KR101365201B1 - Shower head assembly and apparatus for chemical vapor deposition having the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 샤워헤드 내부의 압력 제어 또는 화학물의 농도 조절이 용이하도록 챔버 내부로 분사되는 공정가스의 공급 구조를 개선한 샤워헤드 어셈블리 및 이를 갖는 화학기상 증착장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 샤워헤드 어셈블리는 공정가스를 분사하는 제1분사부를 갖는 제1헤드와, 제1헤드 상에 적층 배치되어 공정가스를 분사하는 제2분사부를 갖는 제2헤드와, 제1헤드 및 제2헤드 중 어느 하나에 공정가스의 분사방향에 대해 가로 방향으로 동심원을 가지며 일정 간격으로 이격 배치되어 제1헤드와 제2헤드 중 어느 하나의 내부 중심으로 각각 공정가스를 공급하는 복수의 가스공급부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 제1헤드와 제2헤드 중 어느 하나에 동심원 가지며 일정 간격으로 복수개의 가스공급부를 이격 배치하여 가스공급부가 배치된 내부 공간에 일정하게 공정가스를 공급할 수 있고, 이에 따라 공정가스의 온도, 유속 및 도핑 비율을 조절할 수 있다.The present invention relates to a showerhead assembly and a chemical vapor deposition apparatus having the same, which improves the pressure control inside the shower head or the supply structure of the process gas injected into the chamber so as to easily control concentration of chemicals. The showerhead assembly according to the present invention includes a first head having a first injection part for injecting a process gas, a second head having a second injection part laminated on the first head for injecting a process gas, a first head and A plurality of gas supply to each of the second head has a concentric circle in the transverse direction with respect to the injection direction of the process gas and spaced apart at regular intervals to supply the process gas to the inner center of any one of the first head and the second head, respectively It is characterized by including a wealth. As a result, the plurality of gas supply units may be spaced apart at regular intervals from one of the first head and the second head so as to uniformly supply the process gas to the internal space in which the gas supply unit is disposed, and thus the temperature of the process gas. The flow rate and doping ratio can be adjusted.
Description
본 발명은 샤워헤드 어셈블리 및 이를 갖는 화학기상 증착장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판을 수용한 챔버 내부로 공정가스를 분사하는 샤워헤드 어셈블리 및 이를 갖는 화학기상 증착장치에 관한 것이다.The present invention relates to a showerhead assembly and a chemical vapor deposition apparatus having the same, and more particularly, to a showerhead assembly and a chemical vapor deposition apparatus having the same injecting a process gas into the chamber containing the substrate.
화학기상 증착장치는 기판인 웨이퍼 상에 요구하는 박막을 증착시키는 장치이다. 이러한 화학기상 증착장치에서 금속 유기물 화학기상 증착장치는 Ⅲ족과 Ⅴ족의 화학물을 챔버 내부로 공급하여 질화갈륨 박막을 증착하는 장치이다.The chemical vapor deposition apparatus is a device for depositing a thin film required on a wafer as a substrate. In the chemical vapor deposition apparatus, the metal organic chemical vapor deposition apparatus is a device for depositing a gallium nitride thin film by supplying chemicals of Group III and Group V into the chamber.
금속 유기물 화학기상 증착장치는 Ⅲ족과 Ⅴ족의 화합물을 챔버 내부의 공정 공간으로 분사하기 위해 샤워헤드 또는 노즐과 같은 가스공급유닛을 포함한다. 여기서, 샤워헤드는 Ⅲ족과 Ⅴ족 화합물을 챔버 내부로 분사하기 위해 복수개의 분사관을 구비한다. 그리고, 샤워헤드는 각각의 공급관에 이종의 공정가스를 공급하기 위해 복수개의 가스 공급층을 갖는 헤드들을 포함한다. 또한, 샤워헤드의 최하단에는 서셉터로부터 전달되는 열로부터 샤워헤드를 보호하기 위한 냉각층이 구비된다.The metal organic chemical vapor deposition apparatus includes a gas supply unit such as a shower head or a nozzle for injecting compounds of group III and group V into the process space inside the chamber. Here, the showerhead has a plurality of spray tubes for spraying Group III and Group V compounds into the chamber. And, the showerhead includes heads having a plurality of gas supply layers for supplying different process gases to respective supply pipes. A cooling layer for protecting the showerhead from heat transmitted from the susceptor is provided at the lowermost end of the showerhead.
한편, 종래의 화학기상 증착장치는 "대한민국 공개특허공보 제2011-0129685호"인 "화학기상증착장치 및 이를 위한 샤워헤드"가 개시되어 있다. 상술한 선행기술 문헌인 "화학기상증착장치 및 이를 위한 샤워헤드는 복수개의 가스공급층을 형성하는 헤드들의 외곽에 가스공급관을 연결한다. 이렇게 샤워헤드의 헤드들 외곽으로부터 가스공급층으로 공급된 공정가스는 분사구를 통해 챔버 내부로 분사된다.On the other hand, a conventional chemical vapor deposition apparatus is disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 2011-0129685 entitled "Chemical vapor deposition apparatus and shower head for the same ". The above-described prior art document "Chemical vapor deposition apparatus and showerhead for this " refers to a process in which a gas supply pipe is connected to the outside of heads forming a plurality of gas supply layers. The gas is injected into the chamber through the injection port.
