KR101207235B1 - 화학기상증착장치의 가스공급유닛 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 화학기상증착장치의 가스 공급유닛에 관한 것으로, 냉각 매채의 유로를 형성하는 냉각 챔버, 상기 냉각 챔버의 상측에 형성되는 제1 가스 챔버, 상기 제1 가스 챔버의 상측에 형성되는 제2 가스 챔버 그리고, 상기 냉각 챔버, 상기 제1 가스 챔버 및 상기 제2 가스 챔버를 관통하도록 형성되어, 하단이 상기 냉각 챔버의 저면에 고정 설치되는 처짐 방지부를 포함하는 화학기상증착장치의 가스공급유닛에 의해 달성될 수 있다.
본 발명에 의할 경우, 종래에 비해 단순한 제조 방식에 의해 가스 공급유닛을 제조하는 것이 가능한 바, 제작 비용 및 제작 시간을 줄일 수 있는 장점이 있고, 제조 공정에서 일부 위치에 불량이 발생하더라도, 이를 부분 교체하거나 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 매우 복잡하여 지나치게 많은 시간과 비용이 소요되는 문제가 있었다. 또한, 가스공급유닛의 저면이 공정 공간의 고온 환경으로 노출되고 저면의 자중 및 냉각 유체의 자중이 지속적으로 작용하기 때문에, 소정 기간 사용하는 경우 저면의 중심측에서 처짐이 발생하는 문제가 있었다.
본 발명에서는 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있도록, 간소한 공정을 통해 제작 가능한 화학기상증착장치의 가스공급유닛을 제공하기 위함이다.
또한, 저면에서 처짐이 발생하는 현상을 방지할 수 있는 화학기상장치의 가스공급유닛을 제공하기 위함이다.
전술한 본 발명의 목적은, 냉각 유체의 유로를 형성하는 냉각 챔버, 상기 냉각 챔버의 상측에 형성되는 제1 가스 챔버, 상기 제1 가스 챔버의 상측에 형성되는 제2 가스 챔버 그리고, 상기 냉각 챔버, 상기 제1 가스 챔버 및 상기 제2 가스 챔버를 관통하도록 형성되어, 하단이 상기 냉각 챔버의 저면에 고정 설치되는 처짐 방지부를 포함하고, 상기 제1 가스 챔버 및 상기 제2 가스 챔버는 각각 복수개의 튜브가 설치되어, 상기 냉각 챔버의 저면으로 제1 공정가스 및 제2 공정가스를 공급하는 화학기상증착장치의 가스공급유닛에 의해 달성될 수 있다.
여기서, 상기 처짐 방지부는 상기 냉각 챔버의 저면에 고정 설치되는 지지부 및 일단이 상기 제2 가스 챔버 상측에 고정되고 타단이 상기 지지부와 연결되는 고정축을 포함하도록 구성될 수 있다.
그리고, 상기 고정축은 상기 냉각 챔버의 상면, 상기 제1 가스 챔버의 상면 또는 상기 제2 가스 챔버의 상면 중 어느 하나를 하측에서 지지하도록 외측 방향으로 돌출 형성되는 적어도 하나의 스페이서를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
나아가, 상기 고정축에 결합되는 적어도 하나의 고정부재를 더 포함하고, 상기 고정부재는 상기 스페이서에 의해 지지되는 상기 냉각 챔버의 상면, 상기 제1 가스 챔버의 상면 또는 상기 제2 가스 챔버의 상면 중 어느 하나의 상측에 설치되도록 구성될 수 있다.
여기서, 상기 고정축은 복수개의 링크가 일렬로 결합되어 구성되고, 상기 복수개의 링크는 상기 냉각 챔버의 상면, 상기 제1 가스 챔버의 상면 또는 상기 제2 가스 챔버의 상면 중 어느 하나를 하측에서 지지하도록 외측 방향으로 돌출 형성되는 스페이서를 각각 구비하도록 구성하는 것도 가능하다.
여기서, 상기 처짐방지부는 일단이 상기 제1 가스챔버 또는 제2 가스챔버와 연결되고, 타단이 상기 냉각 챔버의 저면으로 개구되는 유로를 구비하는 것이 더욱 바람직하다.
