KR101153245B1 - 화학기상증착장치의 가스공급유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명은 화학기상증착장치의 가스 공급유닛에 관한 것으로, 복수개의 관통홀이 형성되는 제1 모듈 및 상기 제1 모듈의 상측에서 상기 제1 모듈과 제1 공정가스가 수용되는 공간을 형성하고, 상기 제2 공정가스가 수용되는 공간과 제1 공정가스가 수용되는 공간을 격리시키는 제2 모듈을 포함하고, 상기 제2 모듈은 저면에서 연장 형성되어, 상기 복수개의 관통홀 중 일부와 연통하도록 상기 제1 모듈의 상측에 안착되는 복수개의 관로 및 상기 복수개의 관로 하단에 설치되는 실링부재를 포함하여 구성되는 화학기상증착장치의 가스 공급유닛을 제공한다.
본 발명에 의할 경우, 종래에 비해 단순한 제조 방식에 의해 가스 공급유닛을 제조하는 것이 가능한 바, 제조 비용 및 제작 시간을 줄일 수 있는 장점이 있고, 제조 공정에서 일부 위치에 불량이 발생하더라도, 이를 부분 교체 및 분리하여 수리하는 것이 가능한 바, 생산 수율을 개선하는 것이 가능하다.

Description

화학기상증착장치의 가스공급유닛{A GAS SUPPLY UNIT OF A CHEMICAL VAPOR DEPOSITION APPARATUS}

본 발명은 화학기상증착장치의 가스 공급유닛에 관한 것으로, 보다 상세하게는 적어도 하나 이상의 공정가스를 이용하여 박막을 증착시키는 화학기상증착장치의 가스공급유닛에 관한 것이다.

일반적으로, 화학기상증착장치는 반응성이 좋은 공정가스를 챔버에 주입하고, 이를 빛, 열, 플라즈마, 마이크로 웨이브, X-ray 전기장 등을 이용하여 공정가스를 활성화시켜 웨이퍼 상에 양질의 박막을 형성하도록 구성된 장치이다.

최근에는 공정가스로서 유기금속 화합물을 포함한 가스를 이용하는 화학기상증착장치가 사용되고 있다. 이에 의할 경우, 단차 도포성(step coverage)이 우수하고, 기판이나 결정 표면에 손상이 적게 발생하는 장점이 있다. 또한, 증착이 이루어지는 속도가 상대적으로 빨라져 공정시간을 단축시킬 수가 있다. 따라서, 전광판 및 그래픽 등의 영상표시소자 및 강유전물질을 이용하는 메모리 소자의 제작에 활발히 이용되고 있는 실정이다.

일반적으로, 이와 같은 화학기상증착장치는 공정 챔버 내측으로 공정가스를 공급하기 의한 가스 공급유닛을 구비하고, 가스 공급유닛은 공정 챔버 내측 상부에 형성되는 복수개의 분사구를 이용하여 웨이퍼로 공정가스를 공급한다. 그리고, 공급된 공정가스 사이에 반응이 이루어지면서 웨이퍼 상에 증착이 이루어지게 된다. 이때, 복수개의 공정가스가 웨이퍼 상에 도달하기 이전에 반응하는 것을 방지할 할 수 있도록, 가스 공급유닛은 각각의 공정가스가 별개의 유로를 따라 진행하도록 구성된다.

구체적으로, 공정 챔버의 상측에는 각각의 공정가스가 수용되는 복수개의 가스 챔버가 층형 구조로 형성되며, 가스 챔버와 공정 챔버 사이에는 냉각수가 진행할 수 있는 냉각 유로 층을 추가적으로 구비할 수 있다. 그리고, 각각의 가스 챔버는 공정 챔버 내측으로 연장되는 복수개의 미세튜브 구조를 이용하여, 각각의 공정가스를 공급할 수 있다. 이때, 상대적으로 하층에 위치하는 공정 챔버의 미세튜브 구조는 냉각유로 층을 관통하여 공정 챔버로 연결되며, 상대적으로 상층에 위치하는 가스 챔버의 미세튜브 구조는 하층에 형성된 가스 챔버 및 냉각 유로층을 관통하여 공정챔버로 연결된다.

전술한, 종래의 가스공급유닛은 각각의 공정가스가 진행되는 유로가 서로 독립적으로 형성되도록, 복수개의 관통공이 형성되는 플레이트에 복수개의 미세튜브 구조를 복수회에 걸쳐 브레이징 처리하여 제조한다. 따라서, 그 구성이 복잡할 뿐 아니라, 제조시 지나치게 많은 시간과 비용이 소요된다. 그리고, 일체로 제작된 가스공급유닛은 공정공간의 고온 환경으로 인해 하측이 팽창 변형하는 경우 균열이 발생하기 쉽고, 이 경우 이에 대한 위치 파악 및 보수가 불가능한 문제점이 있었다.