그런데, 종래의 상술한 선행기술 문헌의 "화학기상 증착장치 및 이를 위한 샤워헤드"는 가스공급층의 외곽으로부터 공정가스가 공급되기 때문에 가스공급층의 내부 압력 제어 또는 화학물의 농도 조절이 어려운 문제점이 있다.However, in the above-mentioned prior art document "Chemical vapor deposition apparatus and shower head for this", since the process gas is supplied from the outside of the gas supply layer, there is a problem that it is difficult to control the internal pressure of the gas supply layer or adjust the concentration of the chemical have.
본 발명의 목적은 샤워헤드 내부의 압력 제어 또는 화학물의 농도 조절이 용이하도록 챔버 내부로 분사되는 공정가스의 공급 구조를 개선한 샤워헤드 어셈블리 및 이를 갖는 화학기상 증착장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a showerhead assembly and a chemical vapor deposition apparatus having the shower head unit and a chemical vapor deposition apparatus, which improves the pressure control inside the shower head or the supply structure of the process gas injected into the chamber so as to easily control concentration of chemicals.
상기 과제의 해결 수단은, 본 발명에 따라, 공정가스를 분사하는 제1분사부를 갖는 제1헤드와, 상기 제1헤드 상에 적층 배치되어 상기 공정가스를 분사하는 제2분사부를 갖는 제2헤드와, 상기 제1헤드와 상기 제2헤드 중 어느 하나에 상기 공정가스의 분사방향에 대해 가로 방향으로 동심원을 가지며 일정 간격으로 이격 배치되어 상기 제1헤드와 상기 제2헤드 중 어느 하나의 내부 중심으로 각각 상기 공정가스를 공급하는 복수의 가스공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 샤워헤드 어셈블리에 의해 이루어진다.According to the present invention, there is provided a solution for solving the above-mentioned problems, including a first head having a first injection part for injecting a process gas, and a second head having a second injection part laminated on the first head and injecting the process gas. And an inner center of any one of the first head and the second head having a concentric circle in a horizontal direction with respect to an injection direction of the process gas and spaced apart at regular intervals in either one of the first head and the second head. The showerhead assembly is characterized in that it comprises a plurality of gas supply unit for supplying the process gas, respectively.
여기서, 바람직하게 상기 제1헤드와 상기 제2헤드로 공급되는 상기 공정가스는 각각 상이할 수 있다.Here, preferably, the process gas supplied to the first head and the second head may be different from each other.
복수의 상기 가스공급부는 각각, 상기 제1헤드와 상기 제2헤드 중 배치된 어느 하나의 내부 공간으로 상기 공정가스를 공급하는 공급관과, 상기 공급관으로부터 연장되어 외부로부터 공급되는 가스를 상기 공급관으로 유입시키는 유입관을 포함할 수 있다.Each of the plurality of gas supply units supplies a supply pipe for supplying the process gas to one of the inner spaces disposed among the first head and the second head, and a gas extending from the supply pipe and supplied from the outside into the supply pipe. It may include an inlet pipe.
그리고, 바람직하게 상기 유입관은 상기 공급관에 대해 평행하게 연장 형성되며, 상기 공급관은 상기 유입관이 관통되도록 개구부가 형성된 후크 형상일 수 있다.Preferably, the inlet pipe extends in parallel with the supply pipe, and the supply pipe may have a hook shape having an opening formed therethrough such that the inlet pipe passes therethrough.
상기 제1헤드와 상기 제2헤드 중 복수의 상기 가스공급부가 배치된 어느 하나의 내부 공간을 상호 구획하는 격벽을 더 포함하고, 상기 격벽은 동심원으로 배치되는 복수의 상기 공급관들 사이를 상호 구획하는 것이 바람직하다.The first head and the second head further comprises a partition wall for partitioning any one of the inner space in which the plurality of gas supply unit is disposed, the partition wall is partitioned between the plurality of supply pipes arranged in a concentric circle It is preferable.
상기 공급관은 상기 공정가스를 반경방향으로 공급하도록 형성된 공급구를 포함하고, 상기 공급구를 통해 공급된 상기 공정가스는 상기 격벽에 의해 상기 공급관이 배치된 공간의 상기 제1분사부와 상기 제2분사부 중 어느 하나로 안내되는 것이 바람직하다.The supply pipe may include a supply port configured to supply the process gas in a radial direction, and the process gas supplied through the supply port may include the first injection unit and the second injection port in a space where the supply pipe is disposed by the partition wall. It is preferable to be guided to any of the injection parts.
