC)(150)로 구성된다.Theprocess chamber 110 is a closed space in which a vacuum state can be maintained so that a thin film deposition process can be performed. Although not shown in the figure, a substrate stand for placing a substrate on the inner space and a distributor for distributing the source gas and the reactive gas are provided have. Thesource supply unit 114 includes astorage tank 118 in which thesource material 112 in a liquid state is stored, a source material source (not shown) for supplying thesource material 112 to thestorage tank 118, A first carrier gas supply source (not shown) for supplying a first carrier gas such as Ar so that thesource material 112 can be supplied to thevaporizer 116 in the inside of thevapor source 118, And a first flow controller (MFC) 150 for controlling the flow rate of the fluid.

기화기(116)와 연결되는 캐리어 가스 공급부(142)는 기화기(116)에서 기체 상태로 변환된 소오스 물질을 공급배관을 따라 공정챔버(110)로 공급하기 위한 Ar과 같은 제 2 캐리어 가스 공급원(도시되지 않음)과, 제 2 캐리어 가스의 유량을 제어하는 제 2 유량제어기(MFC)(120)와, 제 2 캐리어 가스를 가열하는 제 1 가열기(122)를 포함한다. 그리고, 공급유량이 안정되지 않은 제 2 캐리어 가스를 공정챔버(110)로 공급하지 않고 펌핑 라인(pumping line)(126)을 통하여 트랩장치(124)로 공급한다. 트랩장치(124)에는 진공펌프(도시하지 않음)가 연결된다. 그리고, 펌핑라인(126) 및 기화기(116)와 공정챔버(110)의 연결배관은 다른 부분에 사용하는 배관과 비교하여 2 배의 직경을 가지는 1/4 인치의 배관을 사용한다. 다른 부분의 배관은 1/8인치의 직경을 가진다.Acarrier gas supply 142 connected to thevaporizer 116 is connected to a second carrier gas source such as Ar for supplying the source material converted to the gaseous state from thevaporizer 116 to theprocess chamber 110 along the supply line A second flow controller (MFC) 120 for controlling the flow rate of the second carrier gas, and afirst heater 122 for heating the second carrier gas. The second carrier gas, whose supply flow rate is unstable, is supplied to thetrap device 124 through thepumping line 126 without supplying theprocess chamber 110 with the second carrier gas. A vacuum pump (not shown) is connected to thetrap device 124. And thepumping line 126 and the connection pipe of thevaporizer 116 and theprocess chamber 110 use 1/4 inch pipe having twice the diameter as compared with the pipe used for the other part. The other part of the pipe has a diameter of 1/8 inch.

기화기(116)에 반응가스를 공급하기 위한 반응가스 공급부(152)는 반응가스 공급원(도시하지 않음)과, 반응가스의 유량을 제어하기 위한 제 3 유량제어기(MFC)(154)와, 반응가스를 가열하기 위한 제 2 가열기(156)를 포함한다. 그리고 기화기(116)는 내부에 잔류하는 캐리어 가스 또는 소오스 물질을 펌핑 라인(126)으로 용이하게 제거하기 위하여 상부에 인입부를 설치하고, 하부에 배출부를 설치 한다. 기화기(116)와 펌핑라인(126) 사이 및 기화기(116)와 제 1 및 제 2 가열기(122, 156) 사이 등에는 필요에 따른 밸브를 장착하여 사용한다.The reactiongas supply unit 152 for supplying the reaction gas to thevaporizer 116 includes a reaction gas supply source (not shown), a third flow controller (MFC) 154 for controlling the flow rate of the reaction gas, And asecond heater 156 for heating thesecond heater 156. Thevaporizer 116 is provided with an inlet at the upper portion and a discharge portion at the lower portion to easily remove the carrier gas or the source material remaining in thevaporizer 116 by thepumping line 126. A valve as required is mounted and used between thevaporizer 116 and thepumping line 126 and between thevaporizer 116 and the first andsecond heaters 122 and 156. [