본 발명에서는 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있도록, 간소한 공정을 통해 제작 가능한 화학기상증착장치의 가스 공급유닛을 제공하기 위함이다.

또한, 저면에서 소정의 열팽창이 발생하더라도 내부 균열에 의해 파손이 되는 현상을 감소시킬 수 있는 가스 공급유닛을 제공하지 위함이다.

나아가, 소정 위치에서 열팽창이 발생하는 경우에도 균열이 발생할 균열이 발생하는 경우, 가스공급유닛 전체를 교체하는 것이 아니라, 일부를 분리 하여 교체 또는 수리할 수 있는 화학기상증착장치의 가스 공급유닛을 제공하기 위함이다.

상기한 본 발명의 목적은 복수개의 관통홀이 형성되는 제1 모듈 및 상기 제1 모듈의 상측에서 상기 제1 모듈과 제1 공정가스가 수용되는 공간을 형성하고, 상기 제2 공정가스가 수용되는 공간과 제1 공정가스가 수용되는 공간을 격리시키는 제2 모듈을 포함하고, 상기 제2 모듈은 저면에서 연장 형성되어, 상기 복수개의 관통홀 중 일부와 연통하도록 상기 제1 모듈의 상측에 안착되는 복수개의 관로 및 상기 복수개의 관로 하단에 설치되는 실링부재를 포함하여 구성되는 화학기상증착장치의 가스 공급유닛에 의해 달성될 수 있다.

여기서, 상기 실링부재는 폐경로를 갖는 밴드로 구성되며, 상기 복수개의 관로 하단면보다 돌출되도록 설치되어 상기 복수개의 관로와 상기 제1 모듈의 상면 사이의 기밀을 유지하도록 구성되는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 실링부재는 불소 고무(viton) 재질로 이루어지는 것을 이용할 수 있다.

한편, 상기 제1 모듈은 내측에 냉각 유체가 수용되는 공간을 형성하도록 구성될 수 있다.

여기서, 상기 실링부재는 상기 복수개의 관로 하단면에 부착 설치될 수 있다.

또는, 상기 복수개의 관로 하단면에 홈이 형성되고, 상기 실링부재는 상기 홈에 삽입 설치되는 것도 가능하다.

나아가, 상기 복수개의 관로 하단은 외측면 둘레를 따라 단차 형성된 걸림홈이 형성되고, 상기 실링부재는 상기 걸림홈에 끼움 설치될 수도 있다.

한편, 상기한 본 발명의 목적은 복수개의 분사구가 형성되는 제1 플레이트, 상기 제1 플레이트 상측에 설치되며, 상기 복수개의 분사구에 대응되는 복수개의 통공이 형성된 제2 플레이트, 상기 복수개의 분사구와 상기 복수개의 통공을 연결하는 제1 튜브, 상기 제2 플레이트의 상측에서 상기 제2 플레이트와 제1 가스챔버를 형성하고, 제2 가스챔버의 저면을 형성하는 제3 플레이트 그리고, 상기 제3 플레이트의 저면으로 하향 연장되고 상기 제2 플레이트 상면에 안착되어 상기 제1 튜브 중 일부와 연통가능하게 설치되는 제2 튜브를 포함하고, 상기 제2 튜브는 하단에 실링 부재가 고정 설치되어 상기 제1 가스챔버와 기밀을 유지한 상태로 설치되는 화학기상증착장치의 가스 공급유닛에 의해서도 달성될 수 있다.

여기서, 상기 실링부재는 탄성 재질로 이루어진, 오링(O-ring)을 이용하여 구성할 수 있다

본 발명에 의할 경우, 종래에 비해 단순한 제조 방식에 의해 가스 공급유닛을 제조하는 것이 가능한 바, 제조 비용 및 제작 시간을 줄일 수 있는 장점이 있다.

또한, 제조 공정에서 일부 위치에 불량이 발생하더라도, 이를 부분 교체 및 분리하여 수리하는 것이 가능한 바, 생산 수율을 개선하는 것이 가능하다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가스공급유닛을 구비한 화학기상증착장치의 단면을 도시한 단면도,
도 2는 도 1의 가스공급유닛의 단면을 도시한 단면도,
도 3은 도 2에서 가스공급유닛의 분리된 상태를 도시한 단면도,
도 4는 실링부재를 설치하는 다양한 적용예를 도시한 단면도이고,
도 5는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 가스공급유닛의 단면을 도시한 단면도이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화학기상증착장치의 가스 공급유닛에 대하여 구체적으로 설명하도록 한다.

본 실시예에서는 유기 금속 화합물을 포함한 공정가스를 이용하는 화학기상증착장치(Metal Organic Chemical Vapor Deposition Apparatus, 이하 MOCVD)를 예를 들어 설명하도록 한다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 이 이외에도 복수개의 공정가스를 반응시켜 증착공정을 수행하는 각종 화학기상증착장치에 적용될 수 있음을 앞서 밝혀둔다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가스공급유닛을 구비한 화학기상증착장치의 단면을 도시한 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 화학기상증착장치(1)는 공정 챔버(10), 서셉터(susceptor; 20), 그리고 서셉터 방향으로 제1, 제2 공정가스를 공급하는 가스공급유닛(100)을 포함하여 구성될 수 있다.