반면, 상기 공급관은 상기 공정가스를 상향으로 공급하도록 형성된 공급구를 포함하고, 상기 공급구를 통해 공급된 상기 공정가스는 상기 격벽에 의해 상기 공급관이 배치된 공간의 상기 제1분사부와 상기 제2분사부 중 어느 하나로 안내되는 것이 바람직하다.On the other hand, the supply pipe includes a supply port configured to supply the process gas upward, the process gas supplied through the supply port is the first injection portion and the first portion of the space in which the supply pipe is arranged by the partition wall It is preferable to be guided to either of the two injection parts.
한편, 상기 과제의 해결 수단은, 본 발명에 따라, 내부로 공정가스를 공급하는 챔버와, 상기 챔버 내부에 배치되며, 상기 공정가스와 반응하는 기판을 지지하는 서셉터와, 상기 챔버 외부에 배치되어, 상기 챔버 내부로 공급되는 상기 공정가스를 공급하는 가스공급유닛과, 상기 챔버 내부에 배치되며, 상기 가스공급유닛으로부터 공급된 상기 공정가스를 상기 서셉터로 분사하는 전술한 구성의 샤워헤드 어셈블리를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학기상 증착장치.On the other hand, according to the present invention, there is provided a chamber for supplying a process gas therein, a susceptor disposed inside the chamber and supporting a substrate reacting with the process gas, and disposed outside the chamber. And a gas supply unit supplying the process gas supplied into the chamber, and a showerhead assembly having the above-described configuration, which is disposed inside the chamber and injects the process gas supplied from the gas supply unit to the susceptor. Chemical vapor deposition apparatus comprising a.
여기서, 바람직하게 상기 가스공급부로부터 공급된 상기 공정가스는 상기 가스공급부가 배치된 상기 제1헤드와 상기 제2헤드 중 어느 하나의 상기 분사부를 통해 상기 챔버 내부로 분사될 수 있다.Here, preferably, the process gas supplied from the gas supply part may be injected into the chamber through the injection part of any one of the first head and the second head in which the gas supply part is disposed.
기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.The details of other embodiments are included in the detailed description and drawings.
본 발명에 따른 샤워헤드 어셈블리 및 이를 갖는 화학기상 증착장치의 효과는 다음과 같다.Effects of the showerhead assembly and the chemical vapor deposition apparatus having the same according to the present invention are as follows.
첫째, 제1헤드와 제2헤드 중 어느 하나에 동심원 가지며 일정 간격으로 복수개의 가스공급부를 이격 배치하여 가스공급부가 배치된 내부 공간에 일정하게 공정가스를 공급할 수 있고, 이에 따라 공정가스의 온도, 유속 및 도핑 비율을 조절할 수 있다.First, a plurality of gas supply units may be spaced apart at regular intervals from one of the first head and the second head so that the process gas may be uniformly supplied to the internal space in which the gas supply unit is disposed, and thus the temperature of the process gas, Flow rate and doping rate can be adjusted.
둘째, 복수개의 가스공급부가 동심원을 가지고 일정 간격으로 이격 배치되어 챔버 내부로 분사되는 공정가스의 분사속도 및 분사량을 일정하게 할 수 있으므로, 기판 상의 결정층 증착이 균일하게 이루어질 수 있다.Second, since the plurality of gas supply units are spaced at regular intervals with concentric circles to make the injection speed and the injection amount of the process gas injected into the chamber constant, the crystal layer deposition on the substrate can be made uniform.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 화학기상 증착장치의 단면도,
도 2는 도 1에 도시된 화학기상 증착장치의 샤워헤드 어셈블리의 단면도,
도 3은 본 발명의 제1실시 예에 따른 화학기상 증착장치의 가스공급유닛 영역의 평면도,
도 4는 본 발명의 제2실시 예에 따른 화학기상 증착장치의 가스공급유닛의 사시도이다.1 is a cross-sectional view of a chemical vapor deposition apparatus according to a preferred embodiment of the present invention,
2 is a cross-sectional view of the showerhead assembly of the chemical vapor deposition apparatus shown in FIG.
3 is a plan view of a gas supply unit region of the chemical vapor deposition apparatus according to the first embodiment of the present invention;
4 is a perspective view of a gas supply unit of the chemical vapor deposition apparatus according to the second embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 샤워헤드 어셈블리 및 이를 갖는 화학기상 증착장치에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a showerhead assembly according to an embodiment of the present invention and a chemical vapor deposition apparatus having the showerhead assembly will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
설명하기에 앞서, 이하에서 본 발명의 일 실시 예에 따른 샤워헤드 어셈블리 및 이를 갖는 화학기상 증착장치의 가스공급부는 제2헤드에 배치되는 것으로 설명되나, 가스공급부는 제1헤드에 배치될 수 있음을 미리 밝혀둔다.Prior to the description, the gas supply unit of the showerhead assembly and the chemical vapor deposition apparatus having the same according to an embodiment of the present invention will be described below is disposed in the second head, the gas supply unit may be disposed in the first head Reveal in advance.
