KR101255644B1

KR101255644B1 - 화학기상증착장치의 가스공급유닛 및 이의 제조 방법

Info

Publication number: KR101255644B1
Application number: KR1020120054690A
Authority: KR
Inventors: 안영웅
Original assignee: 엘아이지에이디피 주식회사
Priority date: 2012-05-23
Filing date: 2012-05-23
Publication date: 2013-04-16
Also published as: KR20120062673A

Abstract

본 발명에 따른 화학기상증착장치의 가스공급유닛은 복수개의 분사구가 형성되는 제1 플레이트 및 상기 제1 플레이트의 상측에 설치되는 제2 플레이트 및 양 단이 상기 제1 플레이트 및 상기 제2 플레이트에 각각 브레이징 접합되는 제1 튜브 및 상기 제1 플레이트 및 제2 플레이트에 각각 브레이징 접합되며, 상측으로 연장 형성되는 제2 튜브 및 상기 제2 튜브가 관통하는 복수개의 관통홀을 구비하고, 상기 제2 플레이트의 상측에 설치되는 제3 플레이트 및 상기 제3 플레이트 상면에 설치되어 상기 관통홀과 상기 제2 튜브 사이의 기밀을 유지하는 실링부재 및 상기 제3 플레이트의 상측에 안착되어, 상기 실링부재를 가압하는 덮개부재를 포함하고, 상기 제1 튜브의 상단은 상기 제2 플레이트와 상기 제3 플레이트 사이에 형성되는 제1 가스챔버와 연통하고, 상기 제2 튜브의 상단은 상기 제3 플레이트의 상측에 형성되는 제2 가스챔버와 연통하도록 설치된다.

Description

화학기상증착장치의 가스공급유닛 및 이의 제조 방법{A GAS SUPPLY UNIT OF A CHEMICAL VAPOR DEPOSITION APPARATUS AND A METHOD FOR MANUFACTURING THEREOF}

본 발명은 화학기상증착장치의 가스 공급유닛 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 적어도 하나 이상의 공정가스를 이용하여 박막을 증착시키는 화학기상증착장치의 가스공급유닛 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

화학 기상 증착이란 공정 가스의 화학 반응을 이용하여 기판 상에 박막을 형성하는 공정을 의미한다. 따라서, 화학기상증착장치는 반응성이 좋은 적어도 하나 이상의 공정가스를 챔버에 공급하고, 이를 빛, 열, 플라즈마(plasma), 마이크로 웨이브(micro wave), X-ray, 전기장 등을 이용하여 공정가스를 활성화시켜 기판 상에 양질의 박막을 형성하도록 구성된다.

이와 같은 화학기상증착장치는 공정 챔버 내측으로 공정가스를 공급하기 위한 가스 공급유닛을 구비한다. 가스 공급유닛은 공정 챔버 내측 상부에 형성되는 복수개의 분사구를 이용하여 이종의 공정 가스를 각각 공급한다. 그리고, 공정 챔버 내측에서 이종의 공정 가스 간에 반응이 일어나면서 기판 상에 증착이 이루어진다. 이때, 복수개의 공정 가스는 공정 챔버 내측으로 공급되기 이전에 반응이 일어나는 것을 방지하기 위해, 가스 공급유닛은 각각의 공정가스가 별개의 유로를 따라 진행하도록 구성된다.

그런데, 종래의 경우 각각의 공정가스가 별개의 유로를 따라 공정 공간으로 공급되는 바, 웨이퍼 상으로 균일하게 각각의 공정가스를 공급하는 것이 곤란하였다. 따라서, 웨이퍼 상에 박막이 불균일하게 증착되는 문제점이 발생하였다.

본 발명은 전술한 문제점을 극복할 수 있도록, 서로 다른 공정가스가 공급되는 각각의 분사구를 가스공급유닛의 저면에 균일한 패턴으로 형성하여, 각각의 공정가스가 공정 공간으로 균일하게 공급될 수 있는 화학기상증착장치의 가스공급유닛을 제공하기 위함이다.

나아가, 본 발명은 상기와 같은 가스공급유닛 제조시, 각각의 공정가스 유로가 서로 기밀을 유지하면서도 브레이징 공정을 최소화시킬 수 있는 화학기상증착장치의 가스공급유닛의 제조 방법을 제공하기 위함이다.

상기 실링부재는 탄성 재질로 이루어진, 오링(O-ring)으로 구성될 수 있다.

상기 제3 플레이트의 상면에는 상기 관통홀의 둘레를 따라 상기 실링부재가 안착되는 안착부가 형성될 수 있다.