한편, 전술한 본 발명의 목적은 복수개의 분사구가 형성되는 제1 플레이트, 상기 제1 플레이트의 상측에 설치되며 상기 제1 플레이트와 냉각 챔버를 형성하는 제2 플레이트, 상기 제2 플레이트의 상측에 설치되며 상기 제2 플레이트와 제1 가스챔버를 형성하는 제3 플레이트, 상기 제3플레이트의 상측에 설치되며 상기 제3 플레이트와 제2 가스챔버를 형성하는 제4플레이트 그리고, 일단이 상기 제1 플레이트에 설치되며 타단이 상기 제2 플레이트, 상기 제3 플레이트 또는 상기 제4 플레이트에 연결되도록 설치되는 처짐 방지부를 포함하는 화학기상증착장치의 가스공급유닛에 의해 달성되는 것도 가능하다.
여기서, 상기 처짐 방지부는 상기 제1 플레이트에 고정 설치되는 지지부 및 상기 지지부와 연결되어 상향으로 연장 형성되는 고정축을 포함하여 구성될 수 있다.
다만, 상기 지지부는 상기 제1 플레이트 및 상기 제2 플레이트와 일체로 형성되도록 구성할 수도 있다.
한편, 상기 고정축은 상기 제2 플레이트, 상기 제3 플레이트 또는 상기 제4 플레이트 중 어느 하나의 하측을 지지할 수 있도록, 외측으로 돌출 형성되는 스페이서를 포함하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 고정축에 나사 결합되고, 상기 스페이서에 의해 지지되는 상기 제1 플레이트 상기 제2 플레이트 또는 상기 제3 플레이트 중 어느 하나의 상면을 가압하도록 설치되는 고정부재를 더 포함하도록 구성될 수 있다.
본 발명에 의할 경우, 종래에 비해 단순한 제조 방식에 의해 가스 공급유닛을 제조하는 것이 가능한 바, 제작 비용 및 제작 시간을 줄일 수 있는 장점이 있다.
또한, 제조 공정에서 일부 위치에 불량이 발생하더라도, 이를 부분 교체하거나 분리하여 수리하는 것이 가능한 바, 생산 수율을 개선하는 것이 가능하다.
도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 화학기상장치의 단면을 도시한 단면도,
도 2는 도 1의 가스공급유닛의 단면을 도시한 단면도,
도 3은 도 2의 A부분을 확대 도시한 단면도,
도 4는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 가스공급유닛의 처짐 방지부를 도시한 단면도,
도 5는 본 발명의 바람직한 제3 실시예에 따른 가스공급유닛의 처짐 방지부를 도시한 단면도이고,
도 6은 본 발명의 바람직한 제4 실시예에 따른 가스공급유닛의 처짐 방지부를 도시한 단면도이다.
이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화학기상장치의 가스공급유닛에 대하여 구체적으로 설명한다.
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 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 분사하는 것이 바람직하다.
도 2는 도 1의 가스공급유닛(100)의 단면을 도시한 단면도이다. 이하에서는, 도 2를 참고하여, 본 발명에 따른 화학기상증착장치의 가스공급유닛(100)을 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, 가스공급유닛(100)의 저면은 서셉터(20) 상면에 대응되는 크기 및 형상으로 이루어질 수 있다. 이 때, 가스공급유닛(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 분사유닛은 제1 가스챔버(103) 및 제2 가스챔버(104)가 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 열적으로 격리시키기 위해, 가스 챔버와 저면 사이에 냉각수 또는 냉각기체 등의 냉각 유체가 수용되어 이동할 수 있는 냉각 챔버(105)가 형성되는 것이 바람직하다.
이와 같이 층형 구조를 갖는 가스 공급유닛의 경우, 공정 가스의 공급 경로를 형성하는 미세 튜브 구조가, 냉각 유로층 또는 가스 챔버를 통과하도록 형성되 수 있다. 다만, 제2 가스챔버와 연통되는 튜브구조가 제1 가스챔버 및 냉각 챔버를 관통하도록 제조할 경우, 다수회의 브레이징 공정이 요구되는 바 시간 및 비용의 낭비를 초래할 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 가스공급유닛(100)을 단위 모듈별로 제조한 후 이를 조립하되, 추가적인 브레이징 공정 없이 이를 적재하는 형태로 가스공급유닛을 제조하는 것이 가능하다.
