KR100950076B1 - 에어 커튼 형태로 가스를 분사하는 박막증착장치 - Google Patents

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Abstract

에어 커튼 형태로 가스를 분사하는 박막증착장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 박막증착장치는, 반응 챔버 및 복수개의 가스 분사기들을 구비한다. 반응 챔버에는 하나 이상의 피증착 물질이 안착되는 서셉터가 놓여진다. 복수개의 가스 분사기들은 상기 서셉터의 상부에 배치되고, 수직방향의 회전축으로부터 수평방향으로 각각 신장한다. 각각의 가스 분사기는, 제1가스 분사 홀들과 제2가스 분사 홀들을 구비한다. 제1가스 분사 홀들은, 상기 가스 분사기의 아래면의 장축 방향으로 소정의 간격을 두고 일렬로 배열되며, 제1가스 또는 제2가스를 각각 분사한다. 제2가스 분사 홀들은, 상기 제1가스 분사 홀들의 양쪽 옆에 상기 가스 분사기의 아래면의 장축 방향으로 일렬로 배열되고, 제3가스를 각각 분사한다.

Description

에어 커튼 형태로 가스를 분사하는 박막증착장치{Apparatus for depositing thin film for spraying gas as form of air curtain}
본 발명은 박막증착장치에 관한 것으로써, 예를 들어, 에어 커튼 형태로 가 스를 분사하는 박막증착장치에 관한 것이다.
일반적인 박막증착장치는, 소스 가스(또는 반응 가스)를 분사하는 가스 분사기와 퍼지 가스를 분사하는 가스 분사기를 별도로 구비한다. 이처럼, 일반적인 박막증착장치에서는, 가스 분사기가 2개이기 때문에, 가스 소모량이 많은 문제가 있다. 또한, 일반적인 박막증착장치는 2가지 종류의 가스 분사기를 구비하고 사용하기 때문에, 가스 분사기 쪽의 구조가 복잡해지고, 반응 웨이퍼 처리 속도가 늦어지는 문제가 있다.
본 발명의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는, 하나의 가스 분사기를 이용하여 에어 커튼 형태로 여러 종류의 가스들을 분사하는 박막증착장치를 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 박막증착장치는, 반응 챔버 및 복수개의 가스 분사기들을 구비한다. 반응 챔버에는 하나 이상의 피증착 물질이 안착되는 서셉터가 놓여진다. 복수개의 가스 분사기들은 상기 서셉터의 상부에 배치되고, 수직방향의 회전축으로부터 수평방향으로 각각 신장한다.
각각의 가스 분사기는, 제1가스 분사 홀들과 제2가스 분사 홀들을 구비한다. 제1가스 분사 홀들은, 상기 가스 분사기의 아래면의 장축 방향으로 소정의 간격을 두고 일렬로 배열되며, 제1가스 또는 제2가스를 각각 분사한다. 제2가스 분사 홀들은, 상기 제1가스 분사 홀들의 양쪽 옆에 상기 가스 분사기의 아래면의 장축 방향으로 일렬로 배열되고, 제3가스를 각각 분사한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 박막증착장치는, 복수개의 가스 분사기들로 상기 제1 내지 제3가스를 각각 공급하는 제1 내지 제3가스 공급관을 더 구비한다. 상기 제1가스 분사 홀들과 상기 제2가스 분사 홀들의 크기는, 상기 제1 내지 제3가스 공급관이 상기 가스 분사기들에 연결되는 위치로부터 멀어질수록, 커질 수 있다. 상기 제1가스 분사 홀들과 상기 제2가스 분사 홀들은, 상기 제1 내지 제3가스 공급관이 상기 가스 분사기들에 연결되는 위치로부터 멀어질수록, 복수개의 단위로 커질 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따른 박막증착장치는, 하나의 가스 분사기를 이용하여 여러 종류의 가스들을 분사함으로써, 퍼지가스 분사를 위한 별도의 가스 분사기를 구비하지 않아도 되고, 웨이퍼 처리 속도가 빨라지는 장점이 있다.