상기 안착부는 상기 관통홀 방향으로 하향 경사지는 경사면을 형성할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 화학기상증착장치의 가스공급유닛 제조 방법은 제1 플레이트 및 제2 플레이트 사이에 제1 튜브 및 제2 튜브가 관통하도록 브레이징 처리하여 냉각 챔버를 형성하는 단계 및 제3 플레이트 내측의 관통홀에 상기 제2 튜브의 상단이 삽입되도록 상기 제3 플레이트를 상기 제2 플레이트 상측에 안착시켜 제1 가스챔버를 형성하는 단계 및 상기 관통홀과 제2 튜브 사이의 기밀을 유지할 수 있도록 상기 제3 플레이트의 상측에 실링부재를 설치하는 단계 및 상기 제3 플레이트의 상측에 덮개부재를 설치하여 상기 실링부재를 가압시키는 단계 및 상기 덮개부재의 상측으로 제4 플레이트를 설치하여 제2 가스챔버를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 제1 튜브는 상기 제1 가스챔버에 수용되는 가스의 공급 유로를 형성하고, 상기 제2 튜브는 상기 제2 가스챔버에 수용되는 가스의 공급 유로를 형성하도록 설치된다.

상기 실링부재는 탄성 재질로 이루어진 오링(O-ring)을 이용할 수 있다.

상기 화학기상증착장치의 가스공급유닛 제조 방법은 상기 제 1가스챔버를 형성하는 단계 이전에, 상기 제3 플레이트를 제작하는 단계를 더 포함하고, 상기 제3 플레이트를 제작하는 단계는 상기 제3 플레이트에 상기 제2 튜브의 배열과 대응되는 형상으로 상기 관통홀을 형성하는 단계 및 상기 관통홀의 둘레를 따라 안착부을 가공하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 화학기상증착장치의 가스공급유닛 제조 방법은 상기 제3 플레이트를 상기 제2 플레이트의 상측에 안착시키기에 앞서, 상기 제2 플레이트의 상측에 잔류하는 이물질을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 의할 경우, 각각의 공정 가스를 공정공간으로 균일하게 공급할 수 있어, 웨이퍼 증착 품질을 개선시킬 수 있다.

또한, 가스공급유닛 제작시 브레이징 공정을 최소화할 수 있어, 공정이 단순화될 뿐 아니라 유지 및 보수 작업 또한 용이하게 진행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화학기상증착장치의 단면을 도시한 단면도,
도 2는 도 1의 가스공급유닛의 단면을 도시한 단면도,
도 3은 도 2의 제3 플레이트의 상면을 확대 도시한 단면도,
도 4는 도 2의 화학기상증착장치의 가스공급유닛을 제조하는 순서를 도시한 순서도이고,
도 5는 도 4의 각 단계에서 진행되는 공정 내용을 개략적으로 도시한 단면도이다.

이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화학기상증착장치의 가스공급유닛에 대하여 구체적으로 설명한다.

본 실시예에서는 유기 금속 화합물이 포함된 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, 화학기상증착장치는 공정 챔버(10), 서셉터(susceptor; 20), 그리고 서셉터(20) 방향으로 제1, 제2 공정가스를 공급하는 가스공급유닛(100)을 포함하여 구성될 수 있다.

우선, 공정 챔버(10)는 화학기상증착장치(1)의 몸체를 형성하며, 내부에 웨이퍼(wafer)의 증착 공정이 진행되는 공간을 제공한다. 이때, 공정 챔버(10)는 증착효율을 높일 수 있도록 능동적으로 제어되는 가스 유로를 제외하고는, 외부와 기밀된 상태를 유지할 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, 안착부(132)는 웨이퍼의 크기에 대응되는 형상으로 단차 형성된 홈으로 구성되어, 웨이퍼가 안착/수용되는 공간을 형성한다.

그리고, 상기 서셉터(20)는 서셉터 지지부(30)에 의해 지지되도록 설치된다. 이때, 서셉터 지지부(30)는 공정 챔버(10)의 하측에 구비되는 구동축(40)과 연결 설치될 수 있다. 구동축(40)은 모터(motor, 미도시)와 연결 설치되어, 모터의 회전력을 이용하여 서셉터 지지부(30) 및 서셉터(20)를 회전시키도록 구성될 수 있다. 또한, 구동축(40)을 승강 가능하게 구성하여, 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 구비되어, 서셉터(20) 상면의 온도를 균일하게 제어하도록 설치될 수 있다. 따라서, 증착 공정시 히터(50)를 제어하여 서셉터(20) 상에서 증착 공정이 원활하게 진행될 수 있도록 공정 분위기를 소정한다.