구체적으로, 본 발명에 의한 화학기상처리장치의 가스공급유닛(100)은 제1 모듈(101) 및 제2 모듈(102)을 포함하는 복수개의 단위 모듈로 구성될 수 있다. 여기서 제1 모듈(101)은 저면에 분사구(111)를 포함하는 하부 구조를 형성하며, 제2 모듈(102)은 제1 모듈(101)의 상측에 적재되어 제1 가스챔버(103)와 제2 가스 챔버(104)를 격리시키는 부재로 구성될 수 있다.
도 2에 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 분사면을 형성한다. 그리고, 제2 플레이트는 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 챔버(105)가 형성되는 것이 바람직하다.
제1 플레이트(110)에는 복수개의 분사구(111)가 형성되고, 제2 플레이트(120)에는 제1 플레이트의 분사구(111)와 대응되는 위치에 복수개의 제1 통공(121)이 형성될 수 있다. 그리고, 제1플레이트의 분사구(111)와 제2 플레이트의 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) 단부의 이음매에서 공정가스 또는 냉각 유체가 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 설치되는 제3 플레이트(130) 및 제3 플레이트(130)로부터 하향 연장되는 복수개의 관로(135)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 제 3플레이트(130)는 제1 가스챔버(103) 및 제2 가스챔버(104)를 구획하는 격벽의 역할을 수행한다. 구체적으로, 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)로 형성된 복수개의 관로(135)가 상기 각각의 제2 통공(131)으로부터 하측으로 연장 설치된다. 본 실시예에서는 제3 플레이트(130)와 복수개의 관로(135)의 이음매 부분에서 기밀을 유지할 수 있도록 브레이징 공정을 통해 제조하였으나, 이 이외에도 다양한 성형 방법을 이용하여 제조할 수 있다.
이때, 제2 모듈(102)의 복수개의 관로(135)는 단부가 제1 모듈(101)의 제2 관통홀(115b)과 연통되도록 설치된다. 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 공정공간으로 분사된다. 그리고, 제1 가스챔버(103)에 수용되는 제1 공정가스(G1)는 제1 모듈의 제1 관통홀(115a)을 통과하여 제1 분사구(111a)를 통해 분사된다.
한편, 본 발명에 따른 가스공급유닛(100) 각 플레이트가 하측으로 처지는 현상을 방지하기 위해 처짐 방지부(200)를 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 각각의 플레이트는 자체 하중으로 인하여 시간이 경과함에 따라 플레이트 내측에서 하향으로 처지는 현상이 발생할 수 있다. 이 경우, 내측에 브레이징 된 부분이 파손되거나, 공정 가스가 균일하게 공급되는 것이 곤란할 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 처짐 방지부(200)는 플레이트 내측을 지지하도록 구성되어 처짐 발생을 방지할 수 있다.
도 3은 도 2의 A부분을 확대 도시한 단면도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 처짐 방지부(200)는 하단이 제1 플레이트(110)의 저면을 지지할 수 있도록 설치되어, 냉각 챔버(105), 제1 가스챔버(103), 제2 가스챔버(104)를 수직 방향으로 관통하도록 상측으로 연장 설치될 수 있다. 이때, 처짐 방지부(200)의 상단은 가스공급유닛(100)의 상측 소정 위치에 고정되는 바, 제1 플레이트(110)는 일정한 높이를 유지한 상태로 지지될 수 있다.
본 실시예에서는 가스공급유닛(100)의 중앙부에 1개의 처짐 방지부(200)를 구비하였으나, 가스공급유닛(100)이 큰 면적에서 공정가스를 분사하도록 형성되는 경우, 복수개의 처짐 방지부를 구비하도록 구성될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 처짐 방지부(200)는 하단부를 구성하는 지지부(210) 및 지지부(210)와 결합되며 상측으로 연장 형성되는 고정축(220)을 포함하여 구성될 수 있다.
