KR20070038206A - 가스 분사 장치 - Google Patents

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KR20070038206A
KR20070038206A KR1020050093240A KR20050093240A KR20070038206A KR 20070038206 A KR20070038206 A KR 20070038206A KR 1020050093240 A KR1020050093240 A KR 1020050093240A KR 20050093240 A KR20050093240 A KR 20050093240A KR 20070038206 A KR20070038206 A KR 20070038206A
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권수영
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주성엔지니어링(주)
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Abstract

본 발명은 반도체용 박막 제조 장치에 사용되는 가스 분사 장치에 관한 것이다. 본 발명의 가스 분사 장치는 퍼지 가스를 기판 상에 분사하기 위해 하부에 형성된 하측 분사공과 상기 하측 분사공과 상이한 방향으로 퍼지 가스를 분사하기 위한 상측 분사공을 갖는 가스 분사기를 포함한다. 또한, 소정 가스를 기판 상에 분사하기 위해 하부에 하측 분사공이 형성된 가스 분사기로서, 상기 가스 분사기의 상부에 그와 나란하게 쌍을 이루어 배치된 상측 가스 분사기를 더 포함하고, 상기 가스 분사기에는 상기 하측 분사공과 상이한 방향으로 퍼지 가스를 분사하기 위한 상측 분사공을 포함한다.
원자층, 박막, 소스 가스, 퍼지, 반응 가스, 증착, 화학 기상 증착, 기판

Description

가스 분사 장치 {GAS INJECTION UNIT}
도 1은 종래 기술에 따른 박막 형성을 위한 박막 증착 장치의 개략 종단면도.
도 2는 회전형 가스 분사 장치의 하우징과 구동축을 도시한 종단면도.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막 형성을 위한 박막 증착 장치의 개략 종단면도.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막 형성을 위한 박막 증착 장치의 개략 횡단면도.
도 5는 도 3에 도시된 회전형 가스 분사 장치와 그의 구동축에 연결된 가스 분사기를 도시한 사시도.
도 6은 도 5의 선 VII-VII을 따라 취한 가스 분사기의 횡단면도.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스 분사 장치와 그의 구동축에 연결된 가스 분사기를 도시한 사시도.
도 8은 도 7의 선 IX-IX를 따라 취한 가스 분사기의 횡단면도.
도 9 내지 도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 다양한 형태의 가스 분사 장치에 구비된 가스 분사기의 횡단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100, 200: 박막 증착 장치
110, 210: 반응 챔버
120, 220: 서셉터
140, 240: 가스 분사 장치
146, 246: 가스 공급관
156, 256: 가스 분사기
157: 분사공
160, 260: 배출구
180, 280: 히터
257, 357, 457: 하측 분사공
258, 358, 458: 상측 분사공
356, 456: 하측 가스 분사기
359, 459: 상측 가스 분사기
본 발명은 반도체용 박막 제조 장치에 사용되는 가스 분사 장치에 관한 것으로서, 특히 챔버 덮개 및/또는 상부 실드에 박막이 증착되는 것을 방지할 수 있는 가스 분사 장치에 관한 것이다.
반도체 제조 공정에서 박막 증착 공정은 크게 물리 증착 방법과 화학 증착 방법으로 나눌 수 있다. 화학 증착 방법을 이용한 박막 형성 방법은 박막이 형성되는 하부막의 구조가 3차원 구조인 경우, 화학종들의 균일한 전달이 가능하여 물리 증착 방법에 비하여 우수한 단차 피복성(step coverage)과 함께 높은 박막 증착율을 얻을 수 있다는 장점을 갖는다.