한편, 가스공급유닛(100)은 외부의 가스 공급원(미도시)과 연결되고, 공정 챔버(10) 내측의 공정 공간으로 공정 가스를 공급할 수 있다. 본 실시예에 따른 화학기상증착장치(1)는 복수개의 공정가스가 반응하여 증착이 진행되며, 본 실시예의 가스공급유닛(100)은 제1 공정가스(G1) 및 제2 공정가스(G2)를 공급하도록 설치될 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 실시예에서는 유기금속 화합물을 이용하여 박막 증착 공정을 진행하는 MOCVD를 이용하여 설명하고 있는 바, 제1 공정가스(G1)는 5족 화합물을 포함하고, 제2 공정가스(G2)는 3족 화합물을 포함할 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 설계에 따라 다양한 종류의 가스를 이용할 수 있다. 나아가, 가스공급유닛(100)은 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 공정가스(G1, G2)를 분사하도록 구성될 수 있다. 그리고, 제1, 제2 공정가스(G1, G2)는 히터에 의해 가열된 공정 공간의 고온 환경에서 화학반응이 일어나면서 웨이퍼 상에 박막을 형성한다.

이때, 가스공급유닛(100)은 제1, 제2 공정가스(G1, G2)가 진행하는 유로를 각각 독립적으로 구비한다. 따라서, 제1 공정가스(G1) 및 제2 공정가스(G2)는 각각의 유로를 따라 서로 격리된 상태로 공정 공간으로 공급되는 바, 공정 공간으로 분사되기 이전에 제1, 제2 공정가스간에 화학 반응이 일어나는 것을 방지할 수 있다.

도 2는 도 1의 가스공급유닛의 단면을 도시한 단면도이다. 이하에서는 도 2를 참고하여, 본 실시예에 따른 화학기상증착장치(1)의 가스공급유닛(100)을 더욱 구체적으로 설명하도록 한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 가스공급유닛(100)은 제1 가스챔버(101) 및 제2 가스챔버(102)를 포함한다. 이때, 각각의 가스 챔버는 외부의 가스 공급원(미도시)과 연결될 수 있다. 외부의 가스 공급원으로부터 유입되는 제1 공정가스(G1)는 제1 가스챔버(101)에 수용되고, 제2 공정가스(G2)는 제2 가스챔버(102)에 수용된다.

이때, 제1 가스챔버(101) 및 제2 가스챔버(102)는 가스공급유닛(100) 내측에서 적층 구조를 형성한다. 그리고, 가스 공급 유닛(100)의 저면에는 복수개의 분사구가 형성되며, 제1, 제2 가스챔버(101, 102)는 분사구로 연결되는 각각의 유로를 구비하여 분사구를 통해 제1, 제2 공정가스를 공급한다.

여기서, 가스공급유닛(100)은 저면이 공정 공간에 노출되는 바, 공정 중 공정 공간의 고온 환경에 영향을 받을 수 있다. 따라서, 공정 가스가 수용되는 제1, 제2 가스챔버(101, 102)는 이러한 고온 환경으로부터 열적으로 격리될 수 있도록 구성될 수 있다. 본 실시예에서는 일예로서, 가스공급유닛(100)의 저면과 내측의 가스 챔버 사이에 냉각수 또는 냉각 기체 등의 냉각 유체가 수용되어 이동할 수 있는 냉각 챔버(103)를 구비할 수 있다.

이와 같이, 제1, 제2 가스 챔버(101, 102) 및 냉각 챔버(103)를 포함하는 가스 공급유닛은, 프레임(190) 및 프레임에 설치되는 복수개의 플레이트 구조에 의해 이루어지며, 이때, 각각의 플레이트는 프레임(190) 내측에 다양한 방식에 의해 설치될 수 있다.

구체적으로, 제1 플레이트(110)는 가스공급유닛(100)의 저면을 구성하며, 공정 공간으로 노출되어 공정 가스가 분사되는 분사면을 형성한다.

제2 플레이트(120)는 제1 플레이트(110)의 상측에 소정 간격 이격 설치된다. 이때, 제1 플레이트(110)와 제2 플레이트(120)의 사이에 냉각 챔버(103)가 형성된다. 여기서, 제1 플레이트(110)는 냉각 챔버(103)의 저면을 형성하고, 제2 플레이트(120)는 냉각 챔버(103)의 상면을 형성할 수 있다.