고정축(220)은 상기 제2 플레이트(120), 제3 플레이트(130) 및 제4 플레이트(140) 중 적어도 하나 이상의 플레이트를 관통하도록 설치된다. 그리고, 고정축(220)의 상단은 가스공급유닛(100)의 상측 소정 위치에 고정되며, 본 실시예에서는 제4 플레이트(140) 상측에서 별도의 체결부재와 나사 결합된다. 제4 플레이트(140)는 자중 및 열 변형으로 인한 처짐이 적은 바, 고정축(220)은 최초 설치된 위치를 지속적으로 유지하는 것이 가능하다. 다만, 제4 플레이트(140) 상면 이외에도 위치 변형이 적을 것으로 예상되는 다양한 부위에 고정축의 일단을 고정 설치할 수 있다.
고정축(220)의 하단은 지지부(210)와 결합될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서는, 고정축(220)의 하단과 지지부(210)가 나사 결합에 의해 결합된다. 따라서 지지부는 고정축에 의해 일정한 위치를 지속적으로 유지할 수 있다. 다만, 지지부와 고정축은 나사 결합 이외의 다양한 결합 방식에 의해 결합될 수 있다.
지지부(210)는 제1 플레이트(110)를 지지할 수 있도록 설치하는 것이 바람직하다. 따라서, 제1 플레이트의 자중이 작용하더라도 일정한 위치에서 이를 지지하여 처짐을 방지할 수 있다. 상기 지지부는 제1 플레이트를 관통하여 제1 플레이트 하측에서 이를 지지하도록 설치되는 것도 가능하나, 냉각 챔버(105)의 기밀을 유지할 수 있도록 제1 플레이트(110) 상면에 브레이징 공정에 의해 일체로 설치되는 것이 바람직하다.
한편, 고정축(220)은 자신이 관통하도록 설치되는 제2 플레이트(120), 제3 플레이트(130) 및 제4 플레이트(140) 중 적어도 하나와 상기 지지부(210)가 설치되는 제1 플레이트(110)와의 간격을 일정하게 유지시키도록 설치되는 것이 바람직하다.
전술한 바와 같이, 본 실시예의 고정축은 제2 플레이트(120), 제3 플레이트(130), 제4 플레이트(140)를 관통하도록 설치된다. 이때, 고정축(220)은 관통하는 플레이트를 지지함과 동시에 제1 플레이트(110)와의 간격을 일정하게 유지할 수 있도록 스페이서(220a)를 구비하는 것이 바람직하다.
스페이서(220a)는 고정축(220)의 몸체로부터 외측 방향으로 돌출 형성되는 판형 부재로 구성될 수 있다. 그리고, 스페이서(220a)는 고정축(220)이 관통하는 플레이트의 저면에 설치되어 이를 지지할 수 있다. 따라서, 각각의 플레이트는 외측 방향을 따라 프레임(미도시)에 의해 지지됨과 동시에, 내측에서는 각각의 스페이서(220a)에 지지되어 처짐 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
나아가, 본 발명에서는 고정축(220)이 관통하는 플레이트의 위치를 고정하기 위한 별도의 고정부재(220b)를 더 포함하는 것이 바람직하다. 고정부재(220b)는 고정축(220)의 외면에 결합가능하게 설치된다. 그리고, 스페이서(220a) 상에 플레이트가 안착되면, 플레이트 상면에 고정부재(220b)가 설치되어 스페이서(220a)와 함께 플레이트의 위치를 고정시킬 수 있다.
따라서, 고정축(220)에 의해 관통되는 플레이트는 저면이 스페이서(220a)에 의해 지지됨과 동시에, 상측의 고정부재(220b)에 의해 위치가 고정된다. 나아가, 이러한 스페이서(220a) 및 고정 부재(220b)에 의해 고정축(220)이 관통하는 이음매를 따라 공정가스 또는 냉각 유체가 누설되는 것을 방지할 수 있다. 이 경우, 별도의 실링부재(미도시)를 고정부재(220b)와 플레이트 사이 또는 플레이트와 스페이서(220a) 사이에 설치하여 기밀성을 향상시킬 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이 본 실시예의 고정축(220)은 복수개의 링크 부재(221, 222, 223)를 이용하여 구성될 수 있다. 구체적으로, 고정축(220)은 제2 플레이트(120)를 관통하는 제1 링크 부재(221), 제3 플레이트(130)를 관통하는 제2 링크 부재(222) 그리고, 제4 플레이트(140)를 관통하는 제3 링크 부재(223)를 포함하여 구성될 수 있다.