또한, 본 발명에 따른 샤워헤드 어셈블리 및 이를 갖는 화학기상 증착장치의 제1 및 제2실시 예에 대해서는 동일한 구성에 대해 동일한 도면부호로 기재되었음도 미리 밝혀둔다.In addition, the first and second embodiments of the showerhead assembly and the chemical vapor deposition apparatus having the same according to the present invention are also described with the same reference numerals for the same configuration.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 화학기상 증착장치의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a chemical vapor deposition apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 화학기상 증착장치(10)는 챔버(100), 가스공급유닛(200), 서셉터(300), 회전축(400), 히팅유닛(500), 라이너(liner)(600) 및 샤워헤드 어셈블리(800)를 포함한다. 화학기상 증착장치(10)는 내부에 수용된 기판(1)(또는 웨이퍼)의 판면과 반응하는 공정가스를 공급하여 기판(1) 상에 결정층을 형성시킨다. 여기서, 화학기상 증착장치(10)의 내부로 공급되는 공정가스는 제1공정가스(G1) 및 제2공정가스(G2)로 구분된다.1, a chemical
챔버(100)는 내부에 기판(1)과 공정가스가 반응하여 기판(1) 상에 결정층이 형성되는 공정 공간을 형성하기 위한 몸체(120)와, 몸체(120)의 하부 일측에 형성되어 기판(1)과 반응한 반응가스(G3)(이하, '폐가스'라고 함)를 몸체(120) 외부로 배기하는 배기구(140)와, 몸체(120)의 내벽면으로부터 중심을 향해 돌출 연장되어 라이너(600)를 지지하는 지지돌기(160)를 포함한다.The
가스공급유닛(200)은 챔버(100) 내부로 공정가스가 공급되도록 공정가스를 공급한다. 본 발명의 일 실시 예로서, 가스공급유닛(200)은 제1공정가스(G1)와 제2공정가스(G2)를 공급한다.The
서셉터(300)는 본 발명의 일 실시 예로서, 기판지지부(320)의 판면에 형성된 기판수용홈(340)을 포함한다. 서셉터(300)는 챔버(100) 내부에 후술할 샤워헤드 어셈블리(800)와 대향 배치된다. 서셉터(300)는 회전축(400)에 연결되어 기판수용홈(340)에 배치된 복수개의 기판(1) 상에 결정층이 균일한 두께로 증착되도록 회전 운동된다.The susceptor 300 includes a
회전축(400)은 서셉터(300)의 하부에 연결되어 서셉터(300)에 회전 운동력을 제공한다. 회전축(400)은 도시되지 않은 벨트와 모터의 조합과 같은 공지된 동력전달장치에 의해 회전 운동되어 발생된 회전 운동력을 서셉터(300)에 제공한다.The rotating
히팅유닛(500)은 히팅부(520), 방열부(540) 및 전원블럭(560)을 포함한다. 히팅유닛(500)은 서셉터(300)의 내부 공간에 수용된다. 히팅유닛(500)은 서셉터(300)의 기판수용홈(340)에 지지된 기판(1) 상의 증착 공정이 원활하게 이루어질 수 있도록 기판(1)으로 전달되는 열을 생성한다.The
히팅부(520)는 복수개로 분리되어 서셉터(300)의 중앙 영역과 테두리 영역에 각각 대응되도록 배치된다. 이와 같이 히팅부(520)가 복수개로 분리됨에 따라, 서셉터(300)의 기판지지부(320) 중앙 영역 및 테두리 영역에 전달되는 온도는 개별 조절될 수 있다. 본 발명의 일 실시 예로서, 히팅부(520)는 기판지지부(320)의 중앙 영역과 테두리 영역에 대응되도록 분리 배치되어 있으나, 히팅부(520)의 분리된 개수 및 배치는 기판지지부(320)의 면적 또는 기판수용홈(340)의 배치 위치에 따라 설계 변경 실시 될 수 있다.The plurality of
방열부(540)는 복수개로 히팅부(520)의 하부에 배치되어, 서셉터(300) 내부의 열을 방열한다. 그리고, 전원블럭(560)은 복수개의 방열부(540) 하부에 복수개로 배치된다. 전원블럭(560)은 본 발명에 도시되지 않은 양극블럭 및 음극블럭과 더불어 양극블럭 및 음극블럭에 연결되는 양극선 및 음극선을 포함한다. 이러한 양극블럭과 음극블럭은 교호적으로 배치된다. 이렇게, 전원블럭(560)이 히팅부(520)의 하부에 배치됨에 따라, 전원공급부(미도시)로 공급되는 대전류가 효율적으로 분배되어 히팅부(520)에 공급되도록 한다.A plurality of
라이너(600)는 챔버(100)의 내측면과 서셉터(300)의 외측벽 사이에 배치된다. 본 발명의 라이너(600)는 'J'자 단면 형상을 가지며 챔버(100)와 서셉터(300) 사이에 배치된다. 라이너(600)는 만곡 형상으로 마련되어 폐가스(G3)의 와류를 방지함과 더불어 챔버(100)의 내측벽 및 서셉터(300)의 외측벽에 제1공정가스(G1), 제2공정가스(G2) 및 폐가스(G3)에 포함된 이물질, 예를 들어 파티클이 증착되는 것을 방지한다. 라이너(600)는 화학기상 증착장치(10)의 증착 공정에 미치는 영향을 최소화하기 위해 내화학성 및 내열성이 우수한 석영 재질로 마련된다.The
다음으로 도 2는 도 1에 도시된 화학기상 증착장치의 샤워헤드 어셈블리의 단면도, 도 3은 도 3은 본 발명의 제1실시 예에 따른 화학기상 증착장치의 가스공급유닛 영역의 평면도, 그리고 도 4는 본 발명의 제2실시 예에 따른 화학기상 증착장치의 가스공급유닛의 사시도이다.Next, FIG. 2 is a cross-sectional view of the showerhead assembly of the chemical vapor deposition apparatus shown in FIG. 1, FIG. 3 is a plan view of a gas supply unit region of the chemical vapor deposition apparatus according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a perspective view of a gas supply unit of the chemical vapor deposition apparatus according to the second embodiment of the present invention.