최근의 반도체 디바이스의 고집적화 추세에 따라, 박막이 형성되는 하부막의 종횡비(aspect ratio)가 더욱 커질 뿐만 아니라 구조 자체도 더욱 복잡해지고 있다. 이와 같이, 하부 구조가 복잡해지면 하부막 안쪽 영역으로 공급되는 화학종의 물질 전달 속도가 누센 확산에 의해 지배되므로 화학종의 분자량에 반비례하여 물질 전달 속도가 결정된다. 이것은 화학종이 하부막의 전면에 고르게 퍼지기 어려워 우수한 단차 피복성을 갖는 박막을 형성하기 어렵다는 것을 의미한다. 또한 박막 형성에 필요한 반응 가스가 동시에 공급되므로, 반응가스의 반응성이 높은 경우 반응 가스가 기판에 도달되기 전에 이미 기상에서의 반응을 가지게 되어 기판 상에 도달될 때에는 원하지 않는 입자로 형성된다. 따라서, 반응 소자의 집적화에 따른 기존의 화학 증착 방법의 문제점들을 개선하기 위하여, 원자층 증착 방법이 티. 선톨라(T. Suntola) 등에 의해 제안되었고, 현재 이와 관련된 많은 연구와 양산화가 진행되고 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 원자층 박막 형성을 위한 박막 증착 장치를 도시한다. 도면을 참조하면, 도시된 박막 증착 장치(100)는 상부가 개방된 반응 챔버(110)와, 상기 챔버(110)의 상부를 덮어 하나의 반응 공간을 형성하는 챔버 덮개(112)와, (도시되지 않은) 기판이 안착되도록 반응 챔버(110)의 바닥에 마련된 복 수개의 (예를 들어 4개의) 서셉터(120)와, 반응 챔버(110) 내에 반응 가스를 공급하기 위해 상기 챔버 덮개(112)의 중심부를 관통하여 마련된 가스 분사 장치(140)와, 상기 가스 분사 장치(140)둘레의 챔버 덮개(112) 하부면에 마련된 도넛 형태의 상부 실드(top shield)(114)와, 챔버 내의 압력을 조절하고 반응이 완료된 가스를 배출하기 위한 배출구(160)를 포함한다.
상기 가스 분사 장치(140)는 복수개의 가스 공급관(146)으로부터 가스를 공급받아 다채널의 가스 분사기(156)를 통하여 서셉터(120) 위로 공급한다. 이때, 가스 분사기(156)의 각각은 챔버의 중심에서 방사상으로 길게 연장된 형상이고, 가스 분사기(156)의 하부에는 다수 개의 분사공(157)이 형성되어 이를 통하여 가스가 분사된다. 한편, 서셉터(120)의 각각은 그 위에 안착되는 기판이 각각의 가스 분사기(156)에서 분사되는 가스를 공급받을 수 있는 크기 및 위치를 가져야 한다.
이때, 사용되는 상기 가스 분사 장치(140)는 회전형 분사 장치로서, 도 2를 참조하여 이러한 회전형 분사 장치를 설명한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 내부에 다수의 즉, 4개의 공급관(154)이 형성되어 있는 구동축(141)과, 구동축(141)의 외부를 둘러싸는 원통 형상의 하우징(142)과, 상기 하우징(142)의 측벽 일부에 형성되어 상기 복수개의 가스 공급관(146)과 각각 연결되는 주입공(151)과, 하우징(142)과 챔버 리드(112)를 결합하는 플랜지부(150)와, 상기 구동축(141)과 하우징(142) 사이에 고리 모양으로 형성되는 다수의 마그네틱 시일(152, Magnetic Seal)로 구성된다. 구동축(141)은 하우징(142) 내벽에 삽입되어 챔버(110) 내부로 수직하게 내삽된다. 하우징(142)은 챔버(110)의 상부 외벽인 상판(112)에 수직하게 플 랜지 결합된다. 하우징(142)에는 챔버의 상판(112)과 밀착되는 부분에서 리크(leak)가 발생하지 않도록 오링(153)이 마련된다.
구동축(141)의 내부에는 각각이 길이 방향으로 연장된 4개의 공급관(154)이 90도씩 서로 이격 형성된다. 하우징(142)의 내벽 둘레를 따라서는 상기 공급관(154)에 각각 대응하는 4개의 환형홈(155)이 형성되어 있다. 각각의 공급관(154)의 일단은 환형홈(155)과 연통되도록 설치된다. 하우징(142)의 측벽에는 측벽을 관통하여 4개의 환형홈(155)과 각각 연결되는 주입공(151)이 4개 마련된다. 환형홈(155) 및 공급관(154)은 서로 일대일 대응하도록 동일한 개수로 설치된다.
하우징(142)의 측벽 일부에 형성된 주입공(151)을 통해 소정의 가스가 주입된다. 주입된 가스는 주입공(151)에 연통된 환형홈(155)을 통해 구동축(141)에 형성된 공급관(154)에 유입되고, 각 공급관(154)의 끝에 위치하는 가스 분사기(156)를 통하여 챔버(110) 내부로 분산된다. 구동축(141)이 회전하더라도, 4개의 가스 분사기(156)와 4개의 환형홈(155)은 일대일 대응 상태로 항상 연통하기 때문에, 상기의 가스 공급은 구동축(141)의 회전에 관계없이 항상 이루어진다. 구동축(141)은 하우징(142)과 밀착되면서 회전 운동할 수 있도록 설치된다. 구동축(141)이 용이하게 회전할 수 있도록 하우징(142)의 내벽에는 베어링이 설치되며, 구동축(141)과 하우징(142)은 마그네틱 실링(152)에 의해 서로 밀착된다.
