KR101936078B1 - 화학 기상 증착 장치 - Google Patents

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    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
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    • C23C16/4401—Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber

Abstract

본 발명은 세정 주기를 연장시켜 생산성을 향상시킬 수 있도록 한 화학 기상 증착 장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 반응 공간을 제공하는 공정 챔버; 상기 공정 챔버의 내부에 설치되어 기판을 지지하는 기판 지지부; 상기 공정 챔버의 상부를 덮는 챔버 리드; 및 상기 기판 지지부에 대향되는 상기 챔버 리드의 하면에 착탈 가능하게 결합되어 상기 기판 상에 공정 소스를 분사하는 소스 분사 모듈을 포함하고, 상기 소스 분사 모듈은 상기 챔버 리드의 하면에 착탈 가능하게 결합된 쉴드 플레이트; 및 상기 쉴드 플레이트의 하면에 일정한 간격을 가지도록 일체화되어 상기 쉴드 플레이트를 통해 공급되는 공정 소스를 상기 반응 공간에 분사하는 소스 분사 부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

화학 기상 증착 장치{Chemical Vapor Deposition Apparatus}
본 발명은 화학 기상 증착 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 세정 주기를 연장시켜 생산성을 향상시킬 수 있도록 한 화학 기상 증착 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 태양전지, 반도체 소자, 또는 평판 표시 패널 등의 기판(예를 들어, 웨이퍼, 플라스틱 기판, 글라스(Glass)) 상에 소정 두께의 박막을 증착하기 위해서는 스퍼터링(Sputtering)과 같이 물리적인 반응을 이용하는 물리 기상 증착(Physical Vapor Deposition; PVD) 방법과, 화학 반응을 이용하는 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition; CVD) 방법 등이 사용되고 있다.
여기서, 화학 기상 증착 방법은 공정 챔버에 공급되는 기체 상태의 원료물질의 화학 반응을 통하여 소정의 박막을 기판에 형성하는 것으로써, 물리 증착 방법보다 기판 상에 형성되는 박막의 스텝 커버리지(Step Coverage), 균일성(Uniformity) 및 양산성 등 같은 증착 특성이 우수하기 때문에 가장 보편적으로 사용되고 있다. 이러한, 화학 기상 증착 방법은 LPCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition), APCVD(Atmospheric Pressure Chemical Vapor Deposition), LTCVD(Low Temperature Chemical Vapor Deposition), PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition), MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition) 등으로 나눌 수 있다.
도 1은 종래의 화학 기상 증착 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 화학 기상 증착 장치는 반응 공간을 제공하는 공정 챔버(10), 공정 챔버(10)의 내부에 설치된 기판 지지부(20), 공정 챔버(10)의 상부에 설치되는 챔버 리드(30) 및 챔버 리드(30)의 하부에 설치되어 기판(S) 상에 공정 소스(PS)를 분사하는 소스 분사 모듈(40)을 구비한다.
공정 챔버(10)는 일정한 반응 공간을 형성한다. 이러한, 공정 챔버(10)의 일측에는 배기 소스를 배기하는 배기구(미도시)가 설치될 수 있다.
기판 지지부(20)는 공정 챔버(10)의 내부 바닥면에 설치되어 외부로부터 로딩되는 기판(S)을 지지한다.
챔버 리드(30)는 공정 챔버(10)의 반응 공간을 밀폐시키기 위하여 공정 챔버(10)의 상부에 설치된다. 여기서, 공정 챔버(10)와 챔버 리드(30)가 결합되는 공정 챔버(10)와 챔버 리드(30) 사이에는 밀봉부재(15)가 설치될 수 있다.
소스 분사 모듈(40)은 소스 공급관(42) 및 복수의 소스 분사관(44)을 구비한다.
소스 공급관(42)은 챔버 리드(30)를 관통하며, 복수의 소스 분사관(44) 각각에 연통되도록 복수로 분기된다.
복수의 소스 분사관(44)은 분기된 소스 공급관(42)에 연통되도록 일정한 간격을 가지도록 공정 챔버(10)의 내부에 배치되어 소스 공급관(42)으로부터 공정 소스(PS)가 공급된다. 이러한 복수의 소스 분사관(44) 각각에는 일정한 간격을 가지는 복수의 소스 분사홀(44h)이 형성된다. 이에 따라, 소스 공급관(42)에 공급되는 공정 소스(PS)는 복수의 소스 분사관(44)과 복수의 소스 분사홀(44h)을 통해 기판(S) 상에 분사된다.
이와 같은, 종래의 화학 기상 증착 장치는 공정 챔버(10)의 내부를 일정한 온도를 유지시키고, 소스 분사 모듈(40)을 통해 공정 소스(PS)를 반응 공간, 즉 기판(S) 상에 분사함으로써 공정 소스(PS)를 기판(S)의 상면에 증착시켜 기판(S)의 상면에 소정의 박막을 형성한다.