샤워헤드 어셈블리(800)는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 제1헤드(820), 제2헤드(840), 방열헤드(860) 및 가스공급부(880)를 포함한다. 샤워헤드 어셈블리(800)는 챔버(100) 내부에 수용된 서셉터(300)와 대향된 챔버(100)의 상부에 배치된다. 샤워헤드 어셈블리(800)는 가스공급유닛(200)으로부터 공급된 제1공정가스(G1) 및 제2공정가스(G2)를 서셉터(300)에 배치된 복수개의 기판(1)으로 분사한다.The
제1헤드(820)는 제1헤드몸체(822), 제1공급실(824), 제1분사부(826) 및 제1헤드 공급관(828)을 포함한다. 제1헤드(820)는 가스공급유닛(200)으로부터 공급된 제1공정가스(G1)를 서셉터(300)로 분사한다.The
제1헤드(820)는 제2헤드(840)와 방열헤드(860) 사이에 배치된다. 제1헤드몸체(822)는 후술할 제2헤드몸체(842)와 방열몸체(862) 사이에 배치되어 가스공급유닛(200)으로부터 공급된 제1공정가스(G1)가 체류되는 제1공급실(824)을 형성한다. 제1분사부(826)는 챔버(100) 내부와 제1공급실(824) 사이에 관통 배치된다. 제1분사부(826)는 제1헤드몸체(822)의 판면을 따라 일정 간격을 두고 판면에 대해 가로 방향으로 복수개로 배치된다. 제1분사부(826)는 서셉터(300)의 기판지지부(320) 전체면에 대응되도록 배치되어 서셉터(300)의 기판지지부(320) 전체면에 제1공정가스(G1)를 분사한다. 제1헤드 공급관(828)은 가스공급유닛(200)과 제1공급실(824)을 상호 연결한다. 제1헤드 공급관(828)은 가스공급유닛(200)으로부터 공급된 제1공정가스(G1)를 제1공급실(824)로 안내한다.The
제2헤드(840)는 제1헤드(820) 상에 적층 배치되어 가스공급유닛(200)으로부터 공급된 제2공정가스(G2)를 챔버(100) 내부로 분사한다. 제2헤드(840)는 제2헤드몸체(842), 제2공급실(844), 제2분사부(846) 및 격벽(848)을 포함한다.The
제2헤드몸체(842)는 제1헤드몸체(822)의 상부에 배치되어 가스공급유닛(200)으로부터 공급된 제2공정가스(G2)가 체류되는 제2공급실(844)을 형성한다. 제2분사부(846)는 챔버(100) 내부와 제2공급실(844) 사이에 관통 배치된다. 상세하게 제2분사부(846)는 제1헤드몸체(822) 및 제2헤드몸체(842)를 관통하여 챔버(100) 내부와 연통된다. 이때, 제2분사부(846)는 제1헤드몸체(822)에 의해 형성된 제1공급실(824)과 별도로 제2헤드몸체(842)의 판면에 대해 가로 방향으로 일정 간격을 두고 복수개로 배치된다. 여기서, 제2분사부(846)는 복수의 제1분사부(826) 사이마다 배치된다.The
그리고, 격벽(848)은 제2헤드몸체(842)의 판면에 대해 가로 방향으로 배치되어 제2공급실(844)을 복수개의 공간으로 상호 구획한다. 즉, 격벽(848)은 후술할 동심원으로 배치되는 복수의 가스공급부(880)의 공급관(882)들 사이를 상호 구획하도록 배치된다. 격벽(848)은 공급관(882)들 사이를 구획함과 더불어, 공급관(882)으로부터 공급된 제2공정가스(G2)의 유동을 제한하여 제2분사부(846)로 제2공정가스(G2)를 안내한다.The
상술한 제1헤드(820)와 제2헤드(840)로부터 분사되는 공정가스는 각각 상이하다. 예를 들어, 제1헤드(820)는 제1공정가스(G1)를 분사하고 제2헤드(840)는 제1공정가스(G1)와 상이한 제2공정가스(G2)를 분사한다.The process gases injected from the
방열헤드(860)는 제1헤드(820)의 하부에 배치된다. 방열헤드(860)는 방열몸체(862) 및 방열실(864)을 포함한다. 방열헤드(860)는 제1헤드(820)의 하부 즉, 샤워헤드 어셈블리(800)의 최하단부에 배치되어 방열실(864)을 형성한다. 방열실(864)에는 서셉터(300)로부터의 열이 샤워헤드 어셈블리(800)로 전달되는 것을 방지하기 위해 냉각용 가스가 공급된다.The
마지막으로 가스공급부(880)는 제1헤드(820)와 제2헤드(840) 중 어느 하나에 공정가스의 분사방향에 대해 가로 방향으로 동심원을 가지며 일정 간격으로 복수개 이격 배치된다. 복수개의 가스공급부(880)는 제1헤드(820)와 제2헤드(840) 중 배치된 어느 하나의 내부 중심으로 각각 공정가스를 공급한다. 본 발명의 제1 및 제2실시 예로서, 가스공급부(880)는 제2헤드(840)에 배치된다. 즉, 가스공급부(880)는 제2헤드(840)의 제2공급실(844)에 동심원을 가지며 복수개로 배치되는 것이다. 한편, 본 발명의 일 실시 예로서, 가스공급부(880)는 제2헤드(840)의 제2공급실(844)에 배치되어 제2공급실(844) 내부에 제2분사부(846)로 분사되는 제2공정가스(G2)를 공급하나, 가스공급부(880)는 제1헤드(820)의 제1공급실(824)에 배치되어 제1공급실(824) 내부에 제1분사부(826)로 분사되는 제1공정가스(G1)를 공급할 수도 있다.Finally, the