도 2와 같은 증착장치에서, 액체상태의 소오스 물질로 Ru[(C2H5)C5H4] 또는 Ru[(C₇H₁₁)(C₇H₉)]와 같은 루테늄 유기 소오스와, 제 1 및 제 2 캐리어 가스로 아르곤(Ar)과, 반응가스로 산소(O2) 또는 오존(O3)을 사용하여, 루테늄 산화막(RuO₂)을 기판 상에 증착한다. 플라즈마를 사용하여 공정챔버(110)에서 기판 상에 루테늄을 박막을 증착하는 경우, NH₃를 사용한다.In the vapor deposition apparatus as shown in Fig. 2, as a source material in a liquid state Ru [(C2H5) C5H4] or_{Ru [(C 7 H 11)} (C 7 H 9)] and the like ruthenium organic source and the first and second carrier A ruthenium oxide film (RuO₂ ) is deposited on a substrate by using argon (Ar) as a gas and oxygen (O 2) or ozone (O 3) as a reaction gas. NH₃ is used to deposit a thin film of ruthenium on a substrate in aprocess chamber 110 using a plasma.

루테늄 유기 소오스와 반응가스인 산소 또는 오존를 기화기(116)에 공급하면, 기화기(116)의 압력과 온도가 낮아, 루테늄과 산소 또는 오존이 완전하게 반응하지 않고, 불안정하게 반응된 혼합가스(mixed gas) 상태가 된다. 기화기(116)로부터 루테늄과 산소 또는 오존의 혼합가스가, 반응에 충분한 온도와 압력조건을 가진 공정챔버(110)의 내부로 공급되어, 루테늄과 산소 또는 오존이 완전한 반응을 일으켜 기판 상에 양질의 루테늄 산화막을 증착한다. 기화기(116)에 유입되는 루테늄 유기 소오스의 유량은 100 내지 1000sccm 정도이고, 캐리어 가스는 200 내지 500sccm을 사용한다. 그리고, 기화기(116)에 공급되는 반응가스와 제 1 및 제 2 캐리어 가스의 비율은 1 내지 100 %이다.When the ruthenium organic source and oxygen or ozone as a reaction gas are supplied to thevaporizer 116, the pressure and the temperature of thevaporizer 116 are low, and ruthenium and oxygen or ozone are not completely reacted, and unreacted mixed gas ) State. A mixed gas of ruthenium and oxygen or ozone is supplied from thevaporizer 116 to the interior of theprocess chamber 110 having sufficient temperature and pressure conditions for the reaction so that ruthenium reacts with oxygen or ozone to form a high quality A ruthenium oxide film is deposited. The flow rate of the ruthenium organic source flowing into thevaporizer 116 is about 100 to 1000 sccm, and the carrier gas is used at 200 to 500 sccm. The ratio of the reaction gas supplied to thevaporizer 116 and the first and second carrier gases is 1 to 100%.

액체상태의 소오스 물질로 지르코늄(Zr) 또는 티타늄(Ti)과, 반응가스로 산소 또는 질소 등을 사용하여, 박막으로 지르코늄 산화막(ZrO₂) 또는 티타늄 질화막(TiN) 등을 형성할 수 있다. 공정챔버(110)는 기화기(116)의 내부온도보다 높다. 기화기(116) 내부의 온도는 100 내지 200℃ 정도이고, 바람직하게는 170℃에서 액체상태의 소오스를 기화시킨다. 공정챔버(110)에서 소오스 물질과 반응가스의 반응온도는 250 내지 500℃ 정도이다. 그러나, 기판 상에 선행된 실리콘 산화막 등의 박막이 형성 유무에 따라 반응온도가 다르게 설정할 수 있다. 루테늄 유기 소오스와 산소의 'Ru[(C₂H₅)C₅H₄]₂ + O₂ => Ru + CO₂ + H₂O + C₂H₅ + 부산물'과 같은 반응식으로 반응한다.A zirconium oxide film (ZrO₂ ), a titanium nitride film (TiN), or the like can be formed as a thin film by using zirconium (Zr) or titanium (Ti) as a source material in a liquid state and oxygen or nitrogen as a reaction gas. Theprocess chamber 110 is higher than the internal temperature of thevaporizer 116. The temperature inside thevaporizer 116 is about 100 to 200 占 폚, and preferably vaporizes the liquid source at 170 占 폚. The reaction temperature of the source material and the reaction gas in theprocess chamber 110 is about 250 to 500 ° C. However, the reaction temperature may be set differently depending on whether or not a thin film such as a silicon oxide film is formed on the substrate. Ruthenium reacts with a reaction formula such as' Ru [(C₂ H₅ ) C₅ H₄ ]₂ + O₂ => Ru + CO₂ + H₂ O + C₂ H₅ + by-