이러한 가스 분사 장치(140)에 의해 가스 분사기(156)를 일정 속도로 회전시키면서, 소스 가스와 퍼지 가스와 반응 가스를 챔버(110) 내로 동시에 유입시킨다. 즉, 4개의 가스 분사기(156)에서 각각 소스 가스, 퍼지 가스, 반응 가스, 퍼지 가 스가 분사되도록 상기 가스 분사 장치(140)의 주입공에 해당 가스의 가스 공급관(146)을 연결시킨 후, 구동축(141)을 회전시킨다. 그에 따라서, 소스 가스의 원자층 흡착, 퍼지, 반응 가스에 의한 반응 후 원하는 박막의 원자층 형성, 반응 불순물의 퍼지의 4 단계를 각각의 기판에 대해 순차적으로 진행된다.
이와 같은 4 단계의 1 주기를 거쳐 하나의 원자층이 형성되므로 원하는 두께의 박막을 형성하기 위해서는 상기 4 단계가 수십 내지 수백 회 반복되어야 한다. 이때, 상기 각각의 단계에서 반응이 완료된 소스 가스, 반응 가스, 반응 불순물 및 퍼지 가스는 박막 증착에 불필요하므로 상기 배출구(160)를 통하여 반응 챔버의 외부로 즉시 배출하여야 한다. 이를 위한 상기 배출구(160)는 복수개가 서셉터(120) 각각의 둘레의 챔버(110) 바닥에 형성되어, 챔버 외부에 마련된 진공펌프에 통상 연결된다. 이러한 배출구(160)를 통해서는 각각의 서셉터(120)에서 반응 완료 및 퍼지된 가스, 즉 처리 완료된 가스가 외부로 배출된다.
한편, 가스 분사기(156)는 서셉터(120) 위를 회전하면서 그의 하부에 형성된 분사공(157)을 통하여 소스 가스, 반응 가스 및 퍼지 가스가 서셉터에 안착된 기판 상에 분사되어 원자층 박막이 형성되지만, 기판 이외의 부분에도 박막이 형성될 수 있다. 즉, 소스 가스 및 반응 가스는 기판 위에서 분사되어 대부분이 기판 상에 분사되지만 일부는 직접 또는 이들 가스의 퍼지 시에 챔버 상부 및/또는 내측벽으로 이동하여 챔버의 상부 실드 및/또는 내측벽 등으로 이동하여 박막이 형성될 수 있다.
이때, 챔버 덮개의 하부면에 마련된 상부 실드로 이동된 소스 가스 및 반응 가스에 의해 상부 실드 상에 원하지 않은 박막이 형성된다. 통상 이들 박막은 불균일하게 형성되고, 이러한 박막이 계속 형성되면 일부가 떨어지게 된다. 이는 박막 형성 중인 기판 상에 떨어지게 되어 기판의 불량을 일으키는 경우가 발생하게 된다. 이를 방지하기 위하여, 상부 실드는 자주 교체하여야 한다.
또한, 통상의 상부 실드 및 챔버 덮개가 외력에 대해 통상 취약한 재료로 이루어져 있기 때문에, 이와 같이 상기 볼트의 반복적인 체결 및 체결 해제, 즉 상부 실드를 챔버 덮개에 장착 및 제거할 때 상부 실드 및 챔버 덮개에 많은 파손이 발생한다.
따라서, 상부 실드 및 챔버 덮개는 상당히 장시간 사용 할 수 있는 부품임에도 불구하고 취급 시 발생되는 상기 문제로 인한 자원 낭비가 되고 있는 것이 현 실정이다.
본 발명의 목적은 전술된 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 챔버 덮개 및/또는 상부 실드에 박막이 증착되는 것을 방지할 수 있는 가스 분사 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 챔버의 예비 정비의 주기를 감소시킴으로써, 공정 비용 절감 및 상부 실드 및 챔버 덮개의 파손을 방지할 수 있는 가스 분사 장치를 제공하는 것이다.