제3 플레이트(130)는 제2 플레이트(120)의 상측에 소정 간격 이격 설치된다. 이때, 제2 플레이트(120)와 제3 플레이트(130) 사이에는 제1 가스챔버(101)가 형성된다. 여기서, 제2 플레이트(120)는 제1 가스챔버(101)의 저면을 형성하고, 제3 플레이트(130)는 제1 가스챔버(101)의 상면을 형성할 수 있다.

한편, 제3 플레이트(130)의 상측으로는 제2 가스챔버(102)가 형성된다. 이때, 제3 플레이트(130)는 제2 가스챔버(102)의 저면을 형성함과 동시에, 제1 가스챔버(101) 및 제2 가스챔버(102)를 구획한다. 이때, 제2 가스챔버(102)의 상측은 프레임(190) 상측으로 조립 설치되는 제4 플레이트(150)에 의해 밀폐될 수 있다. 다만, 제4 플레이트(150) 이외에 별도의 캡 형상의 리드 부재를 설치하여 제2 가스챔버(102)의 상측을 밀폐시키는 것도 가능하다.

한편, 각각의 가스 챔버는 전술한 바와 같이 가스공급유닛(100)의 저면으로 각각의 공정가스를 공급할 수 있도록 독립된 유로를 구비하는 것이 바람직하며, 본 실시예에서는 복수개의 미세 튜브 구조를 이용하여 각각의 유로를 구성할 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 복수개의 제1 튜브(170)는 제1 플레이트(110) 및 제2 플레이트(120)를 관통하여 설치된다. 이때, 제1 튜브(170)의 상단 개구부는 제1 가스챔버(101)와 연통하고, 하단 개구부는 제1 플레이트에 고정 설치되어 제1 공정가스가 공급되는 분사구를 형성한다. 따라서, 제1 가스챔버에 수용되는 제1 공정가스는 제1 튜브(170)를 통해 공정 공간으로 공급된다.

그리고, 복수개의 제2 튜브(180)는 제1 플레이트(110), 제2 플레이트(120) 및 제3 플레이트(130)를 관통하도록 설치된다. 이때, 제2 튜브(180)의 상단 개구부는 제2 가스챔버(102)와 연통하고, 하단 개구부는 제1 플레이트에 고정 설치되어 제2 공정가스(G2)가 공급되는 분사구를 형성한다. 따라서, 제2 가스챔버에 수용되는 제2 공정가스(G2)는 제2 튜브(180)를 통해 공정 공간으로 공급된다.

이때, 각 공정가스의 분사구를 형성하는 제1 튜브(170)의 하단 개구부 및 제2 튜브(180)의 하단 개구부는 제1 플레이트에 균일하게 배치될 수 있다. 따라서, 각각의 분사구를 통해 상기 공정 공간으로 제1 공정 가스(G1) 및 제2 공ㅈ어 가스(G2)를 균일하게 공급할 수 있다.

여기서, 제1 플레이트(110)에는 복수개의 제1 관통홀(111)이 형성되고, 제2 플레이트(120)에는 상기 제1 관통홀(111)과 대응되는 패턴으로 복수개의 제2 관통홀(121)이 형성된다. 그리고, 제1 튜브(170) 및 제2 튜브(180)는 각각의 제1 관통홀(111)과 제2 관통홀(121)을 동시에 통과하도록 설치된다.

한편, 제2 튜브(180)는 제1 튜브(170)에 비해 상측으로 길게 연장 형성된다. 그리고, 제3 플레이트(130)에는 제2 튜브(180)가 설치되는 패턴과 대응되는 패턴으로 복수개의 제3 관통홀이 형성된다. 따라서, 제2 튜브(180)는 제3 관통홀에 삽입되는 형태로 제3 플레이트(130)를 관통하여 설치될 수 있다.

한편, 제1, 제2 및 제3 플레이트는 제1 튜브 또는 제2 튜브가 관통하여 설치된 상태에서 기밀을 유지하도록 가공된다. 따라서, 냉각 챔버(103), 제1 가스챔버(101), 제2 가스챔버(102)의 공정 가스 또는 냉각 유체가 외부로 누수되는 현상을 방지할 수 있다.

이를 위해, 제1 플레이트(110) 및 제2 플레이트(120)는 제1 튜브(170) 및 제2 튜브(180)가 관통 설치된 상태에서, 브레이징 처리에 의해 결합시킬 수 있다. 즉, 금속으로 이루어진 용가제(filler metal)를 제1 관통홀(111) 및 제2 관통홀(121)에 주입하여 이를 경화시킴으로서, 제1 관통홀(111) 및 제2 관통홀(121)의 기밀을 유지할 수 있다.