또한, 소스 가스(또는 반응 가스) 주위에 에어 커튼 형태로 퍼지 가스들을 분사함으로써, 소스 가스와 반응 가스가 섞이지 않도록 할 수 있다. 또한, 불필요한 퍼지가스를 절감할 수 있는 장점이 있다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도 면 및 도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막증착장치의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 박막증착장치는, 서셉터(115) 및 복수개의 가스 분사기들(150_1~150_4)을 구비한다.
서셉터(115)는 반응 챔버에 놓여지고, 서셉터 (115) 상에는 피증착 물질들(117_1 ~ 117_6)이 놓여진다. 한편, 각각의 피증착 물질(117_1 ~ 117_6)의 주위를 둘러싸는 링 형태의 주변 장치들이 서셉터(115) 상에 더 놓여질 수도 있다.
피증착 물질(117_1 ~ 117_6)의 예에는 웨이퍼 등이 있다. 도 1에는 서셉터(115)와 피증착 물질들(117_1 ~ 117_6)의 개수가 6개인 것으로 도시되어 있으나, 서셉터(115)와 피증착 물질들(117_1 ~ 117_6)의 개수는 하나 이상 일 수 있다.
가스 분사기들(150_1~150_4)은, 서셉터(115)의 상부에 배치되고 수직방향의 회전축(120)으로부터 수평방향으로 각각 신장한다. 가스 분사기들(150_1~150_4)은 서로 다른 방향으로 각각 신장할 수 있다. 가스 분사기들(150_1~150_4)은 회전축(120)과 일체로 형성될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 박막증착장치가 구비하는 가스 분사기들(150_1~150_4)의 개수는 달라질 수 있다. 다만, 단순한 예시로써, 도 1에는 4개의 가스 분사기들(150_1~150_4)이 도시된다.
각각의 가스 분사기(150_1~150_4)는 아래면을 통하여, 서셉터(115) 상의 피증착 물질들(117_1 ~ 117_6)로 제1가스와 제3가스를 분사하거나 또는 제2가스와 제3가스를 분사한다. 예를 들어, 제1가스는 소스 가스일 수 있고, 제2가스는 반응 가스일 수 있고, 제3가스는 퍼지 가스일 수 있으나, 그에 한정되는 것은 아니다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위하여, 제1가스, 제2가스 및 제3가스를, 소스 가스, 반응 가스 및 퍼지 가스로 각각 가정하고 설명한다. 한편, 퍼지 가스는 피증착 물질들(117_1 ~ 117_6)에 흡착되지 않은 소스 가스(또는 반응 가스)를 퍼지 시킨다.
이처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 박막증착장치는, 여러 종류의 가스들(소스 가스와 퍼지 가스 또는 반응 가스와 퍼지 가스)을 분사하는 하나의 가스 분사기를 구비하기 때문에, 퍼지 가스 분사를 위한 별도의 가스 분사기를 구비하지 않아도 된다. 그러므로, 가스 분사기 쪽의 구조가 단순해지는 장점이 있다.
또한, 하나의 가스 분사기를 이용하여 여러 종류의 가스들(소스 가스와 퍼지 가스 또는 반응 가스와 퍼지 가스)을 분사함으로써, 피증착 물질(예를 들어, 웨이퍼)의 처리 속도를 높일 수 있다.