도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기화기를 사용하는 증착장치의 개략도이다. 본 발명의 제 2 실시예에서는 액체상태의 소오스 물질로 루테늄을 포함한 유기물질과 캐리어 가스로 아르곤을 사용하고, 루테늄과 반응하는 반응가스로 산소 또는 오존을 사용하다. 그리고, 루테늄 유기 소오스와 함께 루테늄 유기 소오스를 희석시킬 수 있는 용제를 기화기에 공급하여 기화효율을 증가시켜, 기판 상에 루테늄 산화막을 증착하는 방법을 설명한다.3 is a schematic view of a vapor deposition apparatus using a vaporizer according to a second embodiment of the present invention. In the second embodiment of the present invention, argon is used as an organic material containing ruthenium and a carrier gas as a source material in a liquid state, and oxygen or ozone is used as a reaction gas reacting with ruthenium. Then, a method of depositing a ruthenium oxide film on a substrate by supplying a solvent capable of diluting the ruthenium organic source together with the ruthenium organic source to the vaporizer to increase the vaporization efficiency will be described.

본 발명의 제 2 실시예에서, 기화기가 설치되는 증착장치는, 소오스 물질이 공급되어 기판(도시하지 않음) 상에 박막이 증착되는 공정챔버(210)와, 액체상태의 소오스 물질(212)을 공정챔버(210)에 공급하기 위한 소오스 공급부(214)와, 소오스 물질(212)과 용제(slvent)를 기화시켜 공정챔버(210)의 내부로 공급하는 기화기(216)와, 기화기(216)에 소오스 물질(212)을 희석시키기 위한 용제(solvent)를 공급하기 위한 용제 공급부(260)과, 공정챔버(210)에 반응가스를 공급하기 위한 반응가스 공급부(252)와, 액체상태의 소오스 물질(212)을 기화기(216)로 이송시키기 위한 캐리어 가스 공급부(242)로 구성된다.In the second embodiment of the present invention, the deposition apparatus in which the vaporizer is installed includes aprocess chamber 210 to which a source material is supplied and a thin film is deposited on a substrate (not shown), asource material 212 in a liquidstate A vaporizer 216 for vaporizing thesource material 212 and a slurry and supplying thesource material 212 to the inside of theprocess chamber 210, Asolvent supply section 260 for supplying a solvent for diluting thesource material 212, a reactiongas supply section 252 for supplying a reaction gas to theprocess chamber 210, And a carriergas supply unit 242 for transferring thecarrier gas 212 to thevaporizer 216.

공정챔버(210)는 박막증착 공정이 진행되도록 진공상태를 유지할 수 있는 밀폐공간이고, 도면에는 도시하지 않았지만 내부공간에는 기판이 안착되는 기판 안치대와 소오스 가스 및 반응가스를 분배시키는 분배장치가 마련되어 있다. 소오스 공급부(214)는 액체 상태의 소오스 물질(212)이 저장되는 저장탱크(218)와, 소오스 물질(212)을 저장탱크(218)에 공급하는 소오스 물질 공급원(도시되지 않음)과, 저장탱크(218)의 내부에서 소오스 물질(212)을 기화기(216)에 공급될 수 있도록 Ar과 같은 제 1 캐리어 가스를 공급하는 제 1 캐리어 가스 공급원(도시되지 않음)과, 액체 상태의 소오스 물질(212)의 유량을 제어하는 제 1 유량제어기(MFC)(250)로 구성된다.Theprocess chamber 210 is a closed space capable of maintaining a vacuum state so that the thin film deposition process can be performed. Although not shown in the figure, the substrate space includes a substrate stand on which the substrate is placed, and a dispensing device for distributing the source gas and the reactive gas have. Thesource supply unit 214 includes astorage tank 218 in which thesource material 212 in a liquid state is stored, a source material source (not shown) that supplies thesource material 212 to thestorage tank 218, A first carrier gas supply source (not shown) for supplying a first carrier gas such as Ar so that thesource material 212 can be supplied to thevaporizer 216 in the interior of theliquid source material 212 And a first flow controller (MFC) 250 for controlling the flow rate of the fluid.