전술된 본 발명의 목적을 달성하기 위한 일 태양은 챔버와; 상기 챔버 내부에 설치되며, 기판이 안착되는기판지지부와; 상기 기판지지부에 대향하여 설치되며, 상기 기판으로가스를 분사하는 다수의 제 1 분사공을 가진 가스분사장치에 관한 것으로서, 상기 다수의 제 1 분사공보다 높은 위치에서 상기 챔버 내부의 상부로 가스를 분사하는 다수의 제 2 분사공을 포함한다.
상기 제 1 분사공을 통해 분사되는 가스는하나 이상의 반응가스 또는 비반응성 가스를 포함하고, 상기 제 2 분사공을 통해 분사되는 가스는 비반응성 가스일 수 있다. 또한, 상기 제 1 분사공은 기판을 향하여 가스를 수직하게 분사하고, 상기 제 2 분사공은 상기 제 1 분사공의 분사방향에 대해서 소정 각도로 가스를 분사할 수 있다. 이때, 상기 소정 각도는 45도 내지 180도인 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 일 태양은 챔버와; 상기 챔버 내부에 설치되며, 기판이 안착되는기판지지부와; 상기 기판지지부에 대향하여 설치되며, 상기 기판으로가스를 분사하는 다수의 제 1 분사공을 가진 가스분사장치에 관한 것으로서, 상기제 1 분사공보다 기판에서 더 높은 위치에서 상기 제 1 분사공과 나란하거나, 더 큰 각도로 비반응가스를 분사하는다수의 제 2 분사공을포함한다.
본 발명의 또 다른 일 태양은 챔버와; 상기 챔버 내부에 설치되며, 기판이 안착되는기판지지부와; 상기 기판지지부에 대향하여 설치되고, 각각 독립적인 가스공급유로를 가지며, 기판을 향해 다수의 분사공을 가진 적어도 4개 이상의 가스분사기를 포함하는 가스분사장치 에 관한 것으로서, 상기 3개 이상의 가스분사기 중 하나 이상의 가스분사기의 상부에 위치하며, 상기 챔버 내부의 상부로 비반응가스를 분사하는 제2 분사공을 포함한다.
이때, 상기 제2 분사공은 상기 제 1 분사공과 독립된 가스공급유로를 가질수 있다. 또한, 상기 가스분사장치는 상기 기판에 대해서 상대적으로 이동할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하고자 한다.
제1 실시예
도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 박막 형성을 위한 박막 증착 장치를 도시한다. 도면을 참조하면, 도시된 박막 증착 장치(200)는 반응 챔버(210)와, (도시되지 않은) 기판이 안착되는 복수개의 (본 발명의 도시된 실시예에서는 4개의) 서셉터(220a 내지 220d)와, 반응 챔버(210) 내에 반응 가스를 공급하기 위한 가스 분사 장치(240)와, 상기 가스 분사 장치(240)둘레의 챔버 덮개(212) 하부면에 마련된 도넛 형태의 상부 실드(top shield)(214)와, 챔버 내의 압력을 조절하고 반응이 완료된 가스를 배출하기 위한 배출구(260)를 포함한다. 상기 배출구(260)는 복수개가 서셉터(220a 내지 220d) 각각의 둘레의 챔버(210) 바닥에 형성되어, 각각의 서셉터(220a 내지 220d)에서 반응 완료 및 퍼지된 가스, 즉 처리 완료된 가스가 즉시 외부로 배출될 수 있게 배열 및 형성된다.
상기 가스 분사 장치(240)는 복수개의 가스 공급관(246)으로부터 가스를 공급받아 챔버의 중심에서 방사상으로 길게 연장된 형상을 갖는 다수개(본 발명의 도 시된 실시예에서는 4개)의 가스 분사기(256a 내지 256d)를 포함한다.
이때, 사용되는 상기 가스 분사 장치(240)는 회전형 분사 장치이다. 가스 분사기(256a 내지 256d)를 제외한 가스 분사 장치(240)의 구성은 도 2에 도시된 것과 동일하므로 그에 대한 설명은 생략한다. 회전형 분사 장치의 구동축의 하부와 그에 연결된 분사기를 도시한 사시도인 도 5를 참조하면, 4개의 가스 분사기(256a 내지 256d) 각각의 하부에는 하측 분사공(257a 내지 257d)이 가스 분사기(256a 내지 256d)의 길이방향으로 다수개가 형성되어 이를 통하여 상기 서셉터(220a 내지 220d)에 안착된 기판 상에 각각 소스 가스, 퍼지 가스, 반응 가스, 퍼지 가스를 공급한다. 본 발명에서는 가스 분사기(256a 내지 256d) 중 퍼지 가스가 분사되는 가스 분사기(256b, 256d)에는 상부에 상측 분사공(258b, 258d)을 가스 분사기(256b, 256d)의 길이방향으로 다수 개 더 형성하여 상기 챔버 덮개(214), 특히 상부 실드(214)로 퍼지 가스를 공급한다. 이러한 구성은 가스 분사기(256d)의 단면도, 즉 도 5의 선 VII-VII을 취해서 본 단면도인 도 6에 잘 도시되어 있다.
본 발명의 경우, 챔버 내에 원주 방향으로 배치된 제1 내지 제4 서셉터(220a 내지 220d)의 각각에는 기판이 안착되고, 상기와 같이 구성된 가스 분사 장치(240)에 의해 가스 분사기(256)를 일정 속도로 회전시키면서, 제1 내지 제4 가스 분사기(256a 내지 256d)는 각각 소스 가스, 퍼지 가스, 반응 가스, 퍼지 가스를 분사하면서 도 4에 도시된 화살표 방향(반시계 방향)으로 회전한다. 제1 가스 분사기(256a)가 제1 서셉터(220a)를 지나가면서 그 위에 안착된 기판 상에 소스 가스를 분사하고, 그 뒤를 이어서 제2 가스 분사기(256b)가 상기 제1 서셉터(220a)에 안착 된 기판 상에 퍼지 가스를 분사하면서 지나간다.
이때, 퍼지 가스는 제2 가스 분사기(256b)의 하부에 형성된 다수 개의 하측 분사공(257b)을 통하여 기판 상부에 공급되어 기판에 흡착되지 않은 소스 가스를 퍼지하여 상기 제1 서셉터(220a)의 둘레에 형성된 배출구(260)를 통하여 외부로 배출된다. 그러나 상기 퍼지 가스에 의해 퍼지되는 소스 가스의 일부는 챔버 상부로 이동하여 상부 실드(214)에 흡착될 수 있다. 따라서, 제2 가스 분사기(256b)의 하측 분사공(257b)을 통하여 퍼지 가스가 분사될 때, 제2 가스 분사기(256b)의 상부에 형성된 다수 개의 상측 분사공(258b)을 통해서도 퍼지 가스가 챔버의 상부로 분사되어, 챔버의 상부로 이동하는 소스 가스를 함께 퍼지하게 된다.
제2 가스 분사기(256b)가 퍼지 가스를 분사한 다음에는, 다시 이어서 제3 가스 분사기(256c)가 상기 제1 서셉터(220a)에 안착된 기판 상에 반응 가스를 분사하여, 원자층을 형성한다. 이어서, 제4 가스 분사기(156d)가 하측 분사공(257d)을 통하여 상기 제1 서셉터(220a)에 안착된 기판 상에 퍼지 가스를 분사하여, 반응 불순물 및 반응에 참여하지 않은 잔여 반응 가스를 퍼지한다. 이때에도, 제4 가스 분사기(256d)의 상측 분사공(258d)을 통해서도 퍼지 가스가 챔버의 상부로 분사되어, 상기 잔여 반응 가스가 챔버의 상부로 이동하는 것을 방지하여 박막이 형성되는 것을 차단하게 된다.
이는 제2 내지 제4 서셉터(220b 내지 220d)에 안착된 기판도 동일하게 이들 단계가 진행된다.
따라서, 각 서셉터(220a 내지 220d)에 안착된 기판에는 소스 가스, 퍼지 가 스, 반응 가스, 퍼지 가스가 차례대로 분사되어, 소스 가스의 원자층 흡착, 퍼지, 반응 가스에 의한 반응 후 원하는 박막의 원자층 형성, 반응 불순물의 퍼지의 4 단계를 순차적으로 다수 회 반복 진행하게 된다. 특히, 퍼지 가스를 분사하는 제2 및 제4 가스 분사기(156b, 156d)에는 하부뿐만 아니라 상부에도 분사공(258b, 258d)이 형성되어 퍼지 가스를 챔버 상부로 분사하여 소스 가스 및 반응 가스가 챔버 상부로 이동하는 것을 방지하여 상부 실드(214) 상에 박막이 형성되는 것을 방지하게 된다.