그리고, 각각의 링크부재의 단부는 나사 결합구조가 형성되어, 다른 링크 부재 단부와 일렬로 연결되도록 설치될 수 있다. 그리고, 각각의 링크부재는 각각의 스페이서를 구비하여, 각 링크부재가 관통하는 플레이트를 지지할 수 있다. 그리고, 스페이서 상측에는 외면을 따라 소정 길이의 나사면이 형성되어, 고정부재가 나사면에 결합된 상태에서 상하 방향으로 소정 구간 이동시킬 수 있다. 이와 같이, 고정축을 복수개의 링크 부재로 구성하는 경우, 각각의 링크부재와 플레이트를 번갈아 가면서 적층 설치하는 것이 가능한 바, 제작 편의성이 개선될 수 있다.
이하에서는, 전술한 실시예에 따른 가스 공급유닛의 제작 방법에 대하여 설명하도록 한다.
우선, 복수개의 분사구(111)가 형성된 제1 플레이트(110) 상면에 처짐 방지부(200)의 지지부(210)를 브레이징 공정을 통해 고정 설치할 수 있다. 그리고, 지지부(210) 내측으로 제1 링크부재(211)를 나사 결합에 의해 고정시킨다.
제2 플레이트는 제1 링크 부재(211)의 제1 스페이서(211a)에 안착시킨다. 그리고, 제1 플레이트(110)와 제2 플레이트(120) 사이에 복수개의 제1 튜브(115)를 설치한 후, 브레이징 공정을 통해 제1 모듈(101)을 제작한다. 따라서, 제1 플레이트(110)와 제2 플레이트(120) 사이에 냉각 챔버(105)가 형성된다. 이때, 제2 플레이트(120) 상측으로 돌출되는 제1 링크부재(211)의 단부 외측에 제1 고정부재(211b)를 설치하여, 제2 플레이트(120)의 위치를 고정시킬 수 있다.
그리고, 제2 링크 부재(212)는 제1 링크 부재(211)의 상단에 나사 결합에 의하여 설치할 수 있다. 제2 링크 부재(212)는 제2 스페이서(212a)가 구비되며, 제2 스페이서(212a) 상측으로 제3 플레이트(130)가 안착되도록 설치할 수 있다. 이때, 제3 플레이트(130)는 저면으로 제2 튜브(135)가 설치되어 이미 제2 모듈(102)을 형성하고 있는 상태로 안착되는 것이 바람직하다. 따라서, 제2 플레이트(120)와 제3 플레이트(130) 사이에 제1 가스챔버(103)가 형성된다. 제3 플레이트(130)가 안착되면, 제3 플레이트(130) 상측으로 돌출되는 제2 링크부재(212)의 단부 외측에 제2 고정부재(212b)를 설치하여, 제3 플레이트(130)를 고정시킨다.
그리고, 제3 링크 부재(213)는 제2 링크 부재(212)의 상단에 나사 결합을 이용하여 설치될 수 있다. 제3 링크 부재(213)는 제3 스페이서(213a)가 구비되며, 제3 스페이서(223a) 상측으로 제4 플레이트(140)가 안착되도록 설치할 수 있다. 따라서, 제3 플레이트(130)와 제4 플레이트(140) 사이에 제2 가스챔버(104)가 형성될 수 있다. 제4 플레이트(140)가 안착되면, 제4 플레이트(140) 상면으로 돌출되는 제3 링크부재(213)의 단부 외측에 제3 고정부재(213b)를 설치하여, 제4 플레이트(140)의 위치를 고정시킴과 동시에, 고정축(220)의 상단을 고정시킬 수 있다.