상술한 박막 증착 공정을 수행하게 되면, 공정 소스(PS)의 대부분은 기판(S)의 상면에 증착되지만, 공정 소스(PS)의 일부는 기판(S)이 아닌 챔버의 내벽, 기판(S)이 지지된 부분을 제외한 기판 지지부(20)의 상면 일부 또는/및 측면, 소스 분사 모듈(40)의 하면 등에 증착되어 파우더 성분의 이상 박막을 형성하고, 상기 이상 박막은 기판으로 떨어지는 파티클을 생성시켜 공정 불량을 야기시킨다. 특히, 공정 소스(PS)가 소스 분사홀(44h)의 주위에 증착될 경우, 소스 분사홀(44h) 각각의 크기가 변화됨으로써 기판(S)에 증착되는 박막이 불균일하게 된다는 문제점이 있다.
따라서, 기판(S)에 박막을 균일하게 증착하기 위해서는 소스 분사홀(44h)의 주위에 증착된 이상 박막을 주기적으로 세정해주어야 한다.
그러나, 소스 분사홀(44h)의 주위에 증착된 이상 박막을 세정하기 위해서는 매번 장치를 다운(Down)시킨 후, 챔버 리드(30)에서 소스 분사 모듈(40)을 분해하여 세정하기 때문에 장비의 가동률이 저하된다는 문제점이 있다. 더욱이, 소스 분사 모듈(40)의 세정을 마친 후에도, 공정 챔버(10) 내부에 발생한 수증기 및 불순물을 제거하고, 안정된 공정압력 및 공정온도를 형성하는 과정을 거쳐야 한다. 또한 더미(Dummy) 기판에 실제 증착 공정을 수행하여 박막 균일도나 파티클의 오염도를 확인하는 과정을 거쳐야 하기 때문에, 많은 시간이 소요되고 결과적으로 시간당 생산량(Throughput)의 감소를 초래하게 된다.
결과적으로, 소스 분사 모듈(40)의 세정 주기를 될수록 길게 가져가는 것이 생산성 측면에서 바람직하다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 세정 주기를 연장시켜 생산성을 향상시킬 수 있도록 한 화학 기상 증착 장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 반응 공간을 제공하는 공정 챔버; 상기 공정 챔버의 내부에 설치되어 기판을 지지하는 기판 지지부; 상기 공정 챔버의 상부를 덮는 챔버 리드; 및 상기 기판 지지부에 대향되는 상기 챔버 리드의 하면에 착탈 가능하게 결합되어 상기 기판 상에 공정 소스를 분사하는 소스 분사 모듈을 포함하고, 상기 소스 분사 모듈은 상기 챔버 리드의 하면에 착탈 가능하게 결합된 쉴드 플레이트; 및 상기 쉴드 플레이트의 하면에 일정한 간격을 가지도록 일체화되어 상기 쉴드 플레이트를 통해 공급되는 공정 소스를 상기 반응 공간에 분사하는 소스 분사 부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 소스 분사 부재는 상기 쉴드 플레이트의 하면에 일체화된 복수의 제 1 및 제 2 소스 분사 관을 포함하며, 상기 복수의 제 1 및 제 2 소스 분사 관 각각은 일정한 간격을 가지도록 교대로 배치된 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 제 1 및 제 2 소스 분사 관 각각에는 상기 공정 소스가 반응 공간으로 분사되는 복수의 소스 분사 홀이 형성되어 있고, 상기 복수의 소스 분사 홀은 지그재그 형태 또는 "W"자 형태로 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 제 1 및 제 2 소스 분사 관 각각에는 상기 공정 소스가 반응 공간으로 분사되는 복수의 소스 분사 홀이 형성되어 있고, 상기 복수의 소스 분사 홀은 상기 복수의 제 1 및 제 2 소스 분사 관 각각의 직경 중심부 하부에 3열로 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 제 1 및 제 2 소스 분사 관 각각에는 상기 공정 소스가 반응 공간으로 분사되는 복수의 소스 분사 홀이 형성되어 있고, 상기 제 1 및 제 2 소스 분사 관 각각에 형성된 상기 복수의 소스 분사 홀은 상기 소스 분사 관의 길이 방향으로 중첩되고, 상기 소스 분사 관의 길이 방향에 교차하는 단변 방향으로 중첩되지 않는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 소스 분사 관에 형성된 복수의 소스 분사 홀 각각과 상기 제 2 소스 분사 관에 형성된 복수의 소스 분사 홀 각각은 일정한 간격을 가지도록 서로 나란한 것을 특징으로 한다.