우선, 공정 챔버(10)는 화학 기상장치(1)의 몸체를 형성하며, 내측에 웨이퍼(wafer)의 증착 공정이 진행되는 공간을 제공한다. 이때, 공정 챔버(10)는 증착효율을 높일 수 있도록 능동적으로 제어되는 가스 유로를 제외하고는, 외부와 기밀 상태를 유지할 수 있도록 형성될 수 있다. 그리고, 공정 내용에 따른 내부 공간의 분위기를 효과적으로 제어할 수 있도록, 공정 챔버(10)의 벽체는 단열성이 우수한 재질로 구성되는 것이 바람직하다.

한편, 서셉터(20)는 공정 챔버(10)의 내부 공간에 설치된다. 서셉터(20) 상면에는 웨이퍼가 안착되기 위한 복수개의 안착부(미도시)가 형성될 수 있다. 여기서 안착부는 웨이퍼의 크기에 대응되는 형상으로 구성되며, 서셉터(20) 상면으로부터 하향으로 단차 형성되어, 각각의 웨이퍼가 상기 안착부에 안착/수용되도록 구성될 수 있다.

그리고, 상기 서셉터(20)는 서셉터 지지부(30)에 의해 지지되도록 설치될 수 있다. 이때 서셉터 지지부(30)는 공정 챔버(10) 하측에 구비되는 구동축(40)과 연결 설치될 수 있다. 이때, 상기 구동축(40)은 모터(motor; 미도시)와 연결 설치되어, 모터의 회전력을 이용하여 서셉터 지지부(30) 및 서셉터(20)를 회전시키도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 구동축(40)을 승강 가능하게 구성하여, 공정 내용에 따라 서셉터 지지부(30) 및 서셉터(20)를 승강하도록 구성하는 것도 가능하다.

그리고, 서셉터(20)의 하측에는 서셉터(20)의 상면을 가열하기 위한 히터(heater; 50)를 구비할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 히터(50)는 서셉터 지지부(30)의 내측에 구비될 수 있으며, 서셉터(20) 상면의 온도를 균일하게 제어하도록 구성할 수 있다. 따라서, 증착 공정 단계에 따라 히터(50)를 제어하여 서셉터(20) 상에서 증착 공정 등이 원활하게 진행될 수 있도록 공정 분위기를 조성하는 것이 가능하다.

한편, 가스공급유닛(100)은 외부의 가스 공급원(미도시)과 연결되어 공정 챔버(10)의 내측 공간으로 공정 가스를 공급할 수 있다. 본 실시예에 따른 화학기상증착장치(1)는 복수개의 공정가스가 반응하여 증착이 진행되는 바, 가스공급유닛(100)은 적어도 하나 이상의 공정가스를 공급하며, 본 실시예에서는 제1 공정가스(G1) 및 제2 공정가스(G2)를 공급하는 가스공급유닛(100)을 예를 들어 설명하도록 한다.

본 실시예에서는 전술한 바와 같이, 유기금속 화합물을 이용하는 MOCVD를 이용하여 설명하고 있는 바, 제1 공정가스(G1)는 5족 화합물을 포함하는 가스로 구성하고, 제2 공정가스(G2)는 3족 화합물을 포함하는 가스로 구성할 수 있다. 구체적으로, 제1 공정가스(G1)는 암모니아(NH3) 소스를 포함하는 가스를 이용하고, 제2 공정가스(G2)는 트리메틸갈륨(TMGa) 소스를 포함하는 가스를 이용할 수 있다. 다만, 이는 일 실시예로서 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 공정 설계 및 공정 단계에 따라 다양한 종류의 가스를 이용하여 공정을 구성하는 것도 가능하다. 나아가, 가스공급유닛은 제1, 제2 공정가스 이외에도 별도의 불활성 가스를 공급하기 위한 가스 공급라인을 구비하는 것도 가능하나, 이에 대한 설명은 편의상 생략하도록 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 가스공급유닛(100)은 서셉터(20)의 상측에 형성되어, 서셉터(20) 방향으로 제1, 제2 공정가스를 분사하도록 구성될 수 있다. 그리고, 제1, 제2 공정가스는 히터(50)에 의해 가열된 서셉터(20)의 상측에서 반응이 일어나면서 증착이 이루어지게 된다.