도시된 실시예에서는 제2 및 제4 가스 분사기(156b, 156d)의 상부에 형성된 분사공(258b, 258d)이 퍼지 가스를 수직 상방으로 분사하는 것으로 되어 있으나, 이에 한정되지 않고 수평 또는 소정 각을 갖고 분사기의 진행 전후방향으로 분사될 수도 있다. 즉, 퍼지 시에 챔버 상부로 이동하는 소스 가스 및 반응 가스를 분사공(258b, 258d)에서 분사되는 퍼지 가스가 차단하도록 형성되면 된다. 또한, 도시된 실시예에서는 하측 분사공(257a 내지 257d)이 해당 가스를 수직 하방으로 분사하는 것으로 되어 있으나, 수직 및/또는 소정의 각을 갖고 하방으로 분사하도록 구성할 수도 있다. 이에 관해서는 제3 실시예를 참고한다.
한편, 도시된 본 실시예에서는 회전형 가스분사장치를 일례로서 설명하였으다. 그러나, 본 발명은 챔버 내에서 기판 상에 박막을 형성할 때 사용되는 반응 가스들이 챔버의 상부 실드 및/또는 내측벽으로 이동하여 그 곳에 반응물이 부착되는 것을 방지하기 위한 것이라는 점을 고려한다면, 가스분사장치가 전술된 회전식에 한정될 필요가 없다. 따라서, 가스분사장치가 상측 및 하측 분사공을 갖는다 면, 회전형이 아닌 일반적인 가스분사장치 모두에 적용할 수 있음은 물론이다. 아래에서 설명되는 제2 및 제3 실시예도 이와 같다.
전술된 구성의 가스 분사 장치(240)는 챔버 상부로 분사되는 퍼지 가스를 개별적으로 제어할 수 없다는 문제를 갖는다. 이하에서는 이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 제2 실시예에 대해 설명하고자 한다.
제2 실시예
가스 분사기 및 그에 형성된 분사공 이외의 다른 기본적인 구성과 이러한 가스 분사 장치의 작동이 전술된 제1 실시예와 동일하기 때문에, 제1 실시예와 동일한 부분에 대한 설명은 생략하고, 상이한 부분을 위주로 제2 실시예에 대해 설명하고자 한다.
이하에서는 도 7 및 도 8을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스 분사 장치에 대하여 설명하고자 한다. 도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스 분사 장치의 사시도이고, 도 8은 도 7에서 선 IX-IX를 따라 취한 가스 분사기의 단면도이다.
전술된 제1 실시예의 가스 분사 장치(240)는 4개의 가스 분사기(256a 내지 256d)가 각각 90도씩 이격되고, 퍼지 가스를 분사하는 가스 분사기(256b, 256d)에는 챔버 상부로도 퍼지 가스를 분사하도록 가스 분사기(256b, 256d)의 상부에도 분사공(258b, 258d)을 형성하였다. 이와 달리, 본 실시예의 가스 분사 장치에는, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 예를 들어 8개의 가스 분사기(356a 내지 356d, 359a 내지 359d)가 2개가 하나의 쌍을 이루어 이들 각각의 쌍이 90도씩 이격 배치 된다. 이때, 각 쌍의 가스 분사기(356a, 359a)(356b, 359b)(356c, 359c)(356d, 359d)는 상하로 나란히 배치되고, 이들 중 하측에 배치된 하측 가스 분사기(356a 내지 356d)에는 하부에 그의 길이 방향으로 하측 분사공(357a 내지 357d)이 다수개가 배열 및 형성되고, 상측에 배치된 상측 가스 분사기(359a 내지 359d)에는 상부에 그의 길이 방향으로 상측 분사공(358a 내지 358d)이 다수개가 배열 및 형성된다.
이때, 하측 가스 분사기(356a 내지 356d)에 형성된 하측 분사공(357a 내지 357d)을 통해서는 소스 가스, 퍼지 가스, 반응 가스, 퍼지 가스가 기판 상에 분사되고, 상측 가스 분사기(359a 내지 359d)에 형성된 상측 분사공(358a 내지 358d)을 통해서는 퍼지 가스가 챔버 상부로 분사된다.
전술된 구성에 따른 본 실시예의 가스 분사 장치(340)는 전술된 제1 실시예와 달리, 기판 상에 퍼지 가스가 분사되는 경우뿐만 아니라 소스 가스 및 반응 가스가 기판 상에 분사되는 경우에도, 챔버 상부로 퍼지 가스를 분사할 수 있다. 따라서 기판 상에 소스 가스 및 반응 가스가 분사될 때, 이들 가스가 챔버의 상부 실드 및/또는 내측벽으로 이동하는 것을 방지할 수 있다.