상기 소스 분사 부재는 상기 제 1 및 제 2 소스 분사 관 각각과 상기 쉴드 플레이트의 하면 사이를 실링하는 제 1 실링 부재를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 쉴드 플레이트는 상기 복수의 제 1 소스 분사 관 각각에 연통되도록 형성된 복수의 제 1 소스 공급 홀; 및 상기 복수의 제 2 소스 분사 관 각각에 연통되도록 형성된 복수의 제 2 소스 공급 홀을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 소스 분사 모듈은 나란한 제 1 및 제 2 소스 공급 홀 각각에 연통되도록 상기 쉴드 플레이트의 상면에 일체화된 복수의 쉴드 블럭을 더 포함하여 구성되고, 상기 복수의 쉴드 블럭 각각은 제 1 및 제 2 소스 공급 홀 각각에 연통되는 제 1 및 제 2 관 결합 홀을 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 소스 분사 부재는 상기 쉴드 블럭과 상기 쉴드 플레이트의 상면 사이를 실링하는 제 2 실링 부재를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 공정 소스는 상이한 제 1 및 제 2 공정 소스로 이루어지며, 상기 제 1 공정 소스는 상기 복수의 제 1 소스 분사 관에 공급되고, 상기 제 2 공정 소스는 상기 복수의 제 2 소스 분사 관에 공급될 수 있다. 이때, 상기 제 1 공정 소스는 H2O이고, 상기 제 2 공정 소스는 DEZ(Diethyl Zinc)일 수 있다.
상기 과제의 해결 수단에 의하면, 본 발명에 따른 화학 기상 증착 장치는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 챔버 리드에 결합되는 쉴드 플레이트의 하면에 복수의 소스 분사 관을 일체화시킴으로써 소스 분사 관과 쉴드 플레이트 사이에 이상 박막이 증착되는 것을 최소화하여 소스 분사 모듈의 세정 주기를 연장시켜 생산성을 향상시킬 수 있다.
둘째, 복수의 소스 분사 관이 일체화된 쉴드 플레이트를 포함하는 소스 분사 모듈이 챔버 리드의 하면에 탈착 가능하게 결합됨으로써 세정시 소스 분사 모듈의 탈부착을 용이하게 하여 작업시간을 감소시켜 가동률을 증가시킬 수 있다.
도 1은 종래의 화학 기상 증착 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 화학 기상 증착 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 화학 기상 증착 장치의 소스 분사 모듈을 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 복수의 소스 분사 관과 쉴드 플레이트의 결합 구조를 설명하기 위한 배면 사시도이다.
도 5a는 도 3에 도시된 복수의 소스 분사 관에 형성되는 소스 분사 홀을 설명하기 위한 단면도이다.
도 5b는 도 3에 도시된 복수의 소스 분사 관에 형성되는 소스 분사 홀의 배치 구조를 설명하기 위한 복수의 소스 분사 관의 배면도이다.
도 6은 도 3에 도시된 쉴드 블록과 쉴드 플레이트의 결합 구조를 설명하기 위한 평면 사시도이다.
도 7은 도 3에 도시된 쉴드 블록과 쉴드 플레이트 사이의 실링 구조를 설명하기 위한 평면 사시도이다.
이하, 도면을 참조로 본 발명에 따른 바람직한 실시 예에 대해서 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 화학 기상 증착 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 화학 기상 증착 장치는 반응 공간을 제공하는 공정 챔버(110), 공정 챔버(110)의 내부에 설치되어 기판(S)을 지지하는 기판 지지부(120), 공정 챔버(110)를 상부를 덮는 챔버 리드(130), 기판 지지부(120)에 대향되는 챔버 리드(130)의 하면에 착탈(또는 분리) 가능하게 결합되어 기판(S) 상에 공정 소스(PS)를 분사하는 소스 분사 모듈(140), 소스 분사 모듈(140)에 공정 소스(PS)를 공급하는 제 1 및 제 2 소스 공급부(150, 160)를 포함하여 구성된다.
공정 챔버(110)는 박막 증착 공정을 위한 반응 공간을 제공한다. 이를 위해, 공정 챔버(110)는 "U"자 형태의 단면을 가지도록 형성된다. 이러한, 공정 챔버(110)의 적어도 일측 바닥면과 일측 챔버 벽에는 반응 공간의 가스를 외부로 배기하기 위한 펌핑 포트(미도시)가 설치될 수 있다.
기판 지지부(120)는 공정 챔버(110)의 내부 바닥면에 설치되어 외부의 기판 로딩 장치(미도시)로부터 로딩되는 적어도 하난의 기판(S)을 지지한다. 이러한, 기판 지지부(120)는 상기 기판(S)의 온도를 80℃ ~ 250℃ 범위로 조절하기 위한 기판 가열부재(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다.
챔버 리드(130)는 챔버(110)의 상부에 설치되어 공정 챔버(110)의 반응 공간을 밀폐시킨다. 이때, 공정 챔버(110)의 챔버 벽과 챔버 리드(130) 사이에는 밀봉부재(115)가 설치된다. 상기 챔버 리드(130)의 하면, 즉 기판 지지부(120)에 대향되는 대향면은 소스 분사 모듈(140)이 설치될 수 있도록 소정 깊이를 가지도록 오목하게 형성된다. 즉, 챔버 리드(130)는 소스 분사 모듈(140)이 삽입 설치되는 모듈 설치 홈을 포함하여 이루어진다.