본 발명의 제1실시 예로서, 가스공급부(880)는 공급관(882) 및 유입관(884)을 포함한다. 공급관(882)은 본 발명의 일 실시 예로서, 제2헤드(840)의 제2공급실(844)에 배치되어 제2공급실(844)의 내부 공간으로 제2공정가스(G2)를 공급한다. 공급관(882)은 동심원을 가지며 복수개로 이격 배치되어 각각의 공급관(882)으로부터 제2공급실(844)의 각각의 영역마다 제2공정가스(G2)를 공급할 수 있으므로, 제2공급실(844) 내부로 공급되는 제2공정가스(G2)의 온도, 유속 및 도핑 비율을 조절할 수 있는 장점이 있다. 공급관(882)은 제2공정가스(G2)가 유동되는 공급몸체(882a)와 공급몸체(882a)로부터 제2공급실(844)의 내부 중심을 향해 형성되어 제2공정가스(G2)를 공급하는 복수개의 공급구(882b)를 포함한다. 즉, 공급구(882b)는 공급관(882)으로 공급된 제2공정가스(G2)를 반경방향으로 공급한다. 이렇게 공급구(882b)를 통해 반경방향으로 공급되는 제2공정가스(G2)는 각 공급관(882)을 구획한 격벽(848)에 의해 유동이 제한됨과 더불어 제2분사부(846)로 안내된다.In a first embodiment of the present invention, the
한편, 본 발명의 제2실시 예로서, 가스공급부(880)는 본 발명의 제1실시 예와 같이 공급관(882) 및 유입관(884)을 포함한다. 여기서, 공급관(882)은 제2공정가스(G2)가 유동되는 공급몸체(882a) 및 공급몸체(882a)로부터 제2공급실(844)의 상부를 향해 형성되어 제2공정가스(G2)를 공급하는 복수개의 공급구(882b)를 포함한다. 즉, 공급구(882b)는 제2공정가스(G2)를 상향으로 공급하도록 형성된다. 이렇게 공급구(882b)를 통해 상향으로 공급되는 제2공정가스(G2)는 제2헤드(840)의 상측벽과 격벽(848)에 의해 유동이 제한됨으로써 제2분사부(846)로 안내된다.On the other hand, the second embodiment of the present invention, the
유입관(884)은 가스공급유닛(200)과 공급관(882) 사이를 상호 연결하여 가스공급유닛(200)으로부터 공급되는 제2공정가스(G2)를 공급관(882)으로 유입시킨다. 유입관(884)은 제2공정가스(G2)를 공급관(882)으로 유입시키는 유입몸체(884a)와 가스공급유닛(200)으로부터의 제2공정가스(G2)를 유입몸체(884a)로 유입시키는 유입구(884b)를 포함한다.The
본 발명의 일 실시 예로서, 유입관(884)은 공급관(882)에 대해 평행하게 연장 형성된다. 이를 위해 공급관(882)은 완전한 원형의 관이 아니라, 각각의 유입관(884)이 평행하게 연장될 수 있도록 유입관(884)이 지나는 개구 영역을 갖는다. 즉, 공급관(882)은 일부 영역이 개구된 후크 형상을 갖는다.In one embodiment of the present invention, the
한편, 본 발명에 도시되지 않았지만, 유입관(884)은 공급관(882)에 대해 가로 방향으로 연장 형성된다. 이때, 공급관(882)은 유입관(884)이 가로방향, 즉 수직으로 연장되므로 폐루프의 원형 형상의 관으로 구성된다.On the other hand, although not shown in the present invention, the
이러한 구성에 의해 본 발명의 제1 및 제2실시 예에 따른 화학기상 증착장치(10)의 작동 과정을 이하에서 살펴보면 다음과 같다.With this configuration, the operation of the chemical
우선, 기판(1) 상에 결정층을 증착하기 위해 챔버(100) 내부의 서셉터(300)에 복수개의 증착대상물인 기판(1)을 배치한다. 그리고, 가스공급유닛(200)을 작동시켜 챔버(100) 내부로 공정가스를 공급한다.First, in order to deposit a crystal layer on the
이때, 가스공급유닛(200)으로부터 공급된 공정가스는 샤워헤드 어셈블리(800)를 경유하여 챔버(100) 내부로 분사된다. 가스공급유닛(200)으로부터 공급된 제1공정가스(G1)는 제1헤드 공급관(828)을 통해 제1헤드(820)의 제1공급실(824)로 공급된다. 그러면, 제1공급실(824)로 공급된 제1공정가스(G1)가 제1분사부(826)를 통해 챔버(100) 내부로 분사된다.At this time, the process gas supplied from the
한편, 가스공급유닛(200)으로부터 공급된 제2공정가스(G2)는 복수개의 가스공급부(880)의 유입관(884)을 통해 각각의 공급관(882)으로 유입된다. 복수개의 가스공급부(880)는 동심원을 가지며 제2헤드(840)의 제2공급실(844)에 일정 간격을 두고 이격 배치된다. 이러한 복수개의 가스공급부(880)로부터 공급된 제2공정가스(G2)는 제2공급실(844)의 내부 공간 전역에 일정한 유속으로 공급된다. 제2공급실(844)에 공급된 제2공정가스(G2)는 제2분사부(846)를 통해 챔버(100) 내부로 분사된다.On the other hand, the second process gas (G2) supplied from the
챔버(100) 내부에서 공정가스와 기판(1)의 반응 후 발생된 폐가스(G3)는 챔버(100)의 배기구(140)를 통해 외부로 배기된다.The waste gas G3 generated after the reaction of the process gas and the