전술한 방법에 의해, 본 실시예에 따른 화학기상증착장치의 가스공급유닛을 제작하는 것이 가능하며, 가스 공급유닛을 관통하여 설치되는 처짐 방지부에 의해 플레이트의 처짐이 발생하는 현상을 효과적으로 방지하는 것이 가능하다.
다만, 전술한 실시예에서는 처짐 방지부의 지지부가 가스공급유닛의 저면에만 고정 설치되며, 고정축이 가스 공급유닛의 상면까지 관통하도록 설치되는 구성된다. 다만, 이는 하나의 실시예로서 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 이러한 기술적 사상을 이용하여 다양한 형태로 실시예를 구성할 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 제2 내지 제4 실시예에 따른 화학기상증착장치의 가스 공급유닛에 대하여 설명하도록 한다.
도 4은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 가스공급유닛의 처짐 방지부를 도시한 단면도이다.
전술한 제1 실시예에서는, 처짐 방지부의 고정축 일단이 제4 플레이트의 상면에 고정 설치되었다. 다만, 본 실시예에서는 고정축(220)의 일단이 제3 플레이트(130) 상면에 고정 설치되도록 구성된다.
따라서, 본 실시예에 따른 고정축(220)은 제2 플레이트(120) 및 제3 플레이트(130)를 관통하도록 형성되며, 2개의 링크 부재가 연결되어 구성될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 링크 부재(221)는 제1 플레이트(110)를 관통하여 설치되며, 제2 플레이트(120)가 지지되는 제1 스페이서(221a)를 구비할 수 있다. 그리고, 제2 링크 부재(222)는 제1 링크 부재(221)의 상단으로부터 제2 플레이트(120)를 관통하여 설치되며, 제3 플레이트(130)가 지지되는 제2 스페이서(222a)를 구비할 수 있다. 그리고, 제3 플레이트(130) 상면으로 제2 링크 부재(222)의 상단이 돌출 형성되면, 제2 고정부재(222b)가 상기 단부에 결합되어 고정축(220)의 위치를 고정시키는 것이 가능하다.
이와 같이, 처짐 방지부(200)의 고정축(220) 상측은 제1 실시예와 같이 제4 플레이트에 설치되도록 구성될 뿐 아니라, 본 실시예와 같이 제3 플레이트(130)에 설치되도록 실시하는 것도 가능하며, 이 이외에도 다양한 변형 실시가 가능할 수 있다.
한편, 도 5는 본 발명의 바람직한 제3 실시예에 따른 가스공급유닛의 처짐 방지부를 도시한 단면도이다.
전술한 제1, 제2 실시예에서는 지지부(210)가 제1 플레이트(110)의 상면에 고정되도록 설치하였다. 이에 비해, 본 실시예에서는 지지부(210)가 제1 플레이트(110) 뿐 아니라 제2 플레이트(120)와도 일체로 형성되도록 구성할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 지지부(210)는 하단이 제1 플레이트(110)의 상면에 위치하고, 몸체가 제2 플레이트(120)를 관통하여 상측으로 연장되도록 위치한 상태에서, 제1 플레이트(110) 및 제2 플레이트(120)의 브레이징 공정시 일체로 형성되도록 구성할 수 있다. 이 경우, 지지부(210) 자체만으로도 제1 플레이트(110)와 제2 플레이트(120)가 일정한 간격을 유지할 수 있다.
한편, 지지부의 상단은 제3 플레이트(130)까지 관통할 수 있도록 상측으로 연장될 수 있다. 그리고, 지지부의 상단에는 제3 플레이트(130)가 안착될 수 있는 스페이서(210a)를 구비하며, 제3 플레이트(130)의 상면에서 제3 플레이트(130)를 고정할 수 있도록 별도의 제1 고정부재(210b)가 지지부(210)의 상단에 설치되는 것이 가능하다. 그리고, 지지부(210)의 상단으로는 고정축(220)이 설치되며, 고정축(220)의 상단은 제4 플레이트(140)의 상면에 고정부재(220b)에 의해 고정 설치될 수 있다.