소스 분사 모듈(140)은 챔버 리드(130)의 하면에 마련된 모듈 설치 홈에 착탈 가능하게 삽입 결합된다. 이러한 소스 분사 모듈(140)은 제 1 및 제 2 소스 공급부(150, 160) 각각으로부터 분리되어 공급되는 공정 소스(PS), 즉, 제 1 및 제 2 공정 소스(PS1, PS2) 각각을 기판 상에 분사한다.
제 1 소스 공급부(150)는 기판(S) 상에 증착될 박막의 재질을 포함하는 제 1 공정 소스(PS1)를 생성하여 소스 분사 모듈(140)에 공급한다. 제 2 소스 공급부(160)는 기판(S) 상에 증착될 박막의 재질을 포함하는 제 2 공정 소스(PS2)를 생성하여 소스 분사 모듈(140)에 공급한다. 예를 들어, 기판(S)에 ZnO 재질의 박막을 형성할 경우에, 상기 제 1 소스 공급부(150)는 DEZ(Diethyl Zinc)를 기화시켜 제 1 공정 소스(PS1)를 생성하고, 상기 제 2 소스 공급부(160)는 물(H2O)을 기화시켜 제 2 공정 소스(PS2)를 생성할 수 있다.
이와 같은, 본 발명의 실시 예에 따른 화학 기상 증착 장치는 챔버 리드(130)의 하면에 착탈 가능하게 설치된 소스 분사 모듈(140)을 통해 기판(S) 상에 제 1 및 제 2 공정 소스(PS1, PS2)를 분사함으로써 기판(S) 상에 소정의 박막을 형성한다. 예를 들어, 본 발명의 실시 예에 따른 화학 기상 증착 장치는 소스 분사 모듈(140)을 통해 DEZ(Diethyl Zinc)로 이루어진 제 1 공정 소스(PS1)와 물(H2O)로 이루어진 제 2 공정 소스(PS2)를 기판(S) 상에 분사함으로써 제 1 및 제 2 공정 소스(PS1, PS2)의 상호 반응을 통해 기판(S) 상에 ZnO 재질의 박막을 형성할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 화학 기상 증착 장치의 소스 분사 모듈을 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다.
도 3을 도 2와 결부하면, 소스 분사 모듈(140)은 쉴드 플레이트(142), 소스 분사 부재(144), 및 복수의 쉴드 블럭(146)을 포함하여 구성된다.
쉴드 플레이트(142)는 평판 형태로 형성되어 챔버 리드(130)의 모듈 설치 홈에 삽입되어 챔버 리드(130)에 착탈 가능하게 결합된다. 상기 쉴드 플레이트(142)는 복수의 제 1 소스 공급 홀 그룹(142a), 복수의 제 2 소스 공급 홀 그룹(142b), 및 복수의 결합 부재 삽입 홀(142c)을 포함하여 이루어진다.
복수의 제 1 소스 공급 홀 그룹(142a) 각각은 쉴드 플레이트(142)의 장변과 나란하도록 일정한 간격으로 배치된다. 이러한 복수의 제 1 소스 공급 홀 그룹(142a) 각각은 쉴드 플레이트(142)를 관통하도록 일정한 간격으로 형성된 복수의 제 1 소스 공급 홀(SH1)을 포함한다. 상기 복수의 제 1 소스 공급 홀 그룹(142a) 각각의 제 1 소스 공급 홀(SH1)들에는 제 1 소스 공급부(150)로부터 제 1 공정 소스(PS1)가 공급된다.
복수의 제 2 소스 공급 홀 그룹(142b) 각각은 쉴드 플레이트(142)의 장변과 나란하도록 복수의 제 1 소스 공급 홀 그룹(142a) 사이사이에 배치된다. 이러한 복수의 제 2 소스 공급 홀 그룹(142b) 각각은 쉴드 플레이트(142)를 관통하도록 일정한 간격으로 형성된 복수의 제 2 소스 공급 홀(SH2)을 포함한다. 상기 복수의 제 2 소스 공급 홀 그룹(142b) 각각의 제 2 소스 공급 홀(SH2)들에는 제 2 소스 공급부(160)로부터 제 2 공정 소스(PS2)가 공급된다.
복수의 결합 부재 삽입 홀(142c) 각각은 쉴드 플레이트(142)를 관통하여 형성된다. 이때, 복수의 결합 부재 삽입 홀(142c) 각각은 쉴드 플레이트(142)의 가장자리 영역과 나머지 영역에 일정한 간격을 가지도록 형성된다.
이와 같은 쉴드 플레이트(142)는 박막 증착 공정과 소스 분사 모듈(140)의 세정 공정시 부식되거나 손상되지 않는 재질로 이루어진다. 예를 들어, 쉴드 플레이트(142)는 알루미늄 또는 스테인리스 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
소스 분사 부재(144)는 쉴드 플레이트(142)의 하면에 결합되어 전술한 복수의 제 1 및 제 2 소스 공급 홀(SH1, SH2) 각각으로부터 공급되는 제 1 및 제 2 공정 소스(PS1, PS2)를 기판(S) 상에 분사한다. 이를 위해, 소스 분사 부재(144)는 쉴드 플레이트(142)의 하면에 일정한 간격을 가지도록 교대로 결합된 복수의 제 1 및 제 2 소스 분사 관(144a, 144b)을 포함하여 구성된다.