이에, 제1헤드와 제2헤드 중 어느 하나에 동심원 가지며 일정 간격으로 복수개의 가스공급부를 이격 배치하여 가스공급부가 배치된 내부 공간에 일정하게 공정가스를 공급할 수 있고, 이에 따라 공정가스의 온도, 유속 및 도핑 비율을 조절할 수 있다.Accordingly, the plurality of gas supply units may be spaced apart at regular intervals from one of the first head and the second head so that the process gas may be uniformly supplied to the internal space in which the gas supply unit is disposed. Flow rate and doping rate can be adjusted.
또한, 복수개의 가스공급부가 동심원을 가지고 일정 간격으로 이격 배치되어 챔버 내부로 분사되는 공정가스의 분사속도 및 분사량을 일정하게 할 수 있으므로, 기판 상의 결정층 증착이 균일하게 이루어질 수 있다.In addition, since the plurality of gas supply units may be spaced apart at regular intervals with concentric circles to make the injection speed and the injection amount of the process gas injected into the chamber constant, the crystal layer deposition on the substrate may be uniform.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징들이 변경되지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것으로 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, . Therefore, it should be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.
10: 화학기상 증착장치 100: 챔버
200: 가스공급유닛 300: 서셉터
400: 회전축 500: 히팅유닛
600: 라이너(liner) 800: 샤워헤드 어셈블리
820: 제1헤드 824: 제1공급실
826: 제1분사부 828: 제1헤드 공급관
840: 제2헤드 844: 제2공급실
846: 제2분사부 880: 가스공급부
882: 공급관 84: 유입관10: chemical vapor deposition apparatus 100: chamber
200: gas supply unit 300: susceptor
400: rotating shaft 500: heating unit
600: liner 800: showerhead assembly
820: first head 824: first supply chamber
826: first injection unit 828: first head supply pipe
840: second head 844: second supply chamber
846: second injection unit 880: gas supply unit
882: supply pipe 84: inlet pipe
Claims (9)
상기 제1헤드 상에 적층 배치되어, 상기 제1공정가스와 상이한 제2공정가스를 분사하는 제2분사부를 갖는 제2헤드와;
상기 제1헤드와 상기 제2헤드 중 어느 하나에 상기 제1공정가스 및 상기 제2공정가스의 분사방향에 대해 가로 방향으로 동심원을 가지며 일정 간격으로 이격 배치되어, 상기 제1헤드와 상기 제2헤드 중 어느 하나로 상기 제1공정가스 및 상기 제2공정가스 중 해당된 공정가스를 공급하는 복수의 가스공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 샤워헤드 어셈블리.A first head having a first jetting portion for jetting a first process gas;
A second head stacked on the first head and having a second injection part for injecting a second process gas different from the first process gas;
One of the first head and the second head has a concentric circle in the transverse direction with respect to the injection direction of the first process gas and the second process gas and is spaced apart at regular intervals, the first head and the second head Shower head assembly comprising a plurality of gas supply for supplying a corresponding process gas of the first process gas and the second process gas to any one of the head.