그리고, 제2 튜브(180)의 상측과 제3 플레이트(130)는 별도의 실링부재를 이용하여 기밀을 유지하도록 구성하는 것이 바람직하다.

만약, 제3 플레이트(130)와 제2 튜브(180) 또한 브레이징 처리에 의해 결합되는 경우, 제1 플레이트(110), 제2 플레이트(120) 및 제3 플레이트(130)가 일체의 모듈을 형성하게 된다. 따라서, 제2 플레이트(120)에 브레이징 된 부위에 균열이 발생하더라도 이에 대한 보수 작업을 진행할 수 없는 문제가 있다. 또한, 가스공급유닛(100) 조립 후 제1 플레이트(110)의 저면을 평탄 가공하는 과정에서 발생하는 분진이 제1 튜브(170)를 통해 제1 가스챔버(101)로 유입되더라도 이를 제거할 수 없어 공정 환경에 악영향을 미치는 문제점이 발생할 수 있다.

이에 비해, 본 실시예와 같이 제3 플레이트(130)의 제3 관통홀(131)은 브레이징 방식이 아닌 실링 부재(200)를 이용하는 바, 필요할 경우 제3 플레이트(130)를 선택적으로 분리시키는 것이 가능하다. 따라서, 제3 플레이트(130)를 탈거한 상태에서 제2 플레이트(120)의 균열 부분을 추가적으로 브레이징하여 보수할 수 있고, 제1 가스챔버(101)로 유입되는 분진 등의 이물질을 제거할 수도 있다.

도 3은 도 2의 제3 플레이트의 상면을 확대 도시한 단면도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서는 실링 부재(200)의 일 예로서 오링(O-ring)을 이용할 수 있다. 이때, 오링은 제2 튜브(180) 외측으로 끼움되어 제3 관통홀(131)에 인접한 위치에 안착되도록 설치될 수 있다.

제3 플레이트(130)는 제3 관통홀(131)의 둘레를 따라 실링 부재(200)가 안착될 수 있는 안착부(132)를 구비한다. 안착부(132)는 오링의 형상과 대응되도록 제3 관통홀(131)의 둘레를 따라 원형으로 형성된다. 그리고, 안착부(132)는 중심 방향, 즉 제3 관통홀(131) 방향으로 하향 경사지는 경사면을 형성하도록 구성될 수 있다. 따라서, 제2 튜브(180)의 외주면과 제3 관통홀(131) 사이의 공간이 실링 부재(200)에 의해 차폐되어 기밀을 유지하는 것이 가능하다.

본 실시예에서는 더욱 바람직하게, 실링 부재(200)를 가압하기 위한 별도의 덮개 부재(140)를 더 포함하여 구성된다. 덮개 부재(140)가 실링부재의 상측에 안착되어 자중 등을 이용하여 하향으로 실링 부재(200)를 가압하면, 실링 부재(200)는 재질의 탄성에 의해 변형이 발생하게 된다. 이때, 제3 관통홀(131) 방향으로 하향 경사지는 안착부(132)의 형상에 의해, 실링 부재(200)는 제2 튜브의 외면 방향으로 쏠리는 형태로 변형이 발생하는 바 더욱 효과적으로 기밀을 유지할 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 덮개 부재(140)는 복수개의 홀(141)이 형성된 플레이트 구조로 구성될 수 있다. 그리고, 상기 홀(141)로 제2 튜브가 끼워진 상태로 제3 플레이트(130) 상측에 안착되어 자중을 이용하여 실링 부재(200)를 가압한다.

다만, 본 실시예의 덮개 부재는 플레이트 구조로 구성하였으나, 이는 일 예에 불과하며 각각의 실링 부재를 개별적으로 가압하는 소형 모듈로 구성하는 것도 가능하다.

또한 도 3에서는 덮개 부재의 하면이 평면 형상으로 구성되었으나, 효과적으로 실링 부재를 가압할 수 있도록 실링 부재를 가압하는 부분은 별도의 돌기가 형성되도록 변형하여 실시하는 것도 가능하다.

나아가, 본 실시예에서는 덮개 부재의 자중을 이용하여 실링 부재를 가압하도록 구성하였으나, 덮개 부재가 실링 부재를 가압한 상태에서 체결될 수 있도록 별도의 체결부재를 이용하여 결합하는 것도 가능하다.