이와 같이, 처짐 방지부의 지지부는 제1 및 제2 실시예와 같이 제1 플레이트에만 설치되는 모듈로 구성될 뿐 아니라, 본 실시예와 같이 제1 플레이트와 제2 플레이트와 함께 일체로 구성되도록 실시하는 것도 가능하며, 이 이외에도 다양한 변형 실시가 가능하다.
마지막으로, 도 6는 본 발명의 바람직한 제4 실시예에 따른 가스공급유닛의 처짐 방지부를 도시한 단면도이다.
전술한 제1, 제2 및 제3 실시예의 경우, 공정 가스는 처짐 방지부의 주변에 설치되는 분사구를 통하여 공정공간으로 분사되며, 처짐방지부의 하면으로는 별도의 공정가스가 공급될 수가 없었다. 따라서, 처짐 방지부(200)의 하측에는 공정 가스의 공급이 상대적으로 부족하여 균일한 공정 환경을 조성하는 것이 곤란할 수 있다.
따라서, 본 실시예에서는 처짐 방지부(200)의 하면으로도 공정가스가 공급될 수 있도록 구성된다. 구체적으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 처짐 방지부(200)는 내측에 적어도 하나의 유로(230)를 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 상기 유로(230)는 일단이 제1 가스챔버(103) 또는 제2 가스챔버(104)와 연통 가능하도록 설치되며, 타단이 제1 플레이트(110)의 저면으로 개구되도록 형성된다. 따라서, 유로(230)를 통해 제1 공정가스(G1) 또는 제2 공정가스(G2)를 처짐 방지부(200) 하측으로 분사하는 것이 가능하다.
본 실시예서는 냉각 챔버(105)에 설치되는 관통홀(115) 중 처짐 방지부(200)와 인접한 관통홀(115)로부터 미세 공급관(115c)이 분지되어 처짐 방지부(200)로 공정가스를 공급한다. 그리고, 처짐 방지부(200)의 유로(230)와 연결되어, 제1 가스챔버(103) 또는 제 2 가스 챔버(104)로부터 공정 가스가 유입될 수 있다.
다만, 본 실시예에서는 냉각 챔버에서 별도의 미세 공급관을 이용하여 처짐 방지부의 유로로 공정가스를 공급하도록 구성하였으나, 처짐 방지부의 유로 일단이 제1 가스 챔버 또는 제2 가스 챔버에 개구되도록 구성하는 것도 가능하다. 또한, 본 실시예에서는 제2 가스 챔버와 연결되어 제2 공정가스를 처짐 방지부 하면으로 공급하도록 구성하였으나, 제1 가스 챔버와 연결될 수 도 있음은 물론이다.
이와 같이, 본 실시예에서는 처짐 방지부의 저면에서도 공정가스가 공급될 수 있는 바, 처짐 방지부를 구비하면서도 공정 공간의 균일한 공정 환경을 조성하는 것이 가능하다.

Claims (15)

  1. 냉각 유체의 유로를 형성하는 냉각 챔버;
    상기 냉각 챔버의 상측에 형성되는 제1 가스 챔버;
    상기 제1 가스 챔버의 상측에 형성되는 제2 가스 챔버; 그리고,
    하단이 상기 냉각 챔버의 저면에 고정 설치되고, 상측으로 연장 형성되는 적어도 하나의 처짐 방지부;를 포함하고,
    상기 제1 가스 챔버 및 상기 제2 가스 챔버는 각각 복수개의 튜브가 설치되어, 상기 냉각 챔버의 저면으로 제1 공정가스 및 제2 공정가스를 공급하고,
    상기 처짐 방지부는 상기 냉각 챔버의 저면에 고정 설치되는 지지부 및 하단이 상기 지지부와 연결되어 상기 지지부의 위치를 고정시키는 고정축을 포함하며,
    상기 고정축은 복수개의 링크가 일렬로 결합되어 구성되고, 상기 복수개의 링크는 상기 냉각 챔버의 상면, 상기 제1 가스 챔버의 상면 또는 상기 제2 가스 챔버의 상면 중 어느 하나를 하측에서 지지하도록 외측 방향으로 돌출 형성되는 스페이서를 각각 구비하는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치의 가스공급유닛.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 고정축은
    상기 냉각 챔버의 상면, 상기 제1 가스 챔버의 상면 및 상기 제2 가스 챔버의 상면 중 적어도 하나를 관통하여 설치되는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치의 가스공급유닛.
  5. 제4항에 있어서, 상기 고정축은
    상기 냉각 챔버의 상면, 상기 제1 가스 챔버의 상면 및 상기 제2 가스 챔버의 상면 중 어느 하나를 하측에서 지지하도록 외측 방향으로 돌출 형성되는 적어도 하나의 스페이서를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치의 가스공급유닛.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 고정축에 결합되는 적어도 하나의 고정부재를 더 포함하고, 상기 고정부재는 상기 스페이서에 의해 지지되는 상기 냉각 챔버의 상면, 상기 제1 가스 챔버의 상면 또는 상기 제2 가스 챔버의 상면 중 어느 하나의 상측에 설치되는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치의 가스공급유닛.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서, 상기 처짐방지부는
    일단이 상기 제1 가스챔버 또는 제2 가스챔버와 연결되고, 타단이 상기 냉각 챔버의 저면으로 개구되는 유로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치의 가스공급유닛.
  9. 저면을 형성하는 제1 플레이트;
    상기 제1 플레이트의 상측에 설치되며, 상기 제1 플레이트와 냉각 챔버를 형성하는 제2 플레이트;
    상기 제2 플레이트의 상측에 설치되며, 상기 제2 플레이트와 제1 가스챔버를 형성하는 제3 플레이트;
    상기 제3플레이트의 상측에 설치되며, 상기 제3 플레이트와 제2 가스챔버를 형성하는 제4플레이트; 그리고,
    일단이 상기 제1 플레이트에 설치되며, 타단이 상기 제2 플레이트, 상기 제3 플레이트 또는 상기 제4 플레이트에 연결되도록 설치되는 처짐 방지부;를 포함하고,
    상기 처짐 방지부는 상기 제1 플레이트에 고정 설치되는 지지부 및 상기 지지부와 연결되어 상향으로 연장 형성되는 고정축을 포함하며,
    상기 고정축은 복수개의 링크가 일렬로 결합되어 구성되고, 상기 제2 플레이트, 상기 제3 플레이트 또는 상기 제4 플레이트 중 어느 하나의 하측을 지지할 수 있도록, 외측으로 돌출 형성되는 스페이서를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치의 가스공급유닛.
  10. 삭제
  11. 제9항에 있어서,
    상기 지지부는 상기 제1 플레이트 및 상기 제2 플레이트와 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치의 가스공급유닛.
  12. 삭제
  13. 제9항에 있어서,
    상기 고정축에 나사 결합되고, 상기 스페이서에 의해 지지되는 상기 제1 플레이트 상기 제2 플레이트 또는 상기 제3 플레이트 중 어느 하나의 상면을 가압하도록 설치되는 고정부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치의 가스공급유닛.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 처짐방지부는 일단이 상기 제1 가스챔버 또는 제2 가스챔버와 연결되고, 타단이 상기 냉각 챔버의 저면으로 개구되는 유로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치의 가스공급유닛.
  15. 내측에 공정공간이 형성되는 공정 챔버;
    상기 공정 챔버의 내측에 설치되며, 기판이 안착되는 서셉터; 그리고,
    내측에 공정가스를 수용하는 적어도 하나의 가스챔버 및 상기 가스챔버를 상기 공정 공간과 열적으로 격리시키는 냉각챔버가 구비되는 가스공급유닛;을 포함하고,
    상기 가스공급유닛은 상기 공정가스가 분사되는 저면을 지지하도록, 상기 저면으로부터 상기 냉각 챔버를 관통도록 설치되는 처짐방지부를 더 포함하고,
    상기 처짐 방지부는 상기 냉각 챔버의 저면에 고정 설치되는 지지부 및 하단이 상기 지지부와 연결되어 상기 지지부의 위치를 고정시키는 고정축을 포함하며, 상기 고정축은 복수개의 링크가 일렬로 결합된 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치.
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