이때, 제1, 제2 공정가스가 서셉터(20) 상면에 도착하기 이전에 상호 반응이 발생되는 것을 방지하기 위하여, 가스공급유닛(100)은 제1, 제2 공정가스가 각각 독립된 유로를 따라 격리된 상태에서 이동한 후, 공정 챔버(10) 내측으로 공급되도록 설계할 수 있다. 그리고, 서셉터(20) 상에 안착되는 모든 웨이퍼에 균일한 증착 조건을 제공할 수 있도록, 가스공급유닛(100)은 서셉터(20) 상으로 제1, 제2 공정가스를 균일하게 분포하도록 분사할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

도 2는 도 1의 가스공급유닛의 단면을 도시한 단면도이고, 도 3은 도 2에서 가스공급유닛의 분리된 상태를 도시한 단면도이다. 이하에서는, 도 2 및 도 3을 참고하여, 본 발명에 따른 화학기상증착장치의 가스공급유닛을 더욱 구체적으로 설명하도록 한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 가스공급유닛(100)은 외부의 가스 공급원으로부터 공정가스가 유입된다. 이때, 제1, 제2 공정가스(G1, G2)는 별도의 공급 유로를 형성한다. 그리고, 가스공급유닛(100)은 제1 공정가스(G1)가 수용되는 제1 가스챔버(103) 및 제2 공정가스(G2)가 수용되는 제2 가스챔버(104)가 구비되어, 제1, 제2 공정가스가 별도로 수용된다.

그리고, 가스공급유닛(100)에 수용되는 각각의 공정가스는 가스 공급유닛의 저면에 형성되는 복수개의 분사구(111)를 통해 공정 공간으로 분사될 수 있다. 그리고, 서셉터(20) 상면으로 공정가스를 공급할 수 있도록, 가스 공급유닛(100)의 저면은 서셉터(20) 상면에 대응되는 크기 및 형상으로 이루어질 수 있다. 이 때, 가스 공급유닛(100) 저면에 형성되는 복수개의 분사구(111)는 제1 공정가스를 분사하는 제1 분사구(111a) 및 제2 공정가스를 분사하는 제2 분사구(111b)로 구분되어 형성되며, 제1, 제2 분사구는 각각 가스 공급유닛의 저면에 균일하게 분포된다.

따라서, 가스 공급유닛(100)은 제1 가스챔버(103) 및 제2 가스챔버(104)가 저면의 상측으로 층형 구조를 형성하며, 제1, 제2 분사구(111a, 111b)는 미세한 직경을 갖는 튜브 구조에 의해 각각 제1, 제2 가스챔버(103, 104)와 연통가능하게 설치될 수 있다. 이때, 가스 챔버를 공정 챔버의 고온 환경으로부터 격리시키기 위해, 가스 챔버와 저면 사이에 냉각수 또는 냉각기체 등의 냉각 유체가 수용되어 이동할 수 있는 냉각유로(105)가 형성되는 것이 바람직하다.

이와 같이 층형 구조를 갖는 가스 공급유닛(100)의 경우, 공정 가스의 공급 경로를 형성하는 미세 튜브 구조가, 냉각 유로층 또는 가스 챔버를 통과하도록 형성된다. 이때, 각각의 공정가스가 공급되는 유로는 다른 공정가스의 챔버 또는 냉각유로로 누설이 발생하지 않도록 기밀을 유지도록 형성되는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명에서는 가스공급유닛(100)을 단위 모듈별로 제조하여 적층시키고, 공정 가스의 진행 경로에 해당하는 이음매 부분은 별도의 실링부재(136)를 설치하여 기밀을 유지하도록 구성할 수 있다.

구체적으로, 본 발명에 의한 화학기상증착장치의 가스 공급유닛(100)은, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 모듈(101) 및 제2 모듈(102)을 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 제1 모듈(101)은 저면에 분사구(111)를 포함하는 하부구조를 형성하며, 제2 모듈(102)은 제1 모듈(101)의 상측에서 제1 가스챔버(103)와 제2 가스챔버(104)를 격리시키는 구조로 구성될 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 제1 모듈(101)은 제1 플레이트(110) 및 제2 플레이트(120)를 포함하여 구성될 수 있다. 제1 플레이트(110)는 제1 모듈(101)의 저면에 해당하며, 공정 공간으로 노출되어 공정가스가 분사되는 분사구(111)가 형성된다. 그리고, 제2 플레이트(120)는 제1 모듈(101)의 상면에 해당하며, 제1 가스챔버(103)의 저면을 형성한다.

이때, 제1 플레이트(110) 및 제2 플레이트(120)는 소정 간격 이격 설치된다. 그리고, 제1 플레이트(110) 및 제2 플레이트(120) 사이로 전술한 냉각 유로(105)가 형성되는 것이 바람직하다.

제1 플레이트(110)에는 복수개의 분사구(111)가 형성되고, 제2 플레이트(120)에는 제1 플레이트(110)의 분사구(111)와 대응되는 위치에 복수개의 제1 통공(121)이 형성될 수 있다. 그리고, 제1 플레이트(110)의 분사구(111)와 제2 플레이트(120)의 제1 통공(121)은 복수개의 제1 튜브(115)에 의해 각각 연결된다. 따라서, 제1 모듈(101)은 제1 튜브(115)에 의해 몸체를 관통하는 복수개의 관통홀(115)이 형성되고, 공정가스는 관통홀(115)을 따라 공급되어 분사구(111)를 통해 공정 공간으로 분사된다.