이하에서는 전술한 실시예의 제조 방법에 대하여, 도 4 및 도 5를 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다.

도 4는 도 2의 화학기상증착장치의 가스공급유닛을 제조하는 순서를 도시한 순서도이고, 도 5는 도 4의 각 단계에서 진행되는 공정 내용을 개략적으로 도시한 단면도이다.

우선, 제1 플레이트 및 제2 플레이트를 가공한다(S10). 이때, 제1 플레이트(110)에는 복수개의 제1 관통홀(111)을 형성하고, 제2 플레이트(120)에는 복수개의 제2 관통홀(121)을 형성한다. 이때, 제1 관통홀(111) 및 제2 관통홀(121)은 서로 대응되는 위치에 형성된다. 관통홀의 형성은 드릴링 머신, 펀칭 머신 또는 프레스 가공 머신 등을 이용하여 다양하게 작업할 수 있다.

제1 플레이트(110) 및 제2 플레이트(120)의 가공이 이루어지면, 제1 튜브(170) 및 제2 튜브(180)를 제1 관통홀(111) 및 제2 관통홀(121)에 삽입 설치한 후 브레이징 공정을 수행한다(S20, 도 5의 a 참조).

이때, 제1 튜브(170) 및 제2 튜브(180)는 도 4에 도시된 바와 같이, 각각이 제1 관통홀(111) 및 제2 관통홀(121)을 동시에 통과하도록 삽입된다. 여기서, 제1 튜브(170) 및 제2 튜브(180)는 공정 공간으로 균일하게 제1 공정가스(G1) 및 제2 공정가스(G2)를 공급할 수 있도록 균일한 패턴으로 배치되는 것이 바람직하다.

브레이징 공정은 제1 튜브(170) 및 제2 튜브(180)가 관통하는 제1 관통홀(111) 및 제2 관통홀(121)에 용가재를 주입하는 방식으로 이루어진다. 이때, 니들(needle) 형상의 분사구를 갖는 피스톤 또는 미세 분사구를 갖는 노즐 등을 이용하여 용가재를 주입한 후, 이를 경화시킨다. 이로 인해, 제1 플레이트110), 제2 플레이트(120), 제1 튜브(170) 및 제2 튜브(180)는 일체의 구조물을 형성한다.

브레이징 공정이 종료되면, 제1 플레이트(110)의 저면을 평탄화시키는 가공을 진행한다(S30, 도 5의 b 참조). 상기 브레이징 공정은 소정의 고온 환경에서 이루어지는 바, 제1 플레이트(110)의 저면이 중심부에서 하향으로 처지는 현상이 발생될 수 있다. 또한, 브레이징 공정에 의해 제1 플레이트(110)의 저면은 각각의 튜브의 하단이 돌출되거나, 용가제에 의해 굴곡면을 형성하게 된다. 다만, 분사면을 이루는 제1 플레이트 저면이 굴곡면을 형성하는 경우, 균일한 공정 환경을 조성하는 것이 곤란하다. 따라서, 절삭 또는 연마 공정 등을 이용하여 제1 플레이트의 저면을 평탄화시키는 것이 바람직하다.

이때, 평탄화 가공시 발생되는 금속 분진 등의 이물질이 상기 튜브 구조를 통해 제2 플레이트(120) 상측 방향으로 유입될 수 있다. 따라서, 평탄화 가공이 진행된 후에 이러한 이물질을 제거하는 세정 공정을 진행하는 것이 바람직하다(S40). 세정이 충분히 이루어지지 않은 상태에서 공정을 진행하는 경우, 공정가스 유입시 내측의 이물질이 웨이퍼에 증착되어 제품의 불량을 야기할 수 있기 때문이다.

전술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 가스공급유닛은 제3 플레이트(130)를 선택적으로 탈거할 수 있으므로, 제3 플레이트(130) 조립 후 세정 공정을 진행하는 것도 가능할 수 있다. 다만, 제3 플레이트(130) 조립 후 이를 해체하는 번거로움을 피할 수 있도록 제3 플레이트 조립 이전 단계에서 세정 공정을 진행하는 것이 바람직하다.