복수개의 가스 분사기들(150_1~150_4)은 회전축(120)을 중심으로 방사형으로 신장할 수 있다. 도 1에는 4개의 가스 분사기들(150_1~150_4)이 90도 각도를 가지고 방사형으로 신장하는 모습이 도시된다. 복수개의 가스 분사기들(150_1~150_4)은, 소스 가스와 퍼지 가스를 각각 분사하는 제1가스 분사기들(150_1, 150_3)과 반응 가스와 퍼지 가스를 각각 분사하는 제2가스 분사기들(150_2, 150_4)을 구비할 수 있다. 제1가스 분사기들(150_1, 150_3)과 제2가스 분사기들(150_2, 150_4)은 교대로 배치될 수 있다. 복수개의 가스 분사기들(150_1~150_4)은 회전축(120)을 중심으로 하여, 수평으로 회전할 수 있다. 그에 따라, 서셉터(115)에 놓여진 피증착 물질(예를 들어, 117_1)에 소스 가스와 반응 가스가 교대로 분사될 수 있다. 좀 더 설명하면, 제1가스 분사기(예를 들어, 150_1)를 통하여 소스 가스와 퍼지 가스를 피증착 물질(117_1)에 분사한 다음에, 가스 분사기들(150_1~150_4)을 회전시키고, 제2가스 분사기(예를 들어, 150_2)를 통하여 반응 가스와 퍼지 가스를 피증착 물질(117_1)에 분사할 수 있다.
가스 분사기들(150_1~150_4)은 아래면을 통하여 소스 가스, 반응 가스 또는 퍼지 가스를 분사할 수 있다. 가스 분사기들(150_1~150_4)의 아랫면은 도 2를 참조하여 후술된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 박막증착장치는, 제1 내지 제3가스 공급관들(130_1~130_4)을 더 구비할 수 있다. 제1 내지 제3가스 공급관들(130_1~130_4)은 회전축(120) 내부에 형성될 수 있고, 대응되는 가스 분사기들(150_1~150_4)에 연결된다. 제1 내지 제3가스 공급관들(130_1~130_4)은 대응되는 가스 분사기들(150_1~150_4)로 제1 내지 제3가스(소스 가스, 반응 가스와 퍼지 가스)를 각각 공급한다. 예를 들어, 제1가스 공급관(130_1)은 소스 가스를 제1가스 분사기들(150_1, 150_3)로 공급할 수 있고, 제2가스 공급관(130_3)은 반응 가스를 제2가스 분사기들(150_2, 150_4)로 공급할 수 있다. 또한, 제3가스 공급관(130_2, 130_4)은 퍼지 가스를 제1가스 분사기들(150_1, 150_3)과 제2가스 분사기들(150_2, 150_4)로 공급할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막증착장치를 아래에서 본 도면이다.
도 2를 참조하면, 각각의 가스 분사기(예를 들어, 150_2)는 제1가스 분사 홀들(170_2)과 제2가스 분사 홀들(180_2)을 구비한다.
가스 분사기들(150_1~150_4)은 동일한 구조를 가지므로, 이하에서는 가스 분사기(150_2)만을 대하여 설명한다. 예를 들어, 가스 분사기(150_4)도 제1가스 분사 홀들(170_4)과 제2가스 분사 홀들(180_4)을 구비할 수 있다.
제1가스 분사 홀들(170_2)은 가스 분사기(150_2)의 아래면의 장축 방향으로 소정의 간격을 두고 일렬로 배열된다. 제2가스 분사 홀들(180_2)은 제1가스 분사 홀들(170_2)의 양쪽 옆에 가스 분사기(150_2)의 아래면의 장축 방향으로 일렬로 배열된다. 제1가스 분사 홀들(170_2)은 제1가스(예를 들어, 소스 가스) 또는 제2가스(예를 들어, 반응 가스)를 분사하고, 제2가스 분사 홀들(180_2)은 제3가스(예를 들어, 퍼지 가스)를 분사한다.
제2가스 분사 홀들(180_2)이 제1가스 분사 홀들(170_2)의 양쪽 옆에 배치되기 때문에, 제1가스 분사 홀들(170_2)을 통하여 소스 가스(또는 반응 가스)가 분사되고 제2가스 분사 홀들(180_2)을 통하여 퍼지 가스가 분사되면, 퍼지 가스가 소스 가스(또는 반응 가스) 주위에서 에어 커튼 역할을 한다. 그에 따라, 소스 가스와 반응 가스가 서로 섞이지 않도록 할 수 있다.