여기서, 복수개의 관통홀(115)은 제1 공정가스(G1)가 공급되는 경로를 형성하는 제1 관통홀(115a) 및 제2 공정가스(G2)가 공급되는 경로를 형성하는 제2 관통홀(115b)을 포함하여 구성될 수 있다. 그리고, 전술한 바와 같이 복수개의 분사구(111)는 제1 분사구(111a) 및 제2 분사구(111b)를 포함하여 구성되며, 제1 분사구(111a)는 제1 관통홀(115a)의 하단에 형성되고, 제2 분사구(111b)는 제2 관통홀(115b)의 하단에 형성된다.

이때, 제1 모듈(101)의 제1 튜브(115)는 제1 플레이트(110)와 제2 플레이트(120) 사이에 브레이징 공정에 의해 설치될 수 있다. 이 경우, 제1 튜브(115)의 이음매에서 공정가스가 누설되는 것을 방지할 수 있다. 다만, 이러한 브레이징에 의한 제조 방식은 일 예이며, 이 외에도 다양한 제조 방식을 이용하여 제1 모듈을 제조 할 수 있다.

한편, 제2 모듈(102)은 제1 모듈(101)의 상측에 설치된다. 제2 모듈(102)은 제3 플레이트(130) 및 제3 플레이트(130)로부터 하향 연장되는 복수개의 관로(135)를 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 제3 플레이트(130)는 제1 가스챔버(103) 및 제2 가스챔버(104)를 구획하는 격벽의 역할을 수행한다. 즉, 제3 플레이트(130)는 제1 모듈(101)과 제2 모듈(102) 결합시, 제2 플레이트(120)와 함께 제1 공정가스(G1)를 수용하는 제1 가스챔버(103)를 형성한다. 그리고, 제3 플레이트(130)는 제2 공정가스(G2)가 수용되는 제2 가스챔버(104)의 저면을 형성하여, 상측에 구비되는 제4 플레이트(140)와 함께 제2 공정가스(G2)가 수용되는 제2 가스챔버(104)를 형성한다.

제3 플레이트(130)에는 복수개의 제2 통공(131)이 형성된다. 그리고, 제2 튜브(135)가 각각의 제2 통공(131)과 연통하면서 하측으로 연장되도록 설치되어, 복수개의 관로(135)를 형성한다. 이때, 제3 플레이트(130)와 복수개의 관로(135)의 이음매 부분에서 기밀을 유지할 수 있도록 브레이징 공정을 이용하여 제조하는 것이 가능하다. 다만, 이는 일예로서, 이 이외에도 다양한 성형방법을 이용하여 제조할 수 있다.

이와 같이, 본 실시예에 따른 가스 공급유닛(100)은 제1 모듈(101) 상측에 제2 모듈(102)을 설치하는 방식으로 적층 구조를 형성한다. 그리고, 전술한 바와 같이, 제1 모듈(101)과 제2 모듈(102) 사이에서 제1 가스챔버(103)가 형성되며, 제1 가스챔버(103) 상측에 제2 가스챔버(104)가 형성된다. 이때, 제2 모듈(102)은 제4 플레이트와 함께 하나의 모듈로 구성되어 내측에 제2 가스챔버(104)가 구비되는 구조로 구성될 수도 있고, 제2 가스챔버(104)의 저면을 구성하며 별도의 모듈과 함께 제2 가스챔버(104)를 형성하는 구조로 구성되는 것도 가능하다.

이때, 제2 모듈(102)의 복수개의 관로(135)는 제1 모듈(101)의 제2 관통홀(115b)과 연통되도록 설치된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제2 모듈(102)의 관로 직경은 제2 관통홀(115b)의 직경보다 크게 형성되며, 각각의 관로(135) 단부가 제1 모듈(101) 상면에 형성된 제2 관통홀(115b) 상측 개구를 덮을 수 있도록 상기 제1 모듈(101)의 상면에 안착되는 것이 바람직하다. 이때, 도면에는 도시되지 않았으나, 제1 모듈(101) 상면에는 제2 관통홀(115b) 주변을 따라 각각의 관로(135) 단부가 안착되는 안착홈(미도시)이 형성되는 것도 가능하다.

따라서, 제2 가스챔버(104)에 수용되는 제2 공정가스(G2)는 제2 모듈(102)의 관로를 거쳐, 제1 모듈(101)의 제2 관통홀(115b)을 통과한 후, 제2 분사구(111b)를 통하여 공정 공간으로 분사된다. 그리고, 제1 가스챔버(103)에 수용되는 제1 공정가스(G1)는 제1 모듈(101)의 제1 관통홀(115a)을 통해 제1 분사구(111a)로 분사된다.