한편, 제1 플레이트(110) 및 제2 플레이트(120)와는 별도로 제3 플레이트(130)를 제작 가공하는 단계를 진행할 수 있다(S50). 이때, 제3 플레이트(130)를 제작하는 단계는 제3 관통홀(131)을 형성하는 단계 및 제3 관통홀(131)의 둘레를 따라 안착부(132)를 가공하는 단계를 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 제3 관통홀(131)을 형성하는 단계는 제1 관통홀(111) 및 제2 관통홀(121)과 마찬가지로, 드릴링 머신 또는 펀칭 머신 등을 이용하여 가공할 수 있다. 다만, 제3 관통홀(131)은 제1 관통홀(111) 또는 제2 관통홀(121)과 달리 제2 튜브 상단의 패턴과 대응되도록 형성되어, 제2 튜브만이 관통하도록 형성된다.

그리고, 안착부(132)는 제3 플레이트(130)의 상면에 제3 관통홀(131)의 둘레를 따라 형성되도록 가공한다. 이때, 안착부(132)는 전술한 바와 같이 설치시 제3 관통홀(131)의 중심 방향으로 하향 경사면을 형성하도록 절삭 공정 등을 통하여 가공할 수 있다.

본 제조예에서는 제3 관통홀(131) 가공 및 안착부(132) 가공을 별도의 단계로 구성하여 설명하였으나, 이는 일예에 불과하며 제3 관통홀 및 안착부의 주형을 이용하여 프레스 공정 또는 성형 공정을 진행하는 경우 단계의 구분없이 하나의 공정을 통해 형성되는 것도 가능하다.

또한, 이상에서는 제1 플레이트(110) 및 제2 플레이트(120)를 일체로 브레이징 한 후 이를 가공 및 세정하는 단계를 설명한 이후에, 제3 플레이트의 제작에 대하여 설명하고 있으나, 이는 설명의 편의를 위한 순서이며 제3 플레이트의 제작의 시계열적 순서를 한정하는 것은 아님을 밝혀둔다.

한편, 제1 플레이트(110) 및 제2 플레이트(120)를 브레이징 한 후 이를 가공 및 세정한 후에는, 제2 플레이트(120) 상측으로 제3 플레이트(130)를 설치하는 단계를 진행할 수 있다(S60, 도 5의 c 참조). 이때, 제3 플레이트(130)는 제2 플레이트(120)의 상측으로 연장 형성되는 제2 튜브(180)가 제3 관통홀에 삽입되는 형태로 안착된다. 따라서, 본 단계는 제3 플레이트(130)의 위치를 정렬하는 단계 및 제3 플레이트(130)를 안착시키는 단계를 포함하여 이루어지도록 구성된다.

제3 플레이트(130)의 정렬 단계는 얼라인 머신(align machine)을 이용하여 진행될 수 있다. 이때, 제2 플레이트(120) 상측으로 연장되는 제2 튜브(180)의 단부의 위치와 제3 관통홀(131)의 위치가 일치하도록 정렬된다.

제3 플레이트(130)의 위치가 정렬되면 제2 튜브(180)가 제3 관통홀(131)에 삽입되는 형태로 제3 플레이트(130)를 안착시킨다. 이때, 제3 플레이트(130)는 프레임(190)에 의해 지지되는 것도 가능하며, 또는 제3 플레이트(130)의 외주를 따라 하향 연장되는 플렌지를 이용하여 제2 플레이트(120) 상측에 안착시키는 것도 가능하다. 따라서, 제3 플레이트(130)는 제2 플레이트(120)와 소정 간격 이격된 상태로 설치되며, 제2 플레이트(120)와 함께 제1 가스챔버(101)를 형성한다. 이때, 제3 플레이트(130) 설치시 별도의 체결 부재 또는 별도의 실링 부재를 추가적으로 이용하여 제1 가스챔버가 밀폐된 공간을 형성할 수 있다.

제3 플레이트(130)가 설치되면 제3 플레이트(130) 상면에 실링 부재(200)를 설치한다(S70, 도 5의 d 참조). 이때, 실링 부재(200)는 오링을 이용하는 것이 바람직하다. 각각의 실링 부재(200)는 제3 플레이트(130) 상측으로 돌출되는 제2 튜브(180)에 끼워 제3 플레이트(130)의 안착부(132)에 안착시킨다.

실링 부재(200)가 설치되면 제3 플레이트(130)의 상측으로 덮개 부재(S80, 도 5의 e)를 설치할 수 있다. 이때, 덮개 부재(140) 또한 제3 관통홀(131)과 대응되는 패턴으로 형성된 복수개의 홀(141)이 구비되며, 상기 홀(141)로 제2 튜브(180)의 단부가 삽입되면서 안착된다.