복수의 제 1 소스 분사 관(144a) 각각은 복수의 제 1 소스 공급 홀 그룹(142a) 각각에 중첩되도록 쉴드 플레이트(142)의 하면에 결합되어 복수의 제 1 소스 공급 홀(SH1) 각각에 연통된다. 이러한 복수의 제 1 소스 분사 관(144a) 각각은 복수의 제 1 소스 공급 홀(SH1)을 통해 공급되는 제 1 공정 소스(PS1)를 기판(S) 상에 분사한다.
복수의 제 1 소스 분사 관(144a) 각각은, 도 4의 확대도와 같이, 용접 공정에 의해 일정한 간격으로 형성되는 용접 접합부(145)에 의해 쉴드 플레이트(142)의 하면에 결합되어 일체화된다. 이때, 상기 복수의 제 1 소스 분사 관(144a) 각각과 쉴드 플레이트(142)의 하면 사이는, 도 2의 확대도에 도시된 바와 같이, 제 1 실링 부재(148)에 의해 실링된다. 상기 제 1 실링 부재(148)는 실리콘 재질로 이루어질 수 있으며, 전술한 상기 용접 공정 후, 쉴드 플레이트(142)의 하면과 복수의 제 1 소스 분사 관(144a) 사이의 갭 공간에 도포되어 경화될 수 있다.
상기 복수의 제 1 소스 분사 관(144a) 각각에는 복수의 제 1 돌출 관(144a1), 및 복수의 제 1 소스 분사 홀(144h1)이 형성되어 있다.
복수의 제 1 돌출 관(144a1) 각각은 복수의 제 1 소스 분사 관(144a) 각각의 상면으로부터 소정 높이를 가지도록 수직하게 돌출되어 복수의 제 1 소스 공급 홀(SH1) 각각에 삽입 결합된다. 이에 따라, 복수의 제 1 소스 분사 관(144a) 각각은 복수의 제 1 돌출 관(144a1)을 통해 복수의 제 1 소스 공급 홀(SH1) 각각에 연통됨으로써 복수의 제 1 소스 공급 홀(SH1) 각각으로부터 제 1 공정 소스(PS1)를 공급받는다.
복수의 제 1 소스 분사 홀(144h1) 각각은 제 1 소스 분사 관(144a)에 공급되는 제 1 공정 소스(PS1)를 소정 압력으로 기판(S) 상의 소정 영역에 분사하는 역할을 한다. 이를 위해, 복수의 제 1 소스 분사 홀(144h1) 각각은, 도 5a에 도시된 바와 같이, 기판 지지부(120)에 대향되는 복수의 제 1 소스 분사 관(144a) 각각의 직경(또는 단변) 중심부 하면에 3열, 즉 하면 중앙과 하면 중앙에 인접한 양측면에 일정한 간격과 일정한 직경을 가지도록 형성된다. 이때, 복수의 제 1 소스 분사 관(144a) 각각에 형성되는 복수의 제 1 소스 분사 홀(144h1)은, 도 5b에 도시된 바와 같이, 제 1 소스 분사 관(144a)의 길이 방향으로 따라 일정한 간격을 가지도록 지그재그 형태 또는 "W"자 형태로 형성될 수 있다. 즉, 복수의 제 1 소스 분사 홀(144h1)은 제 1 소스 분사 관(144a)의 하면 일측면, 하면 중앙, 하면 타측면, 하면 중앙, 및 하면 일측면의 순서를 가지도록 지그재그 형태 또는 "W"자 형태로 반복됨으로써 제 1 소스 분사 관(144a)의 길이 방향으로는 중첩되지만, 제 1 소스 분사 관(144a)의 길이 방향에 직교하는 단변 방향으로는 중첩되지 않는다.
제 1 소스 분사 관(144a)의 하면 일측면과 하면 타측면 각각에 형성되는 상기 제 1 소스 분사 홀(144h1)은, 기판(S) 상의 균일한 소스 분사를 위해, 제 1 소스 분사 관(144a)의 단변 중심부를 기준으로 30°~ 60°범위의 각도(θ) 내에 위치하는 것이 바람직하다.
복수의 제 2 소스 분사 관(144b) 각각은 복수의 제 2 소스 공급 홀 그룹(142b) 각각에 중첩되도록 쉴드 플레이트(142)의 하면에 결합되어 복수의 제 2 소스 공급 홀(SH2) 각각에 연통된다. 이러한 복수의 제 2 소스 분사 관(144b) 각각은 복수의 제 2 소스 공급 홀(SH2)을 통해 공급되는 제 2 공정 소스(PS2)를 기판(S) 상에 분사한다.
상기 복수의 제 2 소스 분사 관(144b) 각각은 상기 제 1 소스 분사 관(144a)과 동일한 용접 공정에 의해 일정한 간격으로 형성되는 용접 접합부(145)에 의해 쉴드 플레이트(142)의 하면에 결합되어 일체화된다. 이때, 상기 복수의 제 2 소스 분사 관(144b) 각각과 쉴드 플레이트(142)의 하면 사이는, 도 2의 확대도에 도시된 바와 같이, 제 1 실링 부재(148)에 의해 실링된다. 상기 제 1 실링 부재(148)는 실리콘 재질로 이루어질 수 있으며, 전술한 상기 용접 공정 후, 쉴드 플레이트(142)의 하면과 복수의 제 2 소스 분사 관(144b) 사이의 갭 공간에 도포되어 경화될 수 있다.
상기 복수의 제 2 소스 분사 관(144b) 각각에는 복수의 제 2 돌출 관(144b1), 및 복수의 제 2 소스 분사 홀(144h2)이 형성되어 있다.
복수의 제 2 돌출 관(144b1) 각각은 복수의 제 2 소스 분사 관(144b) 각각의 상면으로부터 소정 높이를 가지도록 수직하게 돌출되어 복수의 제 2 소스 공급 홀(SH2) 각각에 삽입 결합된다. 이에 따라, 복수의 제 2 소스 분사 관(144b) 각각은 복수의 제 2 돌출 관(144b1)을 통해 복수의 제 2 소스 공급 홀(SH2) 각각에 연통됨으로써 복수의 제 2 소스 공급 홀(SH2) 각각으로부터 제 2 공정 소스(PS2)를 공급받는다.
복수의 제 2 소스 분사 홀(144h2) 각각은 제 2 소스 분사 관(144b)에 공급되는 제 2 공정 소스(PS2)를 소정 압력으로 기판(S) 상의 소정 영역에 분사하는 역할을 한다. 이를 위해, 복수의 제 2 소스 분사 홀(144h2) 각각은, 도 5a에 도시된 바와 같이, 기판 지지부(120)에 대향되는 복수의 제 2 소스 분사 관(144b) 각각의 직경(또는 단변) 중심부 하면에 3열, 즉 하면 중앙과 하면 중앙에 인접한 하면 양측면에 일정한 간격과 일정한 직경을 가지도록 형성된다. 이때, 복수의 제 2 소스 분사 관(144b) 각각에 형성되는 복수의 제 2 소스 분사 홀(144h2)은, 도 5b에 도시된 바와 같이, 제 2 소스 분사 관(144b)의 길이 방향으로 따라 일정한 간격을 가지도록 지그재그 형태 또는 "W"자 형태로 형성될 수 있다. 즉, 복수의 제 2 소스 분사 홀(144h2)은 제 2 소스 분사 관(144b)의 하면 일측면, 하면 중앙, 하면 타측면, 하면 중앙, 및 하면 일측면의 순서를 가지도록 지그재그 형태 또는 "W"자 형태로 반복됨으로써 제 2 소스 분사 관(144b)의 길이 방향으로는 중첩되지만, 제 2 소스 분사 관(144b)의 길이 방향에 직교하는 단변 방향으로는 중첩되지 않는다.
제 2 소스 분사 관(144b)의 하면 일측면과 하면 타측면 각각에 형성되는 상기 제 2 소스 분사 홀(144h2)은, 기판(S) 상의 균일한 소스 분사를 위해, 제 2 소스 분사 관(144b)의 단변 중심부를 기준으로 30°~ 60°범위의 각도(θ) 내에 위치하는 것이 바람직하다.
복수의 제 1 소스 분사 관(144a) 각각에 형성된 복수의 제 1 소스 분사 홀(144h1) 각각과 복수의 제 2 소스 분사 관(144b) 각각에 형성된 복수의 제 2 소스 분사 홀(144h2) 각각은 일대일로 나란하게 배치되며, 그 사이의 거리는 모두 동일하다. 이에 따라, 상기 복수의 제 1 및 제 2 소스 분사 홀(144h1, 144h2) 각각에서는 동일한 량의 공정 소스(PS1, PS2)가 분사된다.
한편, 상기 복수의 제 1 및 제 2 소스 분사 홀(144h1, 144h2) 각각은 상기 제 1 및 제 2 소스 분사 관(144a, 144b) 각각에 격자 형태를 가지도록 형성될 수 있다. 이 경우, 제 1 및 제 2 소스 분사 관(144a, 144b) 각각의 하부 영역에 분사되는 소스 분사량과 제 1 및 제 2 소스 분사 관(144a, 144b) 사이의 공간에 분사되는 소스 분사량에 편차가 발생될 수 있으며, 상기 소스 분사 홀(144h1, 144h2)의 가공 비용이 증가하게 된다. 반면에, 본 발명에 따른 소스 분사 홀(144h1, 144h2)은, 전술한 바와 같이, 상기 제 1 및 제 2 소스 분사 관(144a, 144b) 각각에 서로 나란하면서 일정한 간격(d1)을 가지도록 지그재그 형태 또는 "W"자 형태로 형성됨으로써 소스 분사 홀(144h1, 144h2)의 개수를 줄여 상기 소스 분사 홀(144h1, 144h2)의 가공 비용을 감소시키며, 소스 분사량의 편차를 최소화할 수 있다. 그리고, 본 발명은 소스 분사 홀(144h1, 144h2)의 직경을 증가시킴으로써 소스 분사 홀(144h1, 144h2)의 개수 감소로 인한 소스 분사량의 감소를 방지할 수 있다.
다시 도 3에서, 상기 복수의 쉴드 블럭(146) 각각은 쉴드 플레이트(142)에 형성된 제 1 및 제 2 소스 공급 홀(SH1, SH2) 각각에 연통되도록 쉴드 플레이트(142)의 상면에 결합된다. 복수의 쉴드 블럭(146) 각각은 나란하게 배치된 제 1 및 제 2 소스 공급 홀 그룹(142a, 142b)에 교차하도록 쉴드 플레이트(142)에 결합되어 제 1 및 제 2 소스 공급 홀 그룹(142a, 142b)의 제 1 및 제 2 소스 공급 홀(SH1, SH2) 각각에 중첩된다. 이러한 복수의 쉴드 블럭(146) 각각에는 제 1 및 제 2 관 결합 홀(146a, 146b)이 형성되어 있다.
제 1 관 결합 홀(146a)은 쉴드 블럭(146)을 관통하도록 형성되어 상기 제 1 소스 공급 홀 그룹(142a)의 제 1 소스 공급 홀(SH1)에 결합되거나 상기 제 1 소스 공급 홀(SH1)에 삽입된 제 1 소스 분사 관(144a)의 제 1 돌출 관(144a1)에 결합된다. 이러한 제 1 관 결합 홀(146a)의 상부는 제 1 소스 공급부(150)에 연결된 제 1 소스 공급 라인(152)에 결합된다.
제 2 관 결합 홀(146b)은 쉴드 블럭(146)을 관통하도록 형성되어 상기 제 2 소스 공급 홀 그룹(142b)의 제 2 소스 공급 홀(SH2)에 결합되거나 상기 제 2 소스 공급 홀(SH2)에 삽입된 제 2 소스 분사 관(144b)의 제 2 돌출 관(144b1)에 결합된다. 이러한 제 2 관 결합 홀(146b)의 상부는 제 2 소스 공급부(160)에 연결된 제 2 소스 공급 라인(162)에 결합된다.
상기 복수의 쉴드 블럭(146) 각각은, 도 6의 확대도와 같이, 용접 공정에 의해 일정한 간격으로 형성되는 용접 접합부(147)에 의해 쉴드 플레이트(142)의 상면에 결합되어 일체화된다.
상기 쉴드 플레이트(142)의 상면과 쉴드 블럭(146) 사이에 갭 공간이 존재할 수 있고, 상기 갭 공간을 통해 공정 소스(PS)가 누설되거나 반응 공간에 분사된 공정 소스(PS)가 침투할 수 있다. 이에 따라, 쉴드 플레이트(142)의 상면과 쉴드 블럭(146) 사이에 갭 공간은, 도 7에 도시된 바와 같이, 제 2 실링 부재(149)에 의해 실링될 수 있다.
상기 제 2 실링 부재(149)는 실리콘 재질로 이루어질 수 있으며, 전술한 상기 용접 공정 후, 쉴드 플레이트(142)의 상면과 쉴드 블럭(146) 간의 모서리 부분에 도포되어 경화될 수 있다.
전술한 바와 같이, 소스 분사 부재(144)와 상기 복수의 쉴드 블럭(146) 각각이 상하면에 결합된 쉴드 플레이트(142)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 챔버 리드(130)의 하면에 마련된 모듈 삽입 홈에 삽입되고, 복수의 결합 부재 삽입 홀(142c) 각각에 삽입되어 챔버 리드(130)의 하면에 체결되는 복수의 볼트 또는 스크류에 의해 챔버 리드(130)의 하면에 결합된다. 이때, 복수의 쉴드 블럭(146) 각각과 챔버 리드(130)의 하면 사이에는 오-링(O-Ring)이 배치될 수 있다.
한편, 도 2 내지 도 4에는 소스 분사 부재(144)가 교대로 배치된 2개의 제 1 소스 분사 관(144a)과 2개의 제 2 소스 분사관(144b)으로 이루어지는 것으로 도시하였지만, 이에 한정되지 않고, 교대로 배치되는 제 1 및 제 2 소스 분사 관(144a, 144b) 각각은 기판(W)의 크기에 따라 수개에서 수십개로 이루어질 수 있다.
또한, 도 2 내지 도 4에는 교대로 배치된 2개의 제 1 소스 분사 관(144a)과 2개의 제 2 소스 분사관(144b)이 1개의 쉴드 플레이트(142)에 결합되는 것으로 도시하였지만, 이에 한정되지 않는다. 즉, 교대로 배치되는 제 1 및 제 2 소스 분사 관(144a, 144b) 각각은 기판(W)의 크기에 따라 수개에서 수십개로 이루어져 격자 형태로 배치되는 복수의 쉴드 플레이트(142)에 결합될 수 있다.
그리고, 도 2 내지 도 6에는 복수의 쉴드 블럭(146) 각각이 하나의 제 1 소스 분사 관(144a)과 하나의 제 2 소스 분사관(144b)에 교차하도록 배치되는 것으로 도시하였지만, 이에 한정되지 않고, 복수의 쉴드 블럭(146) 각각은 교대로 배치되는 복수의 제 1 및 제 2 소스 분사 관(144a, 144b)에 교차하도록 배치될 수 있다.
전술한 바와 같은 소스 분사 모듈(140)은 복수의 제 1 및 제 2 소스 분사 관(144a, 144b)과 쉴드 플레이트(142)가 하나로 일체화되어 볼트 또는 스크류에 의해 챔버 리드(130)의 하면에 탈착 가능하게 설치됨으로써 화학 기상 증착 공정시 박막 물질에 의한 챔버 리드(130)의 하면 오염을 최소화할 수 있다. 그리고, 소스 분사 모듈(140)은 화학 기상 증착 공정의 횟수에 따른 오염 정도에 따라 챔버 리드(130)에서 분리되어 세정 공정을 거친 후, 챔버 리드(130)에 재장착되어 재사용될 수 있다.
이상과 같은 본 발명의 실시 예에 따른 화학 기상 증착 장치는 복수의 제 1 및 제 2 소스 분사 관(144a, 144b)을 쉴드 플레이트(142)의 하면에 일체화시킴으로써 복수의 제 1 및 제 2 소스 분사 관(144a, 144b)과 쉴드 플레이트(142) 사이에 이상 박막이 증착되는 것을 최소화하여 소스 분사 모듈(140)의 세정 주기를 연장시킬 수 있다.
그리고, 본 발명의 실시 예에 따른 화학 기상 증착 장치는 소스 분사 모듈(140)을 챔버 리드(130)의 하면에 탈착 가능하게 결합시킴으로써 세정시 소스 분사 모듈(140)의 탈부착을 용이하게 하여 작업시간을 감소시켜 가동률을 증가시킬 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
110: 공정 챔버 120: 기판 지지부
130: 챔버 리드 140: 소스 분사 모듈
142: 쉴드 플레이트 144: 소스 분사 부재
146: 쉴드 블럭 114a: 제 1 소스 공급 관
114b: 제 2 소스 공급관 150: 제 1 소스 공급부
160: 제 2 소스 공급부

Claims (12)

  1. 반응 공간을 제공하는 공정 챔버;
    상기 공정 챔버의 내부에 설치되어 기판을 지지하는 기판 지지부;
    상기 공정 챔버의 상부를 덮는 챔버 리드; 및
    상기 기판 지지부에 대향되는 상기 챔버 리드의 하면에 착탈 가능하게 결합되어 상기 기판 상에 공정 소스를 분사하는 소스 분사 모듈을 포함하고,
    상기 소스 분사 모듈은,
    상기 챔버 리드의 하면에 착탈 가능하게 결합된 쉴드 플레이트; 및
    상기 쉴드 플레이트의 하면에 일정한 간격을 가지도록 일체로 형성된 복수의 제 1 및 제 2 소스 분사 관을 가지며, 상기 쉴드 플레이트를 통해 공급되는 공정 소스를 상기 반응 공간에 분사하는 소스 분사 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 및 제 2 소스 분사 관 각각에는 복수의 제 1 소스 분사 홀 및 복수의 제 2 소스 분사 홀이 각각 형성되고,
    상기 복수의 제 1 및 제 2 소스 분사 홀은 각각 지그재그 형태 또는 "W"자 형태로 배치된 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 및 제 2 소스 분사 관 각각에는 복수의 제 1 돌출 관 및 복수의 제 2 돌출 관이 각각 형성된 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 소스 분사 부재는 상기 제 1 및 제 2 소스 분사 관 각각과 상기 쉴드 플레이트의 하면 사이를 실링하는 제 1 실링 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 쉴드 플레이트는,
    상기 복수의 제 1 소스 분사 관 각각에 연통되도록 형성된 복수의 제 1 소스 공급 홀; 및
    상기 복수의 제 2 소스 분사 관 각각에 연통되도록 형성된 복수의 제 2 소스 공급 홀을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 소스 공급 홀과 상기 제 2 소스 공급 홀은 나란하게 배치되고,
    상기 소스 분사 모듈은 나란한 상기 제 1 소스 공급 홀과 상기 제 2 소스 공급 홀에 연통되도록 상기 쉴드 플레이트의 상면에 일체화된 복수의 쉴드 블럭을 더 포함하며,
    상기 복수의 쉴드 블럭 각각은 상기 제 1 및 제 2 소스 공급 홀 각각에 연통되는 제 1 및 제 2 관 결합 홀을 가지는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 소스 분사 부재는 상기 쉴드 블럭과 상기 쉴드 플레이트의 상면 사이를 실링하는 제 2 실링 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  11. 삭제
  12. 삭제
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