이때, 복수개의 관로(135) 단부에는 별도의 실링부재(136)가 설치되는 것이 바람직하다. 제1 모듈(101)과 제2 모듈(102) 결합시, 실링부재(136)는 관로(135)의 단부와 제2 플레이트(120) 상면 사이에서 가압 설치된다. 따라서, 제2 공정가스(G2)가 관로(135) 단부와 제1 모듈의 상면의 이음매를 통하여 제1 가스챔버(103)로 누설되는 것을 방지할 수 있다.

실링부재(136)는 관로(135)의 하단을 둘러싸는 방식으로 설치될 수 있도록, 폐경로를 갖는 밴드형상의 부재로 구성될 수 있다. 그리고, 가압된 상태에서 외부와의 기밀을 유지할 수 있도록 소정의 탄성을 갖는 재질로 구성되는 것이 바람직하다.

본 실시예의 실링부재(136)는 불소 고무(viston) 재질로 구성되는 오링(O-ring)을 이용할 수 있다. 다만, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 페이스트 형태의 실링 물질을 관로 하단부에 도포하여 실링 부재를 구성하는 것도 가능하며, 이 이외에도 다양한 재질 또는 다양한 형태의 부재를 이용하여 실링부재를 구성할 수 있다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이 본 실시예에서는 실링부재(136)를 접착제 등을 이용하여 제2 모듈(102)의 하단에 부착시키는 방식으로 설치할 수 있다. 다만, 이 이외에도 다양한 방식을 이용하여 실링부재를 제2 모듈의 관로에 설치하는 것이 가능하다.

도 4는 실링부재를 설치하는 다양한 적용예를 도시한 단면도이다. 도 4의 a에 도시된 바와 같이, 관로(135)의 하단면에는 소정의 홈(135a)이 설치되고, 실링부재(136)를 하단면의 홈(135a)을 따라 삽입하는 방식으로 설치하는 것도 가능하다. 또는 도 4의 b에 도시된 바와 같이, 밴드 형상을 갖는 실링부재(136)의 탄성력을 이용하여 관로(135) 하단의 둘레를 따라 캡을 씌우는 것과 같이 끼움 설치하는 것도 가능하다. 나아가, 도 4의 c에 도시된 바와 같이, 제2 플레이트(120)의 상면에 소정의 홈을 마련하여 실링부재(136)를 설치한 후 실링부재의 위치에 대응되도록 관로를 안착시키는 것도 가능하다.

이와 같이, 본 실시예의 경우, 가스 공급유닛(100)은 각각의 모듈을 별도로 제작하여 이를 조립하는 형태로 구성되는 바, 제조 공정을 단순화시키는 것이 가능하다. 그리고, 관로(135)의 하단에 설치된 실링부재(136)를 이용하여 공정가스가 통과하는 이음매의 기밀을 유지시킬 수 있다. 나아가, 하측 모듈과 상측모듈이 브레이징 공정 없이 서로 안착된 상태에서 조립되는 바, 하측 모듈에 팽창 변형이 발생하더라도 결합 부위에서 균열이 발생하는 현상을 최소화시킬 수 있으며, 나아가 일측 모듈에 균열이 발생하는 경우에도 이를 부분 교체하여 사용하는 것이 가능하다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 가스공급유닛을 설명하도록 한다.

도 5는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 가스공급유닛의 단면을 도시한 단면도이다. 이하에서는 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가스공급유닛(100)을 설명하도록 한다. 다만, 설명의 중복을 피하기 위해, 제1 실시예와 동일하거나 극히 유사한 내용에 대해서는 설명을 생략하도록 한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 가스 공급유닛(100) 또한 제1 모듈(101) 및 제2 모듈(102)을 포함하여 구성된다. 제1 모듈(101)은 가스 공급유닛(100)의 하부 구조를 형성하고, 제2 모듈(102)은 제1 모듈(101)의 상측에 설치되어 제1 가스챔버(103)를 형성한다. 그리고, 제2 모듈(102)의 상측에는 제4 플레이트(140)가 설치되어 제2 가스챔버(104)를 형성한다. 여기서는 설명의 편의상 제4 플레이트를 제2 가스모듈과 다른 별도의 부재로 설명하나, 하나의 모듈을 구성하도록 제조하는 것도 물론 가능하다.

여기서, 제2 모듈(102)의 복수개의 관로(135)는 하측으로 연장되어, 제2 플레이트(120)의 상면에 형성된다. 이때, 관로(135)의 하단면은 내측 개구와 인접한 부분이 외측면과 인접한 부분보다 돌출 형성되도록 구성되고, 하단 외측 둘레를 따라 걸림턱(135b)이 형성될 수 있다. 그리고, 제2 플레이트(120) 상면에는 제2 관통홀(115b) 주변을 따라 삽입홈(122)이 형성된다. 따라서, 제2 모듈(102) 설치시 관로의 돌출된 하단은 삽입홈에 삽입 설치되고, 걸림턱(135b)은 상면에 삽입홈(122) 외측의 상면에 걸린 상태로 안착된다.