이때, 설치된 덮개 부재(140)는 안착부(132)에 위치하는 실링 부재(200)를 가압한다. 그리고, 덮개 부재(140)에 의해 가압된 실링 부재(200)는 제2 튜브(180) 방향으로 밀리면서 변형이 발생하여 제2 튜브(180)와 제3 관통홀(131) 사이를 밀폐하여 기밀을 유지시킬 수 있다.

한편, 덮개 부재(140)가 안착되면 제3 플레이트(130) 상측으로 제4 플레이트(150)를 안착, 고정시켜 제2 가스챔버(102)의 밀폐구조를 완성할 수 있다(S90).

이와 같이, 본 실시예에 의할 경우 브레이징 공정이 최소화 되어 용이하게 제작하는 것이 가능하다. 또한, 제4 플레이트 및 제 3 플레이트 등을 해체하여 제1 가스챔버 및 제2 가스챔버의 유지 보수 작업 및 세정 작업을 진행하는 것이 가능하다.

Claims

복수개의 분사구가 형성되는 제1 플레이트;
상기 제1 플레이트의 상측에 설치되는 제2 플레이트;
양 단이 상기 제1 플레이트 및 상기 제2 플레이트에 각각 브레이징 접합되는 제1 튜브;
상기 제1 플레이트 및 제2 플레이트에 각각 브레이징 접합되며, 상측으로 연장 형성되는 제2 튜브;
상기 제2 플레이트의 상측에서 상기 제2 튜브가 관통하는 복수개의 관통홀이 구비되어 상기 제2 튜브와 브레이징없이 결합되는 제3 플레이트;
상기 제3 플레이트 상면에 설치되어 상기 관통홀과 상기 제2 튜브 사이의 기밀을 유지하는 오링(O-ring); 및
상기 제3 플레이트의 상측에 안착되어, 상기 오링을 가압하는 덮개부재를 포함하고,
상기 제1 튜브의 상단은 상기 제2 플레이트와 상기 제3 플레이트 사이에 형성되는 제1 가스챔버와 연통하고, 상기 제2 튜브의 상단은 상기 제3 플레이트의 상측에 형성되는 제2 가스챔버와 연통하도록 설치되는 화학기상증착장치의 가스공급유닛.
제1항에 있어서,
상기 오링은 탄성 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치의 가스 공급유닛.
제1항에 있어서,
상기 제3 플레이트의 상면에는 상기 관통홀의 둘레를 따라 상기 오링이 안착되는 안착부가 형성되는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치의 가스공급유닛.
제3항에 있어서,
상기 안착부는 상기 관통홀 방향으로 하향 경사지는 경사면을 형성하는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치의 가스공급유닛.
제1 플레이트 및 제2 플레이트 사이에 제1 튜브 및 제2 튜브가 관통하도록 브레이징 처리하여 냉각 챔버를 형성하는 단계;
제3 플레이트 내측의 관통홀에 상기 제2 튜브의 상단이 삽입되도록 상기 제3 플레이트를 상기 제2 플레이트 상측에 브레이징없이 안착시켜 제1 가스챔버를 형성하는 단계;
상기 관통홀과 제2 튜브 사이의 기밀을 유지할 수 있도록 상기 제3 플레이트와 상기 제2 튜브의 외주면 사이에 오링을 설치하는 단계;
상기 제3 플레이트의 상측에 덮개부재를 설치하여 상기 오링을 가압시키는 단계; 및
상기 덮개부재의 상측으로 제4 플레이트를 설치하여 제2 가스챔버를 형성하는 단계;를 포함하고,
상기 제1 튜브는 상기 제1 가스챔버에 수용되는 가스의 공급 유로를 형성하고, 상기 제2 튜브는 상기 제2 가스챔버에 수용되는 가스의 공급 유로를 형성하도록 설치되는 화학기상증착장치의 가스공급유닛 제조 방법.
제5항에 있어서,
상기 오링은 탄성 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치의 가스공급유닛 제조 방법.
제5항에 있어서, 상기 제 1가스챔버를 형성하는 단계 이전에,
상기 제3 플레이트를 제작하는 단계를 더 포함하고, 상기 제3 플레이트를 제작하는 단계는
상기 제3 플레이트에 상기 제2 튜브의 배열과 대응되는 형상으로 상기 관통홀을 형성하는 단계 및
상기 관통홀의 둘레를 따라 안착부을 가공하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치의 가스공급유닛 제조 방법.
제7항에 있어서,
상기 제3 플레이트를 상기 제2 플레이트의 상측에 안착시키기에 앞서, 상기 제2 플레이트의 상측에 잔류하는 이물질을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치의 가스공급유닛 제조 방법.