본 실시예에 따른 가스 분사 장치(340)는 상측 가스 분사기(359a 내지 359d)에 형성된 상측 분사공(358a 내지 358d)을 통하여 분사되는 퍼지 가스를 하측 가스 분사기(356a 내지 356d)에 형성된 하측 분사공(357a 내지 357d)을 통하여 분사되는 소스 가스, 퍼지 가스, 반응 가스 및 퍼지 가스와 독립적 및 개별적으로 제어할 수 있다. 즉, 상측 분사공(358a 내지 358d)의 각각을 통하여 분사되는 퍼지 가스의 분사 유무 및 분사량을 제어할 수 있어, 소스 가스 및 반응 가스의 특성에 따라, 챔버의 상부 실드 및/또는 내측벽에 박막이 형성되는 것을 능동적으로 방지할 수 있다.
본 실시예에서는 상측 가스 분사기(359a 내지 359d)를 통하여 퍼지 가스를 공급하는 것으로 설명하였으나, 퍼지 가스를 포함하여 반응에 영향을 미치지 않는 다른 비반응성 가스가 분사될 수 있다.
제3 실시예
제3 실시예에서는 가스 분사기에 형성된 분사공의 위치를 제외한 나머지 구성이 전술된 제2 실시예와 동일하기 때문에, 제2 실시예와 상이한 부분에 대해서만 설명하고자 한다.
도 9는 도 7에서 선 IX-IX를 따라 취한 가스 분사기의 단면도인 도 8에 대응하는 본 실시예에 따른 가스 분사 장치의 분사공을 도시한다.
본 실시예의 가스 분사 장치의 전체적인 형상은 도 7에 도시된 바와 유사하다. 즉, 예를 들어 8개의 가스 분사기가 2개가 하나의 쌍을 이루어 이들 각각의 쌍이 90도씩 이격 배치되고, 각 쌍의 가스 분사기는 상하로 나란히 배치된다. 다만, 상측 및 하측 가스 분사기에 형성된 상측 및 하측 분사공의 구성이 도 7에 도시된 제2 실시예와 상이하다. 즉, 하측 가스 분사기(456)는 가스가 수직 하방으로 분사되도록 형성된 하측 분사공(457)들이 하측 가스 분사기(456)의 길이 방향으로 다수개가 배열 및 형성되고, 상측에 배치된 상측 가스 분사기(459)에는 퍼지 가스가 상기 하측 가스 분사기(456)에서 분사되는 가스와 소정 각, 예를 들면 도시된 바와 같이 대략 45도를 이루는 방향으로 경사지게 분사되도록 형성된 상측 분사공(457)들이 상측 가스 분사기(459)의 길이 방향으로 다수개 형성된다. 도면에서 상측 분사공(457)이 형성된 방향으로 가스 분사기가 통상 도면의 좌측에서 우측으로 이동할 때 형성된 것으로서, 이에 한정되지 않고, 좌우 양측에 형성될 수 있다.
비록 도시된 상측 분사공(457)이 하향 경사지게 분사되도록 형성되어 있으나, 그에 한정되지 않고 수평 또는 상향 경사지게 형성되어도 상측 분사공(457)에서 분사되는 퍼지가스는 하측 가스 분사기(456)에서 분사되는 가스를 감싸 덮는 형태로 분사될 수 있다. 도 10에는 본 실시예의 변형예가 도시되어 있다. 즉, 도 10에 도시된 바와 같이, 상측 가스 분사기(559)에는 퍼지 가스가 하측 가스 분사기(556)에서 분사되는 가스와 예를 들어 대략 45도 및 180도를 이루는 방향으로 분사되도록 형성된 한 쌍의 상측 분사공(557)들이 상측 가스 분사기(559)의 길이 방향으로 다수개 형성될 수 있다. 한편, 도 11에 도시된 바와 같이, 퍼지 가스가 기판 상에 경사지게 분사되는 경우, 하측 가스 분사기에서 분사되는 가스를 그와 나란하게 분사시킬 수 있도록 하측 가스 분사기(656)에 형성된 하측 분사공(657)도 예를 들어 45도 하향 경사지게 형성할 수 있다.