한편, 본 실시예에서도 관로(135) 하단에 실링부재(136)가 형성되는 것이 바람직하다. 이때, 실링부재(136)는 제1 실시예와 마찬가지로 불소 고무(viston) 재질의 오링(O-ring)을 이용할 수 있다. 실링부재(136)는 상기 걸림턱(135b)에 끼움되어 관로(135) 하단을 둘러싸도록 형성된다. 따라서, 제2 모듈(102) 설치시 관로(135)의 돌출된 하단이 삽입홈(122)에 삽입되면, 실링부재(136)는 걸림턱(135b)과 제2 플레이트(120)의 상면에서 가압 설치되어, 관로(135)와 제2 관통홀(115b)의 이음매 부분의 기밀을 유지한다.

한편, 전술한 바와 같이, 가스공급유닛(100)의 플레이트는 공정 공간의 고온 환경으로 인해 하측에서 팽창 변형이 발생하기도 하고, 자체 하중에 의해 처짐 등의 변형이 발생할 수도 있다. 특히, 이러한 변형은 각각의 플레이트 중심부에서 특히 심하게 발생하게 되고, 이러한 변형으로 인해 각각의 플레이트와 튜브의 연결부에서 균열이 발생하는 문제가 발생할 수 있다.

따라서, 본 실시예에서는 플레이트 처짐을 방지하기 위한 처짐 방지부(150)를 구비할 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 처짐 방지부(150)는 플레이트를 지지하도록 설치되는 지지부(151) 및 지지부(151)와 연결 설치되는 고정축(152)을 포함하여 구성된다.

고정축(152)의 일측은 변형 발생 가능성이 적은 가스 공급유닛의 상측에 설치되고, 타측은 지지부(151)와 연결되도록 설치된다. 지지부(151)는 처짐 등의 변형 발생이 예상되는 플레이트에 설치된다. 따라서, 지지부(151)는 고정축(152)과 연결되어 일정한 위치를 유지하는 바, 플레이트에 열적 팽창이 발생하거나 자중이 지속적으로 가해지는 경우에도 이를 지지하여 처짐이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

구체적으로, 본 실시예의 지지부(151)는 열 변형에 의한 처짐 가능성이 높은 제1 플레이트(110) 및 제2 플레이트(120)를 지지하도록 설치된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 지지부(151)는 바 형상의 부재로 구성되며, 제1 플레이트(110) 및 제2 플레이트(120)와 브레이징 공정에 의해 일체로 형성된다. 다만, 이는 일 예로서, 지지부가 제1 플레이트 하나만을 지지하도록 설치하는 것도 가능하며, 플레이트와 일체로 형성되는 것이 아니라 플레이트 하측에서 플레이트를 지지하는 형상으로 구성되는 등 다양하게 응용하여 실시할 수 있다.

한편, 본 실시예에서는 고정축(152)의 일단은 열 변형이 가장 적을 것으로 예상되는 제4 플레이트(140)의 상측에 고정되도록 설치된다. 도 5에 도시된 바와 같이 고정축(152)은 제3 플레이트(130) 및 제4 플레이트(140)를 관통하여 설치되며, 제4 플레이트(140)의 상면에서 볼트와 나사 결합되어 고정 설치될 수 있다. 그리고, 고정축(152)의 타단은 전술한 바와 같이 지지부(151)와 연결된다. 따라서, 고정축(152)은 지지부(151)의 위치를 고정시키고, 지지부(151)가 지지하고 있는 제1 플레이트(110) 및 제2 플레이트(120)의 처짐 현상을 방지할 수 있다.

이때, 고정축(152)의 외측에는 제1 모듈(101) 및 제2 모듈(102)의 간격을 조절할 수 있는 간격 조절부(160)가 형성될 수 있다. 간격 조절부(160)는 고정축(152)을 따라 승강 가능하게 설치된다. 그리고, 제2 모듈(102)의 상면에 안착된 상태에서 고정축(152)을 따라 승강하면서 제2 모듈(102)의 상면을 가압하여 제2 모듈의 위치를 조절할 수 있다.

전술한 바와 같이, 제2 모듈(102)의 관로(135) 단부와 제1 모듈(101) 상면 사이에는 실링부재(136)가 형성된다. 이때, 제2 모듈(102)을 제1 모듈(101)의 상면에 안착된 상태에서 외측의 프레임(미도시)에 고정시키더라도, 실링부재(136)의 탄성 반발력에 의해 제2 모듈(102) 중심이 상측으로 휘는 현상이 발생할 수 있다. 또는, 제2 모듈(102)이 제1 모듈(101) 상면에 안착되어 자중에 의해 실링부재(136)를 가압하더라도 실링부재(136)가 충분하게 가압되지 않아 제2 공정가스(G2)가 누설될 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는 간격 조절부(160)를 이용하여 제2 모듈(102)을 가압하는 방식으로 제2 모듈(102)의 위치를 조절하는 바, 제1 모듈(101)과 제2 모듈(102)의 간격을 조절함과 동시에 제2 모듈(102)이 실링부재를 충분히 가압하여 기밀 상태를 더욱 개선할 있는 것이다.