기화기(216)와 연결되는 캐리어 가스 공급부(242)는 기화기(216)에서 기체 상태로 변환된 소오스 물질을 공급배관을 따라 공정챔버(210)로 공급하기 위한 Ar과 같은 제 2 캐리어 가스 공급원(도시되지 않음)과, 제 2 캐리어 가스의 유량을 제어하는 제 2 유량제어기(MFC)(220)와, 제 2 캐리어 가스를 가열하는 제 1 가열기(222)를 포함한다. 그리고, 공급유량이 안정되지 않은 제 2 캐리어 가스를 공정챔버(210)로 공급하지 않고 펌핑라인(pumping line)(226)을 통하여 트랩장치(224)로 공급한다. 트랩장치(224)에는 진공펌프(도시하지 않음)가 연결된다.Acarrier gas supply 242 connected to thevaporizer 216 is connected to a second carrier gas source such as Ar for supplying the source material converted to the gaseous state from thevaporizer 216 to theprocess chamber 210 along the supply line A second flow controller (MFC) 220 for controlling the flow rate of the second carrier gas, and afirst heater 222 for heating the second carrier gas. The second carrier gas, whose supply flow rate is unstable, is supplied to thetrap device 224 through thepumping line 226 without supplying theprocess chamber 210 with the second carrier gas. A vacuum pump (not shown) is connected to thetrap device 224.

공정챔버(210)에 반응가스를 공급하기 위한 반응가스 공급부(252)는 반응가스 공급원(도시하지 않음)과, 반응가스의 유량을 제어하기 위한 제 3 유량제어기(MFC)(254)와, 반응가스를 가열하기 위한 제 2 가열기(256)를 포함한다. 기화기(216)에 액체상태의 소오스 물질을 희석시키기 위한 용제를 공급하는 용제 공급부(260)는, 용제 공급원(도시하지 않음)과, 용제의 유량을 제어하기 위한 제 4 유량제어기(MFC)(262)와, 용제를 가열하기 위한 제 3 가열기(264)를 포함한다. 그리고 기화기(216)는 내부에 잔류하는 캐리어 가스 또는 소오스 물질을 펌핑라인(226)으로 용이하게 제거하기 위하여 상부에 인입부를 설치하고, 하부에 배출부를 설치한다. 기화기(216)와 펌핑라인(226) 사이, 기화기(216)와 제 1 및 제 3 가열기(222, 264) 사이, 및 공정챔버(210)과 제 2 가열기(256) 사이 등에는 필요에 따라 밸브를 장착하여 사용한다.The reactiongas supply unit 252 for supplying the reaction gas to theprocess chamber 210 includes a reaction gas supply source (not shown), a third flow controller (MFC) 254 for controlling the flow rate of the reaction gas, And a second heater (256) for heating the gas. Asolvent supply unit 260 for supplying a solvent for diluting the liquid source material to thevaporizer 216 includes a solvent supply source (not shown) and a fourth flow controller (MFC) 262 for controlling the flow rate of the solvent And athird heater 264 for heating the solvent. Thecarburetor 216 is provided with an inlet portion at the upper portion and a discharge portion at the lower portion to easily remove the carrier gas or the source material remaining therein from thepump line 226. Between thevaporizer 216 and thepumping line 226 and between thevaporizer 216 and the first andthird heaters 222 and 264 and between theprocess chamber 210 and thesecond heater 256, .