각각의 가스 분사기(150_2)는, 제1가스 분사 홀들(170_2)과 제2가스 분사 홀들(180_2)을 통하여, 소스 가스와 퍼지 가스를 동시에 분사하거나, 또는 반응 가스 와 퍼지 가스를 동시에 분사할 수 있다. 그에 따라, 앞서 설명된 퍼지 가스의 에어 커튼 역할을 강화시킬 수 있다.
도 2를 참조하면, 제2가스 분사 홀들(180_2)은 제1가스 분사 홀들(170_2)의 양쪽 옆에 적어도 1열 이상 씩 배치될 수 있다. 도 2에는 제2가스 분사 홀들(180_2)이 제1가스 분사 홀들(170_2)의 양쪽 옆에 2열 씩 배치되는 것으로 도시되었다. 그러나, 이는 단순한 예시이고, 제2가스 분사 홀들(180_2)은 제1가스 분사 홀들(170_2)의 양쪽 옆에 1열 씩 배치될 수도 있고, 3열 이상 씩 배치될 수도 있다. 나아가, 제1가스 분사 홀들(170_2)의 양쪽 옆에 서로 다른 개수의 제2가스 분사 홀들(180_2)이 배치될 수도 있다.
제1가스 분사 홀들(170_2)은 가스 분사기(150_2)의 아래면의 장축 방향으로 중앙을 따라 형성될 수 있다. 그리고, 제2가스 분사 홀들(180_2)은 제1가스 분사 홀들(170_2)이 형성되는 장축 방향을 중심으로 하여 대칭 모양으로 형성될 수 있다.
제1가스 분사 홀들(170_2)은 제2가스 분사 홀(180_2)보다 작은 크기를 가질 수 있다. 그에 따라, 제1가스 분사 홀들(170_2)이 분사하는 소스 가스(또는 반응 가스)의 양보다 제2가스 분사 홀들(180_2)이 분사하는 퍼지 가스의 양이 더 많을 수 있다. 이처럼, 제2가스 분사 홀(180_2)의 크기를 크게 하면, 제2가스 분사 홀(180_2)에서 분사되는 제2가스(예를 들어, 퍼지 가스)의 에어 커튼 역할을 강화시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막증착장치의 일부를 나타내는 도면 이다.
도 2에는 제1가스 분사 홀들(170_2)의 크기가 서로 동일하고, 제2가스 분사 홀들(180_2)의 크기가 서로 동일한 것으로 도시된다. 그러나, 도 3을 참조하면, 제1 내지 제3가스 공급관이 가스 분사기(150_2)에 연결되는 위치로부터 멀어질수록(A방향으로 갈수록), 제1가스 분사 홀들(270_2)과 제2가스 분사 홀들(280_2)의 크기가 커질 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 것처럼, 제1 내지 제3가스 공급관이 가스 분사기(150_2)에 연결되는 위치로부터 멀어질수록(A방향으로 갈수록), 제1가스 분사 홀들(270_2)과 제2가스 분사 홀들(280_2)의 크기가 3개의 단위로 커질 수 있다. 여기에서, 3개의 단위는 단순한 예시일 뿐이고, 커지는 단위의 개수는 달라질 수 있다. 또는, 제1가스 분사 홀들(170_2)과 제2가스 분사 홀들(280_2)의 크기가 하나씩 점진적으로 커질 수도 있다.
제1 내지 제3가스 공급관이 가스 분사기(150_2)에 연결되는 위치와의 거리에 따라, 가스들이 공급되는 압력이 달라진다. 그러므로, 제1 내지 제3가스 공급관이 가스 분사기(150_2)에 연결되는 위치로부터 멀어질수록(A방향으로 갈수록) 제1 및 제2가스 분사 홀들(280_2)의 크기를 크게 함으로써, 각각의 제1 및 제2가스 분사 홀(270_2, 280_2)에서 분사되는 가스의 유량을 일정하게 할 수 있다. 즉, 제1가스 분사 홀들(170_2)은, 실질적으로 서로 동일한 양의 상기 소스 가스(또는 반응 가스)를 분사할 수 있고, 제2가스 분사 홀들(280_2)은, 실질적으로 서로 동일한 양의 퍼지 가스를 분사할 수 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적 실시예가 개시되었다. 여기서 특정 한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막증착장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막증착장치를 아래에서 본 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막증착장치의 일부를 나타내는 도면이다.

Claims (12)

  1. 하나 이상의 피증착 물질이 안착되는 서셉터가 놓여지는 반응 챔버;
    상기 서셉터의 상부에 배치되고, 수직방향의 회전축으로부터 수평방향으로 각각 신장하는 복수개의 가스 분사기들을 구비하고,
    상기 각각의 가스 분사기는,
    상기 가스 분사기의 아래면의 장축 방향으로 소정의 간격을 두고 일렬로 배열되며, 제1가스 또는 제2가스를 각각 분사하는 제1가스 분사 홀들; 및
    상기 제1가스 분사 홀들의 양쪽 옆에 상기 가스 분사기의 아래면의 장축 방향으로 일렬로 배열되고, 제3가스를 각각 분사하는 제2가스 분사 홀들을 구비하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회전축 내부에 형성되며, 상기 복수개의 가스 분사기들로 상기 제1 내 지 제3가스를 각각 공급하는 제1 내지 제3가스 공급관을 더 구비하고,
    상기 제1가스 분사 홀들과 상기 제2가스 분사 홀들의 크기는,
    상기 제1 내지 제3가스 공급관이 상기 가스 분사기들에 연결되는 위치로부터 멀어질수록, 커지는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1가스 분사 홀들은, 서로 동일한 양의 상기 제1가스를 분사하거나 또는 서로 동일한 양의 상기 제2가스를 분사하고,
    상기 제2가스 분사 홀들은, 서로 동일한 양의 상기 제3가스를 분사하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 제1가스 분사 홀들과 상기 제2가스 분사 홀들은,
    상기 제1 내지 제3가스 공급관이 상기 가스 분사기들에 연결되는 위치로부터 멀어질수록, 복수개의 단위로 커지는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제2가스 분사 홀들은,
    상기 제1가스 분사 홀들의 양쪽 옆의 가장자리에, 적어도 1열 이상 씩 배치되는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1가스 분사 홀들은,
    상기 가스 분사기의 아래면의 장축 방향으로 중앙을 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1가스 분사 홀들은,
    상기 제2가스 분사 홀보다 작은 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 각각의 가스 분사기는,
    상기 제1가스 분사 홀들과 상기 제2가스 분사 홀들을 통하여,
    상기 제1가스와 상기 제3가스를 동시에 분사하거나,
    또는 상기 제2가스와 상기 제3가스를 동시에 분사하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 복수개의 가스 분사기들은,
    상기 회전축을 중심으로 방사형으로 신장하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 복수개의 가스 분사기들은,
    상기 제1가스와 상기 제3가스를 각각 분사하는 제1가스 분사기들; 및
    상기 제2가스와 상기 제3가스를 각각 분사하는 제2가스 분사기들을 구비하 고,
    상기 제1가스 분사기들과 상기 제2가스 분사기들은, 교대로 배치되는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
  11. 제9항에 있어서, 상기 복수개의 가스 분사기들은,
    상기 회전축을 중심으로 하여, 수평으로 회전하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1가스는, 소스 가스이고,
    상기 제2가스는, 반응 가스이고,
    상기 제3가스는, 퍼지 가스인 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
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