구체적으로, 본 실시예에서는, 도 5에 도시된 바와 같이, 고정축(152)은 제3 플레이트(130)를 관통하는 부위에 외면을 따라 나사산이 형성된다. 간격 조절부(160)는 나사산을 따라 승강 가능하게 설치되는 볼트 부재로 구성된다. 따라서, 나사산을 따라 승강하면서 제3 플레이트(130)의 상면을 가압하면서 제2 플레이트(120)와의 간격을 조절할 수 있다.

다만, 간격 조절부(160)에 의해 제3 플레이트(130)가 지나치게 가압되는 경우 제2 모듈의 관로(135)가 파손되는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 제3 플레이트(130)의 하측에 고정축(152)으로부터 돌출 형성되는 스페이서(161)를 구비하여, 제3 플레이트(130)가 간격 조절부(160)에 의해 일정 크기 이상으로 가압되는 것을 방지하도록 구성하는 것이 바람직하다.

이와 같이 본 실시예에 의할 경우, 분리된 모듈 및 실링 부재를 이용하여 간단하게 제작할 수 있는 화학기상증착장치의 가스 공급유닛을 제공함과 동시에, 실링 부재에 의한 기밀 구조를 더욱 개선시킬 수 있는 장점이 있다.

Claims (11)

1. 복수개의 관통홀이 형성되는 제1 모듈; 및
   상기 제1 모듈의 상측에서 상기 제1 모듈과 제1 공정가스가 수용되는 공간을 형성하고, 제2 공정가스가 수용되는 공간과 제1 공정가스가 수용되는 공간을 격리시키는 제2 모듈;을 포함하고,
   상기 제2 모듈은 저면으로 연장 형성되어 상기 복수개의 관통홀 중 일부와 연통하도록 상기 제1 모듈의 상면에 안착되는 복수개의 관로를 포함하고,
   상기 복수개의 관로 단부에는 상기 제1 모듈의 상면과 기밀을 유지시키는 실링부재가 구비되며,
   상기 제1 모듈과 제2 모듈 사이의 간격을 조절하여 상기 실링부재를 가압하는 간격조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치의 가스 공급유닛.
2. 제1항에 있어서,
   상기 실링부재는 폐경로를 갖는 밴드로 구성되는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치의 가스 공급유닛.
3. 제1항에 있어서,
   상기 실링부재는 불소 고무(viton) 재질로 구성되는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치의 가스 공급유닛.
4. 제1항에 있어서,
   상기 실링부재는 상기 복수개의 관로 하단면에 부착 설치되는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치의 가스 공급유닛.
5. 제1항에 있어서,
   상기 복수개의 관로 하단면에 홈이 형성되고, 상기 실링부재는 상기 홈에 삽입 설치되는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치의 가스 공급유닛.
6. 제1항에 있어서,
   상기 복수개의 관로 하단은 외측면 둘레를 따라 단차 형성된 걸림홈이 형성되고, 상기 실링부재는 상기 걸림홈에 끼움 설치되는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치의 가스 공급유닛.
7. 삭제
8. 제1항에 있어서,
   상기 간격 조절부는 제2 모듈을 관통하도록 형성되는 고정축을 따라 승강 가능하게 설치되고, 상기 제2 모듈의 상면을 가엽하여 상기 제1 모듈과 제2 모듈 사이의 간격을 조절하는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치의 가스 공급유닛.
9. 복수개의 분사구가 형성되는 제1 플레이트;
   상기 제1 플레이트 상측에 설치되며, 상기 복수개의 분사구에 대응되는 복수개의 통공이 형성된 제2 플레이트;
   상기 복수개의 분사구와 상기 복수개의 통공을 연결하는 제1 튜브;
   상기 제2 플레이트의 상측에서 상기 제2 플레이트와 제1 가스챔버를 형성하고, 제2 가스챔버의 저면을 형성하는 제3 플레이트; 그리고,
   상기 제3 플레이트의 저면으로 하향 연장되고, 상기 제2 플레이트 상측에 안착되어 상기 제1 튜브 중 일부와 연통가능하게 설치되는 제2 튜브;를 포함하고,
   상기 제2 튜브는 하단에 실링 부재가 고정 설치되어 상기 제1 가스챔버와 기밀을 유지한 상태로 설치되며,
   상기 제2 플레이트와 제3 플레이트 사이의 간격을 조절하여, 상기 실링부재를 가압하는 간격조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치의 가스 공급유닛.
10. 제9항에 있어서,
    상기 실링부재는 탄성 재질로 이루어진, 오링(O-ring)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치의 가스 공급유닛.
11. 삭제

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