복수의 상기 가스공급부는 각각,
상기 제1헤드와 상기 제2헤드 중 배치된 어느 하나의 공간으로 상기 제1공정가스 및 상기 제2공정가스 중 해당된 공정가스를 공급하는 공급관과;
상기 공급관으로부터 연장되어 외부로부터 공급되는 상기 제1공정가스 및 상기 제2공정가스 중 해당된 공정가스를 상기 공급관으로 유입시키는 유입관을 포함하는 것을 특징으로 하는 샤워헤드 어셈블리.The method of claim 1,
Each of the plurality of gas supply units,
A supply pipe for supplying a corresponding process gas of the first process gas and the second process gas to any one of the first head and the second head;
And an inlet pipe extending from the supply pipe and introducing a corresponding process gas from the first process gas and the second process gas into the supply pipe.
상기 유입관은 상기 공급관에 대해 평행하게 연장 형성되며,
상기 공급관은 상기 유입관이 관통되도록 개구부가 형성된 후크 형상인 것을 특징으로 하는 샤워헤드 어셈블리.The method of claim 3,
The inlet pipe is formed to extend in parallel to the supply pipe,
The supply pipe is a showerhead assembly, characterized in that the hook-shaped opening formed so that the inlet pipe passes.
상기 제1헤드와 상기 제2헤드 중 복수의 상기 가스공급부가 배치된 어느 하나의 내부 공간을 상호 구획하는 격벽을 더 포함하고,
상기 격벽은 동심원으로 배치되는 복수의 상기 가스공급부의 각각의 상기 공급관 사이를 상호 구획하는 것을 특징으로 하는 샤워헤드 어셈블리.The method of claim 3,
The first head and the second head further comprises a partition wall for partitioning any one of the inner space in which the plurality of gas supply unit is disposed,
And the partition wall partitions between the supply pipes of each of the plurality of gas supply parts arranged concentrically.
상기 공급관은 공정가스를 반경 방향으로 공급하도록 형성된 공급구를 포함하고,
상기 공급구를 통해 공급된 공정가스는 상기 격벽에 의해 유동이 제한되며, 상기 격벽에 의해 유동이 제한된 공정가스는 상기 공급관이 배치된 공간의 상기 제1분사부와 상기 제2분사부 중 어느 하나로 안내되는 것을 특징으로 하는 샤워헤드 어셈블리.The method of claim 5,
The supply pipe includes a supply port formed to supply the process gas in the radial direction,
The process gas supplied through the supply port is restricted in flow by the partition wall, and the process gas in which flow is restricted by the partition wall is any one of the first injection part and the second injection part of the space in which the supply pipe is disposed. And guided to a showerhead assembly.
상기 공급관은 상기 공급관이 수용되는 상기 제1헤드와 상기 제2헤드 중 어느 하나의 상측벽으로 공정가스를 분사하도록 상향으로 형성된 공급구를 포함하고,
상기 공급구를 통해 공급된 공정가스는 상기 격벽 및 상기 상측벽에 의해 유동이 제한되며, 상기 격벽 및 상기 상측벽에 의해 유동이 제한된 공정가스는 상기 공급관이 배치된 공간의 상기 제1분사부와 상기 제2분사부 중 어느 하나로 안내되는 것을 특징으로 하는 샤워헤드 어셈블리.The method of claim 5,
The supply pipe may include a supply port upwardly configured to inject a process gas into an upper wall of any one of the first head and the second head in which the supply pipe is accommodated.
The process gas supplied through the supply port is restricted in flow by the partition wall and the upper side wall, and the process gas in which the flow is restricted by the partition wall and the upper wall is connected to the first injection part of the space in which the supply pipe is disposed. Shower head assembly, characterized in that guided to any one of the second injection.
상기 챔버 내부에 배치되며, 기판을 지지하는 서셉터와;
상기 챔버 내부에 배치되는 제1항, 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항의 샤워헤드 어셈블리와;
상기 샤워헤드 어셈블리에 연결되어, 상기 제1공정가스 및 상기 제2공정가스를 상기 샤워헤드 어셈블리로 공급하는 가스공급유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 화학기상 증착장치.A chamber;
A susceptor disposed in the chamber and supporting the substrate;
A showerhead assembly according to any one of claims 1 and 3 arranged in the chamber;
And a gas supply unit connected to the shower head assembly and supplying the first process gas and the second process gas to the shower head assembly.
상기 제1헤드와 상기 제2헤드 중 어느 하나에 배치되는 상기 가스공급부의 배치 위치에 따라 대응되는 상기 분사부를 통해 상기 제1공정가스 및 상기 제2공정가스 중 해당된 공정가스를 상기 챔버 내부로 분사하는 것을 특징으로 하는 화학기상 증착장치.9. The method of claim 8,
The corresponding process gas of the first process gas and the second process gas into the chamber through the injection unit corresponding to the position of the gas supply unit disposed in any one of the first head and the second head. Chemical vapor deposition apparatus, characterized in that for spraying.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |