KR102132295B1

KR102132295B1 - 가스분배판, 반응챔버 및 이를 포함하는 기판처리장치

Info

Publication number: KR102132295B1
Application number: KR1020130146581A
Authority: KR
Inventors: 오세용; 황지현; 김진원; 주현호
Original assignee: 주성엔지니어링(주)
Priority date: 2013-11-28
Filing date: 2013-11-28
Publication date: 2020-07-09
Also published as: KR20150062045A

Abstract

본 발명은 기판 상에 증착되는 증착박막의 두께 균일성(uniformity)을 향상시키는 반응챔버에 관한 것이다.
구체적으로, 본 발명은, 반응챔버로서, 상기 반응챔버로 하나 이상의 가스를 공급하는 가스공급관과; 상기 가스공급관의 하부에 배치되며, 상기 반응챔버 내부의 기판안치부의 상부로 상기 가스를 분사하는 복수 개의 분사홀을 구비하는 가스분배판;을 포함하고, 상기 복수 개의 분사홀은, 상기 복수 개의 분사홀에 포함되는 오리피스부의 길이가 서로 상이하게 구성되는 것을 특징으로 하는 반응챔버에 관한 것이다.

Description

가스분배판, 반응챔버 및 이를 포함하는 기판처리장치{GAS DISTRIBUTING PLATE, AND REACTION CHAMBER INCLUDING THE SAME, AND APPARATUS TREATING SUBSTRATE INCLUDING THE SAME}

본 발명은 가스분배판 및 반응챔버에 관한 것으로서, 기판 상에 증착되는 증착박막의 두께 균일성(uniformity)을 향상시키는 가스분배판 및 반응챔버에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체소자나 평면표시장치를 제조하기 위해서는 기판에 특정 물질의 박막을 증착하는 박막증착공정, 감광성 물질을 사용하여 이들 박막 중 선택된 영역을 노출 또는 은폐시키는 포토리소그라피공정, 선택된 영역의 박막을 제거하여 목적하는 대로 패터닝하는 식각(etching) 공정 등을 거치게 되며, 이들 각 공정은 해당공정을 위해 최적의 환경으로 설계된 기판처리장치의 내부에서 진행된다.

특히, 증착공정에서 중요한 제어요소 중에 하나는 기판 상에 증착되는 증착박막이 기판의 표면적 전체에 걸쳐 균일하게 형성되도록 하는 증착박막 균일성 여부이다. 기판의 표면적 전체에 걸쳐 증착박막의 두께가 균일하지 못한 경우 이는 제품성이 떨어지거나 또는 반도체소자나 평면표시장치의 성능을 저해하는 요인이 되기 때문이다.

도 1a은 종래기술에 따른 반응챔버에 대한 개략도이고, 도 1b는 도 1a의 가스분배판에 대한 개략적인 단면도이고, 도 1c는 도 1a의 반응챔버 및 도 1b의 가스분배판을 이용하여 증착공정이 완료된 기판에 대한 개략적인 단면도이다.

도 1a에 도시된 바와 같이, 종래기술에 따른 반응챔버(10)는, 소스물질 저장부로부터 소스가스가 공급되는 가스공급관(1)과, 상기 가스공급관(1)에서 토출된 소스가스를 기판안치부(7)의 상부로 분사하는 가스분배판(3)과, 상기 가스공급관(1)의 유출구(1a)와 상기 가스분배판(3)의 상부에 형성되어 상기 소스가스를 확산시키는 확산공간(5)을 포함한다.

도 1b에 도시된 바와 같이, 상기 가스분배판(3)은 상기 가스분배판의 일면 및 타면을 관통하는 복수 개의 분사홀(4)을 포함하고, 상기 분사홀(4)은 상부에 형성되는 유입부(4a)와, 소스가스가 분사되는 분사부(4c)와, 상기 유입부(4a)와 상기 분사부(4c)를 연결하는 오리피스부(4b)를 포함한다.

여기서, 종래기술에 따른 가스분배판에 포함되는 복수 개의 분사홀(4)은 모두 동일한 크기와 동일한 형상을 가지고 있다.

도 1a를 참고하면 가스공급관의 유출구에서부터 각각의 분사홀까지의 거리가 서로 상이하며, 이로 인해 가스공급관의 유출구에서 토출된 소스가스가 확산공간 내에서 확산하여 분사홀의 유입부까지 도달하는 소스가스의 확산경로의 길이가 각각의 분사홀의 위치에 따라 상이함을 알 수 있다. 그 결과, 가스분배판의 분사홀들 중에서 소스가스의 확산경로가 긴 가장자리 부분의 분사홀의 유출구에서는 소스가스의 확산경로의 길이가 짧은 가스분배판의 중앙부분의 분사홀의 유출구에서보다 가스 분압이 낮으므로, 상기 가스분배판의 가장자리 부분의 분사홀에서의 소스가스의 토출유량은 상기 기가스분배판의 중앙부분의 분사홀에서의 소스가스의 토출유량보다 작을 수 밖에 없어, 최종적으로 도 1c에 도시된 바와 같이 기판의 중앙부분에서의 증착박막의 두께(t2)가 기판의 가장자리부분에서의 증착박막의 두께(t1)보다 상당히 커질 수 밖에 없다. 즉, 종래기술에서는, 가스분배판에 구비되는 분사홀들의 위치에 따라 상이한 토출유량으로 소스가스가 분사되므로 기판의 표면적 전체에 걸쳐 증착박막의 두께 균일성을 보장하지 못하는 문제점이 존재하여 왔다.

도 2a은 또 다른 종래기술에 따른 반응챔버(10)에 대한 개략도이고, 도 2b는 도 2a의 가스분배판에 대한 개략적인 단면도이고, 도 2c는 도 2a의 반응챔버 및 도 2b의 가스분배판을 이용하여 증착공정이 완료된 기판에 대한 개략적인 단면도이다.

도 2a에 도시된 바와 같이, 또 다른 종래기술에 따른 반응챔버(10)는, 도 1a에 도시된 반응챔버의 모든 구성요소를 포함하되, 확산공간(5) 내에서 가스공급관의 유출구의 하부에 배플플레이트(9)를 구비한다. 상기 배플플레이트(9)는 상기 가스공급관(1)의 유출구(1a)를 통하여 토출되는 소스가스를 가장자리 방향으로 확산시키는 역할을 한다.

그리고, 도 2b에 도시된 바와 같이, 또 다른 종래기술에 따른 반응챔버에 포함되는 가스분배판(3) 역시 도 1b에서와 마찬가지로 유입부(4a), 오리피스부(4b) 및 분사부(4c)로 구성된 복수 개의 분사홀(4)을 포함하며, 상기 복수 개의 분사홀은 동일한 형상 및 동일한 크기를 가진다.

도 2a를 참고하면, 도 1a에서와는 반대로, 가스분배판의 분사홀들 중에서 소스가스의 확산경로가 긴 중앙부분의 분사홀의 유출구에서는 소스가스의 확산경로의 길이가 짧은 가스분배판의 가장자리부분의 분사홀의 유출구에서보다 가스 분압이 낮으므로, 상기 가스분배판의 중앙부분의 분사홀에서의 소스가스의 토출유량은 상기 기가스분배판의 가장자리부분의 분사홀에서의 소스가스의 토출유량보다 작을 수 밖에 없어, 최종적으로 도 2c에 도시된 바와 같이 기판의 중앙부분에서의 증착박막의 두께(t2)가 기판의 가장자리부분에서의 증착박막의 두께(t1)보다 상당히 작아질 수 밖에 없다. 즉, 또 다른 종래기술에서도, 가스분배판에 구비되는 분사홀들의 위치에 따라 상이한 토출유량으로 소스가스가 분사되므로 기판의 표면적 전체에 걸쳐 증착박막의 두께 균일성을 보장하지 못하는 문제점이 존재하여 왔다.

따라서, 본 발명의 목적은 종래기술에 따른 문제점을 해결하는 가스분배판 및 반응챔버를 제공하는 것이다.

구체적으로, 본 발명의 목적은 기판의 표면적 전체에 걸쳐 증착박막의 두께 균일성을 향상시킬 수 있는 가스분배판 및 반응챔버를 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은, 반응챔버로서, 상기 반응챔버로 하나 이상의 가스를 공급하는 가스공급관과; 상기 가스공급관의 하부에 배치되며, 상기 반응챔버 내부의 기판안치부의 상부로 상기 가스를 분사하는 복수 개의 분사홀을 구비하는 가스분배판;을 포함하고, 상기 복수 개의 분사홀은, 상기 복수 개의 분사홀에 포함되는 오리피스부의 길이가 서로 상이하게 구성되는 것을 특징으로 하는 반응챔버를 제공할 수 있다.

또한, 바람직하게는, 상기 분사홀은, 가스가 유입되는 유입부와, 상기 기판안치부로 상기 소스가스를 분사하는 분사부와, 상기 유입부와 상기 분사부를 연통시키며 상기 유입부 및 상기 분사부의 직경보다 작은 직경을 가지는 오리피스부를 포함하고, 상기 복수 개의 분사홀 전체는 상기 분사부의 길이가 동일한 것을 특징으로 한다.

또한, 바람직하게는, 상기 복수 개의 분사홀은 상기 가스분배판에서의 위치에 따라 일부의 분사홀과 나머지 다른 일부의 분사홀로 분할되어 배치되고, 상기 일부의 분사홀의 오리피스부의 길이와 상기 나머지 다른 일부의 분사홀의 오리피스부의 길이가 상이한 것을 특징으로 한다.

또한, 바람직하게는, 상기 일부의 분사홀은 상기 가스분배판의 중앙부분에 배치되는 분사홀들이고, 상기 나머지 다른 일부의 분사홀은 상기 가스분배판에서 상기 중앙부분의 외부에 배치되는 분사홀들이며, 상기 일부의 분사홀 각각의 오리피스부의 길이는 상기 나머지 다른 일부의 분사홀의 오리피스부 각각의 길이보다 큰 것을 특징으로 한다.

또한, 바람직하게는, 상기 나머지 다른 일부의 분사홀 중 하나의 분사홀의 오리피스부의 길이는 상기 나머지 다른 일부의 분사홀 중 상기 하나의 분사홀보다 내측에 위치하는 다른 하나의 분사홀의 오리피스부의 길이보다 작은 것을 특징으로 한다.

또한, 바람직하게는, 상기 반응챔버의 일측에는 기판이 상기 반응챔버 내부로 유출입하는 슬롯밸브가 구비되고, 상기 나머지 다른 일부의 분사홀 중 상기 반응챔버의 일측에 위치하는 분사홀들의 오리피스부의 길이는 상기 나머지 다른 일부의 분사홀 중 상기 반응챔버의 일측에 반대편인 타측에 위치하는 분사홀들의 오리피스부의 길이보다 작은 것을 특징으로 한다.

또한, 바람직하게는, 상기 반응챔버는 상기 가스공급관의 유출구의 하부와 상기 가스분배판의 상부 사이에 형성되는 확산공간과, 상기 확산공간 내부에 구비되어 상기 가스를 상기 확산공간 내부에서 측방향으로 확산시키는 배플플레이트를 더 포함하고, 상기 일부의 분사홀은 상기 가스분배판의 중앙부분에 배치되는 분사홀들이고, 상기 나머지 다른 일부의 분사홀은 상기 가스분배판에서 상기 중앙부분의 외부에 배치되는 분사홀들이며, 상기 일부의 분사홀 각각의 오리피스부의 길이는 상기 나머지 다른 일부의 분사홀의 오리피스부 각각의 길이보다 작은 것을 특징으로 한다.

또한, 바람직하게는, 상기 나머지 다른 일부의 분사홀 중 하나의 분사홀의 오리피스부의 길이는 상기 나머지 다른 일부의 분사홀 중 상기 하나의 분사홀보다 내측에 위치하는 다른 하나의 분사홀의 오리피스부의 길이보다 큰 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 본 발명은, 기판처리공정이 실행되는 반응챔버의 내부에 설치되며, 기판안치부의 상부로 소스가스를 분사하는 복수 개의 분사홀을 구비하는 가스분배판으로서, 상기 복수 개의 분사홀 중 상기 가스분배판의 중앙부에 배치되는 일부의 분사홀을 포함하는 제1 분사영역과; 상기 복수 개의 분사홀 중 상기 일부의 분사홀을 제외한 나머지 다른 일부의 분사홀을 포함하며, 상기 제1 분사영역의 가장자리에서부터 수평 외측방향으로 형성되는 제2 분사영역;을 포함하고, 상기 제1 분사영역과 상기 제2 분사영역은 상기 일부의 분사홀에 포함되는 오리피스부의 길이와 상기 나머지 다른 일부의 분사홀에 포함되는 오리피스부의 길이가 상이하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 가스분배판을 제공할 수 있다.

또한, 바람직하게는, 상기 분사홀은, 상기 확산공간으로부터 가스가 유입되는 유입부와, 상기 기판안치부로 상기 소스가스를 분사하는 분사부와, 상기 유입부와 상기 분사부를 연통시키며 상기 유입부 및 상기 분사부의 직경보다 작은 직경을 가지는 오리피스부를 포함하고, 상기 복수 개의 분사홀 전체는 상기 분사부의 길이 및 상기 분사홀의 길이가 동일한 것을 특징으로 한다.

또한, 바람직하게는, 상기 제1 분사영역에 포함되는 상기 일부의 분사홀의 유입부의 길이에 대한 오리피스부의 길이의 비는, 상기 제2 분사영역에 포함되는 상기 나머지 다른 일부의 분사홀의 유입부의 길이에 대한 오리피스부의 길이의 비와 서로 상이한 것을 특징으로 한다.

또한, 바람직하게는, 상기 제2 분사영역에 포함되는 상기 나머지 다른 일부의 분사홀 중에서, 기판이 상기 반응챔버 내부로 유출입하는 슬롯밸브가 구비되는 상기 반응챔버의 일측 방향에 위치하는 분사홀들의 유입부의 길이에 대한 오리피스부의 길이의 비는, 상기 반응챔버의 일측의 반대편인 타측 방향에 위치하는 분사홀들의 유입부의 길이에 대한 오리피스부의 길이의 비보다 작은 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 본 발명은, 반응 공간을 마련하는 반응 챔버; 상기 반응 챔버에 가스를 공급하는 가스공급관; 상기 반응 챔버 내부에 설치되어 적어도 하나의 기판을 지지하는 기판 지지부; 및 상기 기판 지지부 위에 배치되어 상기 가스를 분사하는 복수 개의 분사홀을 구비하는 가스분배판을 포함하며, 상기 복수 개의 분사홀은, 상기 가스분배판의 내부에서 홀직경이 가장 작은 부분의 높이가 서로 상이하게 구성되는 기판처리장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 본 발명은, 반응 공간을 마련하는 반응 챔버; 상기 반응 챔버에 가스를 공급하는 가스공급관; 상기 반응 챔버 내부에 설치되어 적어도 하나의 기판을 지지하는 기판 지지부; 및 상기 기판 지지부 위에 배치되어 상기 가스를 분사하는 복수 개의 분사홀을 구비하는 가스분배판을 포함하며, 상기 복수 개의 분사홀은, 분사홀 내에서 압력이 가장 높은 부분의 길이가 서로 상이하게 구성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 본 발명은, 반응 공간을 마련하는 반응 챔버; 상기 반응 챔버에 가스를 공급하는 가스공급관; 상기 반응 챔버 내부에 설치되어 적어도 하나의 기판을 지지하는 기판 지지부; 및 상기 기판 지지부 위에 배치되어 상기 가스를 분사하는 복수 개의 분사홀을 구비하는 가스분배판을 포함하며, 상기 복수 개의 분사홀은, 상기 가스분배판의 내부에 구성된 유입부 하부에서 분사부 상부의 사이 길이가 서로 상이하게 구성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 본 발명은, 반응 공간을 마련하는 반응 챔버; 상기 반응 챔버에 가스를 공급하는 가스공급관; 상기 반응 챔버 내부에 설치되어 적어도 하나의 기판을 지지하는 기판 지지부; 및 상기 기판 지지부 위에 배치되어 상기 가스를 분사하는 복수 개의 분사홀을 구비하는 가스분배판을 포함하며, 상기 복수 개의 분사홀은, 상기 가스분배판을 관통하는 분사홀 내의 최소 단면적을 가지는 부분의 길이가 서로 상이하게 구성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치를 제공할 수 있다.

전술한 과제해결수단에 의하면, 본 발명은 가스분배판의 분사홀의 오리피스부의 길이를 조절하여 가스분배판의 위치별로 분사홀의 가스분압을 조절함으로써, 가스분배판 전체에 걸쳐 균일한 분사유량의 소스가스가 분사되도록 할 수 있고, 그 결과 기판의 표면적 전체에 걸쳐 증착박막의 두께 균일성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 확산공간 내에 배플플레이트가 구비되는 경우에도 가스분배판의 위치별로 분사홀의 가스분압을 조절할 수 있어, 이 경우에도 기판의 표면적 전체에 걸쳐 증착박막의 두께 균일성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 국부적으로 온도가 낮은 슬롯밸브 근처에 위치하는 기판의 두께도 보상할 수 있어, 기판의 표면적 전체에 걸쳐 증착박막의 두께 균일성을 더욱 향상시킬 수 있다.

도 1a은 종래기술에 따른 반응챔버에 대한 개략도이고,
도 1b는 도 1a의 가스분배판에 대한 개략적인 단면도이고,
도 1c는 도 1a의 반응챔버 및 도 1b의 가스분배판을 이용하여 증착공정이 완료된 기판에 대한 개략적인 단면도이고,
도 2a은 또 다른 종래기술에 따른 반응챔버에 대한 개략도이고,
도 2b는 도 2a의 가스분배판에 대한 개략적인 단면도이고,
도 2c는 도 2a의 반응챔버 및 도 2b의 가스분배판을 이용하여 증착공정이 완료된 기판에 대한 개략적인 단면도이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 반응챔버에 대한 개략도이고,
도 4는 도 3의 가스분배판에 대한 개략적인 평면도이고,
도 5는 도 4의 A-A선 또는 C-C선에 따른 가스분배판의 개략적인 종단면도이고,
도 6은 도 4의 B-B선 또는 D-D선에 따른 가스분배판의 개략적인 종단면도이고,
도 7은 도 4의 B-B선 또는 D-D선에 따른 가스분배판의 추가 실시예에 대한 개략적인 종단면도이고,
도 8은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 반응챔버에 대한 개략도이고,
도 9는 도 8의 가스분배판에 대한 개략적인 평면도이고,
도 10은 도 9의 A-A선 또는 C-C선에 따른 가스분배판의 개략적인 종단면도이고,
도 11은 도 9의 B-B선 또는 D-D선에 따른 가스분배판의 개략적인 종단면도이고,
도 12는 도 9의 B-B선 또는 D-D선에 따른 가스분배판의 추가 실시예에 대한 개략적인 종단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다. 첨부된 도면들에서 구성에 표기된 도면번호는 다른 도면에서도 동일한 구성을 표기할 때에 가능한 한 동일한 도면번호를 사용하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지의 기능 또는 공지의 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고 도면에 제시된 어떤 특징들은 설명의 용이함을 위해 확대 또는 축소 또는 단순화된 것이고, 도면 및 그 구성요소들이 반드시 적절한 비율로 도시되어 있지는 않다. 그러나 당업자라면 이러한 상세 사항들을 쉽게 이해할 것이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 반응챔버(1000)에 대한 개략도이고, 도 4는 도 3의 가스분배판(300)에 대한 개략적인 평면도이고, 도 5는 도 4의 A-A선 또는 C-C선에 따른 가스분배판(300)의 개략적인 종단면도이고, 도 6은 도 4의 B-B선 또는 D-D선에 따른 가스분배판(300)의 개략적인 종단면도이고, 도 7은 도 4의 B-B선 또는 D-D선에 따른 가스분배판(300)의 추가 실시예에 대한 개략적인 종단면도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 반응챔버(1000)는, 반응공간을 형성하는 상기 반응챔버(1000) 내부에서 기판(S)을 안치하는 기판안치부(600)와, 상기 기판(S)이 반응챔버(1000) 내부로 유출입할 수 있는 슬롯밸브(700)(slot valve)와, 상기 반응챔버(1000) 내부로 적어도 하나 이상의 가스를 공급하는 가스공급관(100)과, 상기 가스공급관(100)의 하부에 소정거리 이격되어 배치되며 상기 소스가스를 상기 기판안치부(600)의 상부로 분사하는 가스분배판(300)과, 상기 반응챔버(1000)의 상부에 구비되는 플라즈마 전극부(200)와, 상기 반응챔버(1000) 내부에 잔존하는 가스 및 부산물을 외부로 배출하는 배기라인(800)을 포함한다.

여기서, 상기 적어도 하나 이상의 가스는 소스가스 및/또는 반응가스를 포함한다. 상기 가스공급관은 가스분배판 쪽으로 상기 소스가스 및/또는 상기 반응가스를 동시에 공급하거나, 또는 시간차를 두고 개별적으로 공급할 수 있다.

상기 기판안치부(600)는 상기 반응챔버(1000) 내부에서 승강운동 및/또는 회전운동이 가능하도록 구비된다. 상기 기판안치부(600)는 상기 기판안치부(600)의 상부면에 안치되는 기판(S)을 고정할 수 있도록 복수 개의 흡착홀을 구비할 수 있고, 상기 기판안치부(600)의 내부에는 및/또는 하부에는 가열수단이 구비될 수 있다.

상기 반응챔버(1000)의 하부에는, 펌핑수단에 연결된 배기라인(800)이 구비된다. 상기 반응챔버(1000)에서 증착공정이 완료되면 상기 펌핑수단이 구동하여 배기라인(800)을 통하여 상기 반응챔버(1000) 내에 잔존하는 소스가스 및 증착공정에서 생성된 부산물을 외부로 배출하여, 이후의 증착공정을 준비한다.

상기 반응챔버(1000)의 상부에는 플라즈마 전극부(200)가 구비되고, 상기 플라즈마 전극의 중앙부에는 RF(Radio Frequency) 전력을 공급하는 RF전원이 연결되며, 상기 RF전원과 플라즈마 전극부(200) 사이에는 임피던스를 정합시키기 위한 매처(matcher)가 설치된다.

또한, 상기 플라즈마 전극부(200)의 중앙부에는 가스공급관(100)이 연결된다. 즉, 상기 가스공급관(100)의 유출구(110)는 상기 플라즈마 전극부(200)의 중앙부에 연결된다.

상기 플라즈마 전극부(200)의 가장자리 일부분은 결합부(400)에 연결되며, 상기 결합부(400)는 상기 플라즈마 전극부(200)의 하부에서 소정거리 이격되게 배치되는 가스분배판(300)이 결합되는 부분이다. 상기 결합부(400)는 상기 플라즈마 전극부(200)의 가장자리에 연장되는 부분으로 구성될 수 있다.

상기 플라즈마 전극부(200)의 하부면, 상기 결합부(400)의 내측면, 그리고 상기 가스분배판(300)의 상부면은 상기 가스공급부를 통하여 공급된 소스가스가 확산하는 확산공간(500)을 형성한다. 즉, 가스공급관(100)을 통하여 공급된 소스가스는 상기 확산공간(500) 내에서 확산되어 가스분배판(300)을 통하여 어느 정도 균일한 분사유량으로 기판안치부(600)의 상부를 향해 분사된다.

도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 가스분배판(300)은 확산공간(500)에서 확산된 소스가스를 기판안치부(600)의 상부(즉, 기판(S))을 향하여 분사한다. 이를 위하여, 상기 가스분배판(300)은 수평 표면적 전체에 걸쳐 복수 개의 분사홀을 포함한다.

여기서, 도 3에 도시된 바와 같이, 가스공급관(100)을 통하여 확산공간(500) 내로 공급된 소스가스는 가스공급관(100)의 유출구(110)와 가스분배판(300)의 분사홀까지의 가스확산거리가 상이한 바, 구체적으로 상기 가스분배판(300)의 복수 개의 분사홀들 중에서 가스분배판(300)의 중앙부분에 위치하는 분사홀들(310)을 통하여 분사되는 소스가스는 가스공급관(100)의 유출구(110)에서부터 분사홀까지의 소스가스의 확산경로의 길이가 짧아 상기 분사홀들(310)에서 분사되는 소스가스의 가스분압이 커 분사유량이 크며, 상기 가스분배판(300)의 복수 개의 분사홀들 중에서 가스분배판(300)의 가장자리부분에 위치하는 분사홀들(320)을 통하여 분사되는 소스가스는 가스공급관(100)의 유출구(110)에서부터 분사홀까지의 소스가스의 확산경로의 길이가 길어 상기 분사홀들(320)에서 분사되는 소스가스의 가스분압이 작아 분사유량이 상대적으로 작은 문제점이 존재하였다. 즉, 가스분배판(300)의 중앙부분에 위치되는 분사홀들(310)과 가장자리부분에 위치되는 분사홀들(320)의 분사유량이 상이한 문제점이 존재하였다.

이에, 본 발명의 일 실시예의 가스분배판(300)에 따르면, 상기 복수 개의 분사홀은, 상기 가스공급관(100)의 유출구(110)와 각각의 분사홀의 유출구 사이의 거리에 무관하게, 즉 상기 확산공간(500) 내에서의 상기 소스가스의 확산경로의 길이에 무관하게 상기 복수 개의 분사홀 중 일부의 분사홀(310)의 분사유량과 상기 복수 개의 분사홀 중 나머지 다른 일부의 분사홀(320)의 분사유량이 동일하도록 구성된다.

다시 말하면, 가스분배판(300)의 위치에 따라(즉, 분사홀이 가스분배판(300)의 중앙부분에 위치하는지 또는 가장자리 부분에 위치하는지 여부에 따라) 분사홀의 구조를 상이하게 구성하여 소스가스의 확산경로의 길이에 무관하게 복수 개의 분사홀 전체에서 균일한 분사유량의 소스가스가 기판안치부(600) 쪽으로 분사되도록 한다.

구체적으로, 상기 분사홀 각각은 상기 확산공간(500)으로부터 가스가 유입되는 유입부(b1)(b2)와, 상기 기판안치부(600)로 상기 소스가스를 분사하는 분사부(c)와, 상기 유입부(b1)(b2)와 상기 분사부(c)를 연통시키며 상기 유입부(b1)(b2) 및 상기 분사부(c)의 직경보다 작은 직경을 가지는 오리피스부(a1)(a2)를 포함하도록 구성된다. 여기서, 오리피스부(a1)(a2)의 일단은 유입부(b1)(b2)와 연통되고, 타단은 분사부(c)와 연통된다. 그리고, 분사부(c)는 오리피스부(a1)(a2)의 타단으로부터 기판안치부(600)를 향하여 직경이 점차 증가되도록 테이퍼지게 형성될 수 있다. 즉, 분사부(c)는 기판안치부(600)와 대향하는 면에 대하여 일정한 각도로 하향 경사지게 형성될 수 있다.

상기 오리피스부(a1)(a2)는 상기 오리피스부의 길이에 따라 분사홀에서 분사되는 소스가스의 분사유량을 조절하는 구성으로서, 상대적으로 오리피스부의 길이가 긴 분사홀과 상대적으로 오리피스부의 길이가 짧은 분사홀의 경우, 상대적으로 길이가 긴 오리피스부를 가지는 분사홀에서 분사되는 소스가스의 분압이 상대적으로 길이가 짧은 오리피스부를 가지는 분사홀에서 분사되는 소스가스의 분압보다 작으므로, 상대적으로 길이가 긴 오리피스부를 가지는 분사홀에서 분사되는 소스가스의 분사유량이 상대적으로 길이가 짧은 오리피스부를 가지는 분사홀에서 분사되는 소스가스의 분사유량보다 작다. 예를 들어, 오리피스부의 길이가 2.52 mm인 분사홀과, 오리피스부의 길이가 2.02 mm인 분사홀의 경우, 이러한 오리피스부의 길이차이를 가지는 두 개의 분사홀을 사용하여 증착된 증착박막의 두께를 본 출원인이 실험으로 비교해 본 결과, 오리피스부의 길이가 2.02 mm인 분사홀의 하부에 위치하는 증착박막의 두께가 오리피스부의 길이가 2.52 mm인 분사홀의 하부에 위치하는 증착박막의 두께에 비해 약 100 A(angstrom) 더 두껍게 형성되는 것을 발견하였다.

상기 오리피스부는 유입부 및 분사홀의 직경보다 작은 직경을 가지며, 이로 인해 유입부의 단면적 및 분사홀의 단면적보다 작은 단면적을 구비하는 부분이다. 즉, 상기 오리피스부는 분사홀에 포함되는 구성(즉, 유입부, 오리피스부 및 분사부) 중에서 최소 직경(즉, 최소 홀직경)을 가지는 부분인 동시에 최소 단면적을 가지는 부분이다. 이로 인해, 분사홀을 통과하는 소스가스의 유동은 오리피스부에서 가장 높은 압력을 가지게 된다.

이러한 오리피스부의 길이에 따른 분사유량의 차이를 본 발명에 따른 가스분배판(300)에 적용하여, 본 발명에 따른 가스분배판(300)은 복수 개의 분사홀 중 일부의 분사홀(310)의 오리피스부(a2)의 길이와 상기 복수 개의 분사홀 중 나머지 다른 일부의 분사홀(320)의 오리피스부(a1)의 길이를 상이하게 구성하여, 확산공간(500) 내에서 소스가스의 확산경로의 길이가 길어 분사홀에서의 분사유량이 작은 위치에 배치되는 분사홀들의 오리피스부의 길이를 상대적으로 짧게 구성하고, 확산공간(500) 내에서 소스가스의 확산경로의 길이가 짧아 분사홀에서의 분사유량이 큰 위치에 배치되는 분사홀들의 오리피스부의 길이를 상대적으로 길게 구성하였다. 이로 인해, 확산공간(500) 내에서 소스가스의 확산경로의 길이 차이로 인한 분사홀의 분사유량을 보상하여, 가스분배판(300)에 구비되는 복수 개의 분사홀 전체에서 균일한 분사유량을 확보할 수 있다.

구체적으로, 상기 가스분배판(300)은 도 4에 도시된 바와 같이 두 개의 분사영역으로 구성되며, 상기 복수 개의 분사홀 중 상기 가스분배판(300)의 중앙부에 배치되는 일부의 분사홀(310)을 포함하는 제1 분사영역(A1)과, 상기 복수 개의 분사홀 중 상기 일부의 분사홀(310)을 제외한 나머지 다른 일부의 분사홀(320)을 포함하는 제2 분사영역(A2)을 포함한다. 이때, 상기 복수 개의 분사홀 전체는 상기 분사부(c)의 길이 및 상기 분사홀의 총길이가 동일하도록 구성된다.

상기 제2 분사영역(A2)은, 상기 제1 분사영역(A1)의 가장자리에서부터 수평 외측방향으로 형성된다.

도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 제2 분사영역(A2)에 포함되는 나머지 다른 일부의 분사홀(320)은 상기 나머지 다른 일부의 분사홀(320)의 오리피스부(a1)의 길이가 상기 제1 분사영역(A1)에 포함되는 일부의 분사홀(310)의 오리피스부(a2)의 길이에 비해 짧도록 구성된다.

바꿔 말하면, 상기 제1 분사영역(A1)에 포함되는 일부의 분사홀(310)과 상기 제2 분사영역(A2)에 포함되는 나머지 다른 일부의 분사홀(320)은, 상기 일부의 분사홀(310)의 오리피스부(a2)의 길이가 상기 나머지 다른 일부의 분사홀(320)의 오리피스부의 길이(a1)보다 길게 구성된다. 이를 비율로 표현하면, 제1 분사영역(A1)에 포함되는 상기 일부의 분사홀(310)의 유입부의 길이(b2)에 대한 오리피스부(a2)의 길이의 비는, 상기 제2 분사영역(A2)에 포함되는 상기 나머지 다른 일부의 분사홀(320)의 유입부(b1)의 길이에 대한 오리피스부(a1)의 길이의 비보다 크게 형성된다.

여기서, 상기 제1 분사영역(A1)에 포함되는 일부의 분사홀(310) 전체 및 상기 제2 분사영역(A2)에 포함되는 나머지 다른 일부의 분사홀(320) 전체의 오리피스부의 길이는 각 분사영역에서 각각 동일하게 구성된다.

예를 들어, 상기 제1 분사영역(A1)에 포함되는 분사홀의 오리피스부의 길이는 2.52 mm이고, 상기 제2 분사영역(A2)에 포함되는 분사홀의 오리피스부의 길이는 2.02 mm일 수 있다.

바람직하게는, 상기 제2 분사영역(A2)은 상기 가스분배판(300)에서 상기 제1 분사영역(A1)과 동심으로 배치되며 사각 링형상을 구비한다. 물론, 상기 가스분배판(300)이 원형 형상을 가지는 경우 상기 제2 분사영역(A2)은 제1 분사영역(A1)과 동심을 가지는 원형 링형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 제2 분사영역(A2)은 상기 가스분배판(300)의 전체 수평 표면적의 15% 내지 30%의 수평 표면적을 가지도록 형성될 수 있고, 더욱 바람직하게는 상기 가스분배판(300)의 전체 수평 표면적의 20%의 수평 표면적을 가지도록 형성될 수 있다. 즉, 상기 제2 분사영역(A2)이 상기 가스분배판(300)의 전체 수평 표면적의 20%의 수평 표면적을 가지도록 형성될 수 있는 경우, 상기 가스분배판(300)은 중앙부분에 위치하며 80%의 수평 표면적을 가지는 제1 분사영역(A1)과, 상기 제1 분사영역(A1)과 동일한 중심을 가지며 상기 제1 분사영역(A1)의 외곽으로 연장되어 상기 가스분배판(300)의 전체 수평 표면적의 20%의 수평 표면적을 가지는 제2 분사영역(A2)으로 구성된다.

추가 실시예로서, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제2 분사영역(A2)에 포함되는 상기 나머지 다른 일부의 분사홀(320) 중 하나의 분사홀의 오리피스부의 길이는 상기 나머지 다른 일부의 분사홀(320) 중 상기 하나의 분사홀보다 내측에 위치하는 다른 하나의 분사홀의 오리피스부의 길이보다 작도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 제2 분사영역(A2)에 포함되는 분사홀들(320)은, 가스분배판(300)의 외측에서 내측으로 갈수록(즉, 가장자리 부분에서 중앙부분으로 갈수록) 각각의 분사홀의 오리피스부의 길이가 점진적으로 길어지도록 구성된다.

구체적으로 예를 들어, 도 7을 참고하면, 제2 분사영역(A2)의 양측에는 각각 3개의 분사홀(321)(322)(323)(321')(322')(323')이 구비되며, 상기 제2 분사영역(A2)에서 최외측에 위치하는 분사홀(321)(321')의 오리피스부(a1-1)의 길이보다 상기 제2 분사영역(A2)에서 중간에 위치하는 분사홀(322)(322')의 오리피스부(a1-2)의 길이가 더 길게 형성되며, 상기 제2 분사영역(A2)에서 중간에 위치하는 분사홀(322)(322')의 오리피스부(a1-2)의 길이보다 상기 제2 분사영역(A2)에서 최내측에 위치하는 분사홀(323)(323')의 오리피스부(a1-3)의 길이가 더 길게 형성되며, 상기 제2 분사영역(A2)에서 최내측에 위치하는 분사홀(323)(323')의 오리피스부(a1-3)의 길이보다 상기 제1 분사영역(A1)에서 최외측에 위치하는 분사홀(310)의 오리피스부(a2)의 길이가 더 길게 형성된다. 여기서, 상기 제2 분사영역(A2)에서 최외측에 위치하는 분사홀(321)(321')의 오리피스부(a1-1)의 길이가 2.02 mm이고, 상기 제1 분사영역(A1)에서 최외측에 위치하는 분사홀(310)의 오리피스부(a2)의 길이가 2.52 mm가 되도록, 상기 제2 분사영역(A2)에서 최외측에 위치하는 분사홀의 오리피스부와 상기 제1 분사영역(A1)에서 최외측에 위치하는 분사홀의 오리피스부 사이의 오리피스부의 길이가 점진적으로(예를 들어, 선형적으로) 변화하도록 구성될 수 있다.

이렇게, 증착박막의 두께가 상대적으로 얇게 형성되는 기판(S)의 가장자리부분에 대응되는 제2 분사영역(A2) 내에서 분사홀의 위치에 따라 오리피스부의 길이를 점진적으로 변화시킴으로써, 확산공간(500) 내에서의 소스가스의 확산경로의 차이에 따른 분사홀의 분사유량을 보다 정확하게 조절할 수 있어, 기판(S)의 표면적 전체에 걸쳐 증착박막의 두께 균일성을 더욱 향상시킬 수 있다.

전술한 바와 같이, 도 3에 도시된 바와 같이, 반응챔버(1000)의 일측(예를 들어, 도 3을 기준으로 좌측)에는 기판(S)이 반응챔버(1000) 내로 유출입할 수 있도록 하는 출입구인 슬롯밸브(700)가 구비되며, 이러한 슬롯밸브(700)는 증착공정 진행시 외부 온도의 영향을 직접받는 부분으로서 반응챔버(1000)의 내부의 전체 온도에 비해 상대적으로 낮은 온도를 유지하며, 이로 인해 슬롯밸브(700)의 인근에 위치하는 가스분배판(300)의 분사홀에서는 상대적인 저온으로 인해 이 부분의 분사홀에서 분사되는 소스가스의 분압이 반응챔버(1000)의 타측(예를 들어, 도 3을 기준으로 우측) 방향에 위치하는 제2 분사영역(A2)의 분사홀에서 분사되는 소스가스의 분압에 비해 상대적으로 낮아져 분사유량이 상대적으로 작아질 수 밖에 없으므로, 증착박막의 균일성을 저해하는 문제점이 있었다.

이를 해결하기 위해, 본 발명의 변형 실시예에 따르면, 제2 분사영역(A2)에 포함되는 상기 나머지 다른 일부의 분사홀(320) 중 상기 반응챔버(1000)의 일측에 위치하는 분사홀들(321)(322)(323)의 오리피스부의 길이가 상기 나머지 다른 일부의 분사홀(320) 중 상기 반응챔버(1000)의 일측에 반대편인 타측에 위치하는 분사홀들(321')(322')(323')의 오리피스부의 길이보다 작도록 형성할 수 있다. 이를 비율로 표현하면, 제2 분사영역(A2)에 포함되는 상기 나머지 다른 일부의 분사홀(320) 중 상기 반응챔버(1000)의 일측에 위치하는 분사홀들(321)(322)(323)의 유입부의 길이에 대한 오리피스부의 길이의 비는, 상기 반응챔버(1000)의 타측 방향에 위치하는 분사홀들(321')(322')(323')의 유입부의 길이에 대한 오리피스부의 길이의 비보다 작도록 구성된다.

즉, 제2 분사영역(A2) 중 반응챔버(1000)의 타측(즉, 슬롯밸브(700)에서 원거리에 위치하는 쪽)에 위치하는 분사홀들에서 분사되는 소스가스에 비해, 제2 분사영역(A2) 중 반응챔버(1000)의 일측(즉, 슬롯밸브(700)에서 근거리에 위치하는 쪽)에 위치하는 분사홀들에서 분사되는 소스가스의 분압의 온도 차이에 대한 손실을 오리피스부의 길이를 더 짧게하여 보상함으로써, 제2 분사영역(A2)에 포함되는 분사홀들에서 전체적으로 소스가스의 분사유량을 균일하게 할 수 있다.

도 8은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 반응챔버(1000)에 대한 개략도이고, 도 9는 도 8의 가스분배판(300)에 대한 개략적인 평면도이고, 도 10은 도 9의 A-A선 또는 C-C선에 따른 가스분배판(300)의 개략적인 종단면도이고, 도 11은 도 9의 B-B선 또는 D-D선에 따른 가스분배판(300)의 개략적인 종단면도이고, 도 12는 도 9의 B-B선 또는 D-D선에 따른 가스분배판(300)의 추가 실시예에 대한 개략적인 종단면도이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 반응챔버(1000)는, 반응공간을 형성하는 상기 반응챔버(1000) 내부에서 기판(S)을 안치하는 기판안치부(600)와, 상기 기판(S)이 반응챔버(1000) 내부로 유출입할 수 있는 슬롯밸브(700)(slot valve)와, 소스물질 저장부에 연결되어 상기 반응챔버(1000) 내부로 소스가스를 공급하는 가스공급관(100)과, 상기 가스공급관(100)의 하부에 소정거리 이격되어 배치되며 상기 소스가스를 상기 기판안치부(600)의 상부로 분사하는 가스분배판(300)과, 상기 반응챔버(1000)의 상부에 구비되는 플라즈마 전극부(200)와, 상기 반응챔버(1000) 내부에 잔존하는 소스가스 및 부산물을 외부로 배출하는 배기라인(800)과, 상기 확산공간(500) 내부에 구비되는 배플플레이트(900)를 포함한다. 즉, 본 발명의 또 다른 일 실시에에 따른 반응챔버(1000)는 도 3에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 반응챔버(1000)의 구성요소 및 기술적 특징을 모두 포함하고, 추가적으로 확산공간(500) 내에 배플플레이트(900)를 포함한다. 따라서, 설명의 명확성을 위해 중복되는 내용에 대해서는 가급적 구체적인 설명을 생략하기로 한다.

상기 배플플레이트(900)는 상기 확산공간(500) 내부에서 상기 가스공급관(100)의 유출구(110)의 하부에 소정 거리 이격되어 배치되어, 상기 가스공급관(100)을 통해 확산공간(500)으로 공급되는 소스가스를 상기 확산공간(500) 내부에서 측방향으로 확산시키는 역할을 한다.

즉, 상기 배플플레이트(900)는 확산공간(500) 내에서 소스가스의 확산경로를 변화시키며, 구체적으로 상기 가스분배판(300)의 복수 개의 분사홀들 중에서 가스분배판(300)의 중앙부분에 위치하는 분사홀들을 통하여 분사되는 소스가스는 가스공급관(100)의 유출구(110)에서 배출되어 배플플레이트(900)를 우회하여 가스분배판(300)의 중앙부분까지 확산되어야 하므로 가스공급관(100)의 유출구(110)에서부터 분사홀까지의 소스가스의 확산경로의 길이가 길어져 상기 분사홀들에서 분사되는 소스가스의 가스분압이 작아 분사유량이 작으며, 상기 가스분배판(300)의 복수 개의 분사홀들 중에서 가스분배판(300)의 가장자리부분에 위치하는 분사홀들을 통하여 분사되는 소스가스는 가스공급관(100)의 유출구(110)에서 배출되어 배플플레이트(900)를 우회하여 가스분배판(300)의 가장자리부분까지 확산되면 충분하므로 가스분배판(300)의 중앙부분에 위치하는 분사홀들에 비해 가스공급관(100)의 유출구(110)에서부터 분사홀까지의 소스가스의 확산경로의 길이가 상대적으로 짧아 상기 분사홀들에서 분사되는 소스가스의 가스분압이 커지며 이로 인해 그 분사유량이 커진다. 즉, 배플플레이트(900)가 확산공간(500) 내에 구비되는 경우에도 가스분배판(300)의 중앙부분에 위치되는 분사홀들과 가장자리부분에 위치되는 분사홀들의 분사유량이 상이한 문제점이 존재하였다.

도 9 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 가스분배판(300)은 확산공간(500)에서 확산된 소스가스를 기판안치부(600)의 상부(즉, 기판(S))을 향하여 분사한다. 이를 위하여, 상기 가스분배판(300)은 수평 표면적 전체에 걸쳐 복수 개의 분사홀을 포함한다.

여기서, 본 발명의 가스분배판(300)에 따르면, 상기 복수 개의 분사홀은, 상기 가스공급관(100)의 유출구(110)와 각각의 분사홀의 유출구 사이의 거리에 무관하게, 즉 상기 확산공간(500) 내에서의 상기 소스가스의 확산경로의 길이에 무관하게 상기 복수 개의 분사홀 중 일부의 분사홀(310)의 분사유량과 상기 복수 개의 분사홀 중 나머지 다른 일부의 분사홀(320)의 분사유량이 동일하도록 구성된다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 오리피스부의 길이에 따른 분사유량의 차이를 본 발명에 따른 가스분배판(300)에 적용하여, 본 발명에 따른 가스분배판(300)은 복수 개의 분사홀 중 일부의 분사홀(310)의 오리피스부(a2)의 길이와 상기 복수 개의 분사홀 중 나머지 다른 일부의 분사홀(320)의 오리피스부(a1)의 길이를 상이하게 구성하여, 확산공간(500) 내에서 소스가스의 확산경로의 길이가 길어 분사홀에서의 분사유량이 작은 위치에 배치되는 분사홀들의 오리피스부의 길이를 상대적으로 짧게 구성하고, 확산공간(500) 내에서 소스가스의 확산경로의 길이가 짧아 분사홀에서의 분사유량이 큰 위치에 배치되는 분사홀들의 오리피스부의 길이를 상대적으로 길게 구성하였다. 이로 인해, 확산공간(500) 내에서 소스가스의 확산경로의 길이 차이로 인한 분사홀의 분사유량을 보상하여, 가스분배판(300)에 구비되는 복수 개의 분사홀 전체에서 균일한 분사유량을 확보할 수 있다.

구체적으로, 본 발명의 다른 일 실시예의 가스분배판(300)에 따르면, 상기 가스분배판(300)은 도 9에 도시된 바와 같이 두 개의 분사영역으로 구성되며, 상기 복수 개의 분사홀 중 상기 가스분배판(300)의 중앙부에 배치되는 일부의 분사홀(310)을 포함하는 제1 분사영역(A1)과, 상기 복수 개의 분사홀 중 상기 일부의 분사홀(310)을 제외한 나머지 다른 일부의 분사홀(320)을 포함하는 제2 분사영역(A2)을 포함한다. 이때, 상기 복수 개의 분사홀 전체는 상기 분사부(c)의 길이 및 상기 분사홀의 총길이가 동일하도록 구성된다.

도 9 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 제2 분사영역(A2)에 포함되는 나머지 다른 일부의 분사홀(320)은 상기 나머지 다른 일부의 분사홀(320)의 오리피스부(a1)의 길이가 상기 제1 분사영역(A1)에 포함되는 일부의 분사홀(310)의 오리피스부(a2)의 길이에 비해 길도록 구성된다. 바꿔 말하면, 상기 제1 분사영역(A1)에 포함되는 일부의 분사홀(310)과 상기 제2 분사영역(A2)에 포함되는 나머지 다른 일부의 분사홀(320)은, 상기 일부의 분사홀(310)의 오리피스부의 길이가 상기 나머지 다른 일부의 분사홀(320)의 오리피스부의 길이보다 짧도록 구성된다. 이를 비율로 표현하면, 제1 분사영역(A1)에 포함되는 상기 일부의 분사홀(310)의 유입부(b2)의 길이에 대한 오리피스부(a2)의 길이의 비는, 상기 제2 분사영역(A2)에 포함되는 상기 나머지 다른 일부의 분사홀(320)의 유입부(b1)의 길이에 대한 오리피스부(a1)의 길이의 비보다 작도록 형성된다.

예를 들어, 상기 제1 분사영역(A1)에 포함되는 분사홀(310)의 오리피스부(a2)의 길이는 2.02 mm이고, 상기 제2 분사영역(A2)에 포함되는 분사홀(320)의 오리피스부의 길이(a1)는 2.52 mm일 수 있다.

추가 실시예로서, 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 제2 분사영역(A2)에 포함되는 상기 나머지 다른 일부의 분사홀(320) 중 하나의 분사홀의 오리피스부의 길이는 상기 나머지 다른 일부의 분사홀(320) 중 상기 하나의 분사홀보다 내측에 위치하는 다른 하나의 분사홀의 오리피스부의 길이보다 길도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 제2 분사영역(A2)에 포함되는 분사홀들은, 가스분배판(300)의 외측에서 내측으로 갈수록(즉, 가장자리 부분에서 중앙부분으로 갈수록) 각각의 분사홀의 오리피스부의 길이가 점진적으로 짧아지도록 구성된다.

구체적으로 예를 들어, 도 12을 참고하면, 제2 분사영역(A2)의 양측에는 각각 3개의 분사홀(321)(322)(323)(321')(322')(323')이 구비되며, 상기 제2 분사영역(A2)에서 최외측에 위치하는 분사홀(321)(321')의 오리피스부(a1-1)의 길이보다 상기 제2 분사영역(A2)에서 중간에 위치하는 분사홀(322)(322')의 오리피스부(a1-2)의 길이가 더 짧게 형성되며, 상기 제2 분사영역(A2)에서 중간에 위치하는 분사홀(322)(322')의 오리피스부(a1-2)의 길이보다 상기 제2 분사영역(A2)에서 최내측에 위치하는 분사홀(323)(323')의 오리피스부(a1-3)의 길이가 더 짧게 형성되며, 상기 제2 분사영역(A2)에서 최내측에 위치하는 분사홀(323)(323')의 오리피스부(a1-3)의 길이보다 상기 제1 분사영역(A1)에서 최외측에 위치하는 분사홀(310)의 오리피스부(a2)의 길이가 더 짧게 형성된다. 여기서, 상기 제2 분사영역(A2)에서 최외측에 위치하는 분사홀(321)(321')의 오리피스부(a1-1)의 길이가 2.52 mm이고, 상기 제1 분사영역(A1)에서 최외측에 위치하는 분사홀(310)의 오리피스부(a2)의 길이가 2.02 mm가 되도록, 상기 제2 분사영역(A2)에서 최외측에 위치하는 분사홀의 오리피스부와 상기 제1 분사영역(A1)에서 최외측에 위치하는 분사홀의 오리피스부 사이의 오리피스부의 길이가 점진적으로(예를 들어, 선형적으로) 변화하도록 구성될 수 있다.

전술한 바와 같이, 도 8에 도시된 바와 같이, 반응챔버(1000)의 일측(예를 들어, 도 3을 기준으로 좌측)에는 기판(S)이 반응챔버(1000) 내로 유출입할 수 있도록 하는 출입구인 슬롯밸브(700)가 구비되며, 이러한 슬롯밸브(700)는 증착공정 진행시 외부 온도의 영향을 직접받는 부분으로서 반응챔버(1000)의 내부의 전체 온도에 비해 상대적으로 낮은 온도를 유지하며, 이로 인해 슬롯밸브(700)의 인근에 위치하는 가스분배판(300)의 분사홀에서는 상대적인 저온으로 인해 이 부분의 분사홀에서 분사되는 소스가스의 분압이 반응챔버(1000)의 타측(예를 들어, 도 3을 기준으로 우측) 방향에 위치하는 제2 분사영역(A2)의 분사홀에서 분사되는 소스가스의 분압에 비해 상대적으로 낮아져 분사유량이 상대적으로 작아질 수 밖에 없으므로, 증착박막의 균일성을 저해하는 문제점이 있었다.

이를 해결하기 위해, 본 발명의 변형 실시예에 따르면, 제2 분사영역(A2)에 포함되는 상기 나머지 다른 일부의 분사홀(320) 중 상기 반응챔버(1000)의 일측에 위치하는 분사홀들(321)(322)(323)의 오리피스부의 길이가 상기 나머지 다른 일부의 분사홀(320) 중 상기 반응챔버(1000)의 일측에 반대편인 타측에 위치하는 분사홀들(321')(322')(323')의 오리피스부의 길이보다 작도록 형성할 수 있다. 이를 비율로 표현하면, 제2 분사영역(A2)에 포함되는 상기 나머지 다른 일부의 분사홀(320) 중 상기 반응챔버(1000)의 일측에 위치하는 분사홀들의 유입부의 길이에 대한 오리피스부의 길이의 비는, 상기 반응챔버(1000)의 타측 방향에 위치하는 분사홀들의 유입부의 길이에 대한 오리피스부의 길이의 비보다 작도록 구성된다. 즉, 제2 분사영역(A2) 중 반응챔버(1000)의 타측(즉, 슬롯밸브(700)에서 원거리에 위치하는 쪽)에 위치하는 분사홀들에서 분사되는 소스가스에 비해, 제2 분사영역(A2) 중 반응챔버(1000)의 일측(즉, 슬롯밸브(700)에서 근거리에 위치하는 쪽)에 위치하는 분사홀들에서 분사되는 소스가스의 분압의 온도 차이에 대한 손실을 오리피스부의 길이를 더 짧게하여 보상함으로써, 제2 분사영역(A2)에 포함되는 분사홀들에서 전체적으로 소스가스의 분사유량을 균일하게 할 수 있다.

전술한 바에 의하면, 본 발명은 가스분배판의 분사홀의 오리피스부의 길이를 조절하여 가스분배판의 위치별로 분사홀의 가스분압을 조절함으로써, 가스분배판 전체에 걸쳐 균일한 분사유량의 소스가스가 분사되도록 할 수 있고, 그 결과 기판의 표면적 전체에 걸쳐 증착박막의 두께 균일성을 향상시킬 수 있다.

이상에서 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위해 구체적인 실시 예로 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기와 같이 구체적인 실시 예와 동일한 구성 및 작용에만 국한되지 않고, 여러가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 실시될 수 있다. 따라서, 그와 같은 변형도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주해야 하며, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의해 결정되어야 한다.

1000 : 반응챔버
100 : 가스공급관
200 : 플라즈마 전극부
300 : 가스분배판
400 : 결합부
500 : 확산공간
600 : 기판안치부
700 : 슬롯밸브
800 : 배기라인

Claims

반응챔버로서,
상기 반응챔버로 하나 이상의 가스를 공급하는 가스공급관과;
상기 가스공급관의 하부에 배치되며, 상기 반응챔버 내부의 기판안치부의 상부로 상기 가스를 분사하는 복수 개의 분사홀을 구비하는 가스분배판;을 포함하고,
상기 복수 개의 분사홀 각각은,
상기 가스가 유입되는 유입부;와, 상기 기판안치부로 상기 가스를 분사하는 분사부;와, 일단은 상기 유입부와 연통되고, 타단은 상기 분사부와 연통되며 상기 유입부 및 상기 분사부의 직경보다 작은 직경을 가지는 오리피스부;를 포함하고,
상기 복수 개의 분사홀은,
상기 가스분배판에서의 위치에 따라, 상기 오리피스부의 길이는 서로 상이하되, 상기 분사부의 길이는 서로 동일하게 구성되고,
상기 분사부는, 상기 오리피스부의 타단으로부터 상기 기판안치부를 향하여 직경이 점차 증가되도록 테이퍼지게 형성되는 것을 특징으로 하는 반응챔버.
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제1항에 있어서,
상기 복수 개의 분사홀은,
상기 가스분배판의 중앙부에 배치된 제1 분사홀; 및
상기 중앙부를 둘러싸는 가장자리부에 배치된 제2 분사홀;을 포함하고,
상기 제1 분사홀의 오리피스부의 길이와 상기 제2 분사홀의 오리피스부의 길이가 상이한 것을 특징으로 하는 반응챔버.
제3항에 있어서,
상기 제1 분사홀 각각의 오리피스부의 길이는 상기 제2 분사홀 각각의 오리피스부의 길이보다 큰 것을 특징으로 하는 반응챔버.
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기판처리공정이 실행되는 반응챔버의 내부에 설치되며, 기판안치부의 상부로 적어도 하나 이상의 가스를 분사하는 복수 개의 분사홀을 구비하는 가스분배판으로서,
상기 복수 개의 분사홀 중 상기 가스분배판의 중앙부에 배치되는 일부의 분사홀을 포함하는 제1 분사영역과;
상기 복수 개의 분사홀 중 상기 일부의 분사홀을 제외한 나머지 다른 일부의 분사홀을 포함하며, 상기 제1 분사영역의 가장자리에서부터 수평 외측방향으로 형성되는 제2 분사영역;을 포함하고,
상기 복수 개의 분사홀 각각은,
상기 가스가 유입되는 유입부;와, 상기 기판안치부로 상기 가스를 분사하는 분사부;와, 일단은 상기 유입부와 연통되고, 타단은 상기 분사부와 연통되며 상기 유입부 및 상기 분사부의 직경보다 작은 직경을 가지는 오리피스부;를 포함하고,
상기 제1 분사영역과 상기 제2 분사영역은, 상기 일부의 분사홀에 포함되는 오리피스부의 길이와 상기 나머지 다른 일부의 분사홀에 포함되는 오리피스부의 길이는 서로 상이하되, 상기 일부의 분사홀에 포함되는 분사부의 길이와 상기 나머지 다른 일부의 분사홀에 포함되는 분사부의 길이는 서로 동일하도록 구성되고,
상기 분사부는, 상기 오리피스부의 타단으로부터 상기 기판안치부를 향하여 직경이 점차 증가되도록 테이퍼지게 형성되는 것을 특징으로 하는 가스분배판.
제10항에 있어서,
상기 복수 개의 분사홀 각각의 전체 길이가 동일한 것을 특징으로 하는 가스분배판.
제10항에 있어서,
상기 제1 분사영역에 포함되는 상기 일부의 분사홀의 유입부의 길이에 대한 오리피스부의 길이의 비는, 상기 제2 분사영역에 포함되는 상기 나머지 다른 일부의 분사홀의 유입부의 길이에 대한 오리피스부의 길이의 비와 서로 상이한 것을 특징으로 하는 가스분배판.
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제3항에 있어서,
상기 반응챔버의 일측에 형성된 슬롯밸브;를 더 포함하고,
상기 가장자리부는, 상기 반응챔버의 일측에 인접한 제1 영역과 상기 반응챔버의 일측에 반대편인 타측에 인접한 제2 영역으로 구분되고,
상기 제1 영역에 형성된 제2 분사홀의 오리피스부의 길이는, 상기 제2 영역에 형성된 제2 분사홀의 오리피스부 각각의 길이 보다 작은 것을 특징으로 하는 반응챔버.
제3항에 있어서,
상기 반응챔버는,
상기 가스공급관과 상기 가스분배판 사이의 확산공간에 구비되어, 상기 가스를 상기 확산공간의 내부에서 측방향으로 확산시키는 배플플레이트;를 더 포함하고,
상기 제1 분사홀 각각의 오리피스부의 길이는 상기 제2 분사홀 각각의 오리피스부의 길이보다 작은 것을 특징으로 하는 반응챔버.
제10항에 있어서,
상기 반응챔버의 일측에는 슬롯밸브가 형성되고,
상기 제2 분사영역은, 상기 반응챔버의 일측에 인접한 제1 영역과 상기 반응챔버의 일측에 반대편인 타측과 인접한 제2 영역으로 구분되고,
상기 제1 영역에 포함되는 상기 나머지 다른 일부의 분사홀의 유입부의 길이에 대한 오리피스부의 길이의 비는, 상기 제2 영역에 포함되는 상기 나머지 다른 일부의 분사홀의 유입부의 길이에 대한 오리피스부의 길이의 비 보다 작은 것을 특징으로 하는 가스분배판.