도 3과 같은 증착장치에서, 액체상태의 소오스 물질로 루테늄(Ru)을 포함하는 Ru[(C2H5)C5H4] 또는 Ru[(C₇H₁₁)(C₇H₉)]와 같은 루테늄 유기 소오스와, 제 1 및 제 2 캐리어 가스로 아르곤(Ar)과, 반응가스로 산소(O2) 또는 오존(O3)을 사용한다. 그리고 기화기(216)의 내부에서 루테늄 유기 소오스를 희석시키기 위한 용제로 THF와 같은 Alcohol계열 물질을 사용한다. 기화기(216)의 내부에서 용제에 의해 루테늄 유기 소오스가 희석되고, 루테늄 유기 소오스의 입자 간의 거리가 증가하여 기화효율이 증가한다. 기화기(216)에서 사용되는 용제량은 루테늄 유기 소오스의 50 내지 200 % 정도이다. 기화기(216)에 공급되는 용제에 의해서 루테늄 유기 소오스의 기화효율이 증가하여, 공정챔버(210)에서 기화기(216)로부터 공급된 루테늄 유기 소오스와 반응가스 공급부(252)로부터 공급된 산소 또는 오존이 완전하게 반응하여 양질의 루테늄 산화막을 기판 상에 증착할 수 있다. 제 2 실시예에서는 제 1 실시예와 동일하게, 액체상태의 소오스 물질로 지르코늄(Zr) 또는 티타늄(Ti)과, 반응가스로 산소 또는 질소 등을 사용하여, 박막으로 지르코늄 산화막(ZrO₂) 또는 티타늄 질화막(TiN) 등을 형성할 수 있다.In the deposition apparatus as shown in FIG. 3, a ruthenium organic source such as Ru [(C₂ H₅ ) C₅ H₄ ] or Ru [(C₇ H₁₁ ) (C₇ H₉ )] containing ruthenium (Ru) , Argon (Ar) is used as the first and second carrier gas, and oxygen (O 2) or ozone (O 3) is used as the reaction gas. In addition, an alcohol-based material such as THF is used as a solvent for diluting the ruthenium organic source in thevaporizer 216. The ruthenium organic source is diluted by the solvent inside thevaporizer 216 and the distance between the particles of the ruthenium organic source is increased to increase the vaporization efficiency. The amount of the solvent used in thevaporizer 216 is about 50 to 200% of the ruthenium organic source. The vaporization efficiency of the ruthenium organic source is increased by the solvent supplied to thevaporizer 216 so that the ruthenium organic source supplied from thevaporizer 216 and the oxygen or ozone supplied from the reactiongas supply unit 252 in theprocess chamber 210 And a high-quality ruthenium oxide film can be deposited on the substrate by a complete reaction. In the second embodiment, zirconium oxide (ZrO₂ ) or zirconium oxide (ZrO₂ ) is formed as a thin film by using zirconium (Zr) or titanium (Ti) as a source material in a liquid state and oxygen or nitrogen as a reaction gas A titanium nitride film (TiN) or the like can be formed.

도 1은 종래기술에 따른 기화기를 사용하는 증착장치의 개략도1 is a schematic view of a vapor deposition apparatus using a vaporizer according to the prior art;

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기화기를 사용하는 증착장치의 개략도2 is a schematic view of a vapor deposition apparatus using a vaporizer according to a first embodiment of the present invention;

도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기화기를 사용하는 증착장치의 개략도3 is a schematic view of a vapor deposition apparatus using a vaporizer according to a second embodiment of the present invention

Claims (10)

Translated fromKorean

공정챔버;A process chamber;일단이 상기 공정챔버에 연결되는 기화기;A vaporizer whose one end is connected to the process chamber;상기 기화기의 타단에 연결되어 상기 기화기에 액체상태의 소오스 물질을 공급하는 소오스 공급부;A source supply unit connected to the other end of the vaporizer to supply a liquid source material to the vaporizer;상기 기화기의 타단에 연결되어 상기 기화기에 반응가스를 공급하는 반응가스공급부를 포함하고,And a reaction gas supply unit connected to the other end of the vaporizer to supply the reaction gas to the vaporizer,상기 소오스 물질은 제 1 온도로 가열되어 상기 기화기 내에서 기화되고, 동시에 상기 소오스물질 및 상기 반응가스는 상기 제 1 온도로 가열되어 상기 기화기 내에서 불완전반응하여 혼합가스가 생성되고,Wherein the source material is heated to a first temperature and is vaporized in the vaporizer while the source material and the reaction gas are heated to the first temperature to incomplete reaction in the vaporizer to generate a mixed gas,상기 혼합 가스는 상기 공정챔버로 공급되어 상기 제 1 온도보다 높은 제 2 온도에서 완전 반응함으로써 상기 공정챔버 내의 기판 상에 박막을 형성하는 것을 특징으로 하는 기화기를 가지는 증착장치.Wherein the mixed gas is supplied to the process chamber and is completely reacted at a second temperature higher than the first temperature to form a thin film on the substrate in the process chamber.삭제delete제 1 항에 있어서,The method according to claim 1,상기 소오스 물질은 루테늄을 포함한 유기 소오스이고, 상기 반응가스는 산소 또는 오존이고, 상기 박막은 루테늄 또는 루테늄 산화막인 것을 특징으로 하는 기화기를 가지는 증착장치.Wherein the source material is an organic source including ruthenium, the reaction gas is oxygen or ozone, and the thin film is a ruthenium or ruthenium oxide film.제 3 항에 있어서,The method of claim 3,상기 유기 소오스는 Ru[(C₂H₅)C₅H₄]₂ 또는 Ru[(C₇H₁₁)(C₇H₉)]인 것을 특징으로 하는 기화기를 가지는 증착장치.Wherein the organic source is Ru [(C₂ H₅ ) C₅ H₄ ]₂ or Ru [(C₇ H₁₁ ) (C₇ H₉ )].제 1 항에 있어서,The method according to claim 1,상기 액체상태의 소오스 물질은 지르코늄(Zr) 또는 티타늄(Ti)를 포함하고, 상기 반응가스는 산소 또는 질소이고, 상기 박막은 지르코늄 산화막(ZrO₂) 또는 티타늄 질화막(TiN)인 것을 특징으로 하는 기화기를 가지는 증착장치.Wherein the liquid source material comprises zirconium (Zr) or titanium (Ti), the reaction gas is oxygen or nitrogen, and the thin film is a zirconium oxide (ZrO₂ ) or titanium nitride (TiN) Lt; / RTI >제 1 항에 있어서,The method according to claim 1,상기 제 1 온도는 100 내지 200℃이고, 상기 제 2 온도는 250 내지 500℃인 것을 특징으로 하는 기화기를 가지는 증착장치.Wherein the first temperature is between 100 and 200 ° C, and the second temperature is between 250 and 500 ° C.제 1 항에 있어서,The method according to claim 1,상기 기화기에서 상기 혼합가스를 상기 공정챔버로 운반하기 위해 캐리어 가스를 공급하는 캐리어가스 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기화기를 가지는 증착장치.And a carrier gas supply unit for supplying a carrier gas for conveying the mixed gas to the process chamber in the vaporizer.삭제delete제 1 온도를 갖는 기화기로 액체상태의 소오스 물질과 반응가스를 공급하는 단계와;Supplying a source gas and a reactant gas in a liquid state to a vaporizer having a first temperature;상기 액체상태의 소오스 물질은 상기 제 1 온도에서 가열되어 기화되고, 동시에 상기 소오스물질과 상기 반응가스는 상기 제 1 온도에서 가열되어 불완전 반응상태로 기화되어 혼합가스를 생성하는 단계와;The source material in the liquid state is heated and vaporized at the first temperature and the source material and the reactive gas are heated at the first temperature to be vaporized to an incomplete reaction state to produce a mixed gas;상기 제 1 온도보다 높은 제 2 온도를 갖는 공정챔버 내에서 상기 혼합가스를 공급하여 상기 공정챔버 내에 위치하는 기판 상에 박막을 증착하는 단계Supplying the mixed gas in a process chamber having a second temperature higher than the first temperature to deposit a thin film on a substrate positioned in the process chamber를 포함하는 박막 형성 방법.To form a thin film.삭제delete

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