전술된 구성에 따른 본 실시예의 가스 분사 장치는 전술된 제2 실시예와 유사하게 기판 상에 소스 가스 및 반응 가스가 분사될 때에도, 이들 가스가 챔버의 상부 실드 및/또는 내측벽으로 이동하는 것을 방지할 수 있으며, 상측 가스 분사기(459)에서 분사되는 퍼지 가스를 독립적 및 개별적으로 제어할 수 있어 소스 가스 및 반응 가스의 특성에 따라 챔버의 상부 실드 및/또는 내측벽에 박막이 형성되는 것을 능동적으로 대응되게 방지할 수 있다.
본 실시예에서는 상측 가스 분사기(459)는 하측 가스 분사기(456)에서 분사되는 가스를 감싸 덮는 형태로 퍼지 가스를 분사시키기 때문에, 하측 가스 분사기(456)에서 분사되는 가스는 기판 상에만 분사되고, 챔버의 상부 실드 및/또는 내측벽으로는 이동하지 않게 된다. 즉, 상측 가스 분사기(459)에서 분사되는 퍼지 가스는 커튼 가스의 기능을 하게 된다. 이러한 형태의 상측 가스 분사기(459)는, 대응하는 하측 가스 분사기(456)에서 소스 가스 및 반응 가스를 분사하는 경우에, 보다 바람직하게 적용될 수 있다.
이상에서 설명된 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 일 례에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위 내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능하며, 본 발명의 권리범위는 후속하는 특허청구범위에 기초로 하여 해석되어야 할 것이다.
예를 들어, 본 발명에 따른 가스 분사 장치는 제1 내지 제3 실시예에서 나타난 형태의 가스 분사기를 서로 조합하여 적용할 수 있다.
또한, 전술된 실시예에서는 서셉터가 챔버 내에 고정되고 분사 장치가 회전하는 형태를 예로서 설명하였으나, 그에 한정되지 않고 서셉터가 챔버 내에서 회전하고 분사 장치가 고정된 형태이거나, 이와 달리 서셉터 및 분사 장치가 챔버 내에서 반대 방향으로 또는 동일 방향으로 서로 다른 속도로 회전할 수도 있다. 더욱이, 상기 박막 형을 위하여 4개의 가스 분사기는 각각 소스 가스, 퍼지 가스, 반응 가스, 퍼지 가스를 순차적으로 분사하였으나, 필요에 따라 이들 순서 또는 가스의 종류가 바뀔 수 있음은 물론이다.
전술된 구성의 가스 분사 장치는 챔버의 상부 및 챔버의 내측벽으로 퍼지 가스를 분사함으로써 소스 가스 및 반응 가스가 챔버의 상부 실드 및/또는 내측벽으로 이동하는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 챔버의 상부 실드 및/또는 내측벽에 박막이 형성되는 것을 방지할 수 있다. 이는 예비 정비(PM)에 소요되는 시간을 (1시간 이상) 단축할 뿐 아니라, 예비 정비의 주기 또한 길어질 수 있어 공정이 짧아지는 장점이 있다. 또한, 상부 실드 및/또는 내측벽에 박막의 형성이 방지되어 기판이 원하지 않는 입자에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있다. 상부 실드를 챔버 덮개에 장착 및 제거할 때 파손되기 쉬운 상부 실드 및 챔버 덮개가 예비 정비의 회수가 감소함에 따라 그의 파손 정도가 감소된다.

Claims (8)

  1. 챔버와; 상기 챔버 내부에 설치되며, 기판이 안착되는기판지지부와; 상기 기판지지부에 대향하여 설치되며, 상기 기판으로가스를 분사하는 다수의 제 1 분사공을 가진 가스분사장치에 있어서,
    상기 다수의 제 1 분사공보다 높은 위치에서 상기 챔버 내부의 상부로 가스를 분사하는 다수의 제 2 분사공을포함하는 가스분사장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 분사공을 통해 분사되는 가스는하나 이상의 반응가스 또는 비반응성 가스를 포함하고,
    상기 제 2 분사공을 통해 분사되는 가스는 비반응성 가스인가스분사장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 분사공은 기판을 향하여 가스를 수직하게 분사하고,
    상기 제 2 분사공은 상기 제 1 분사공의 분사방향에 대해서 소정 각도로 가스를 분사하는 가스분사장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 소정 각도는 45도 내지 180도인 가스분사장치.
  5. 챔버와; 상기 챔버 내부에 설치되며, 기판이 안착되는기판지지부와; 상기 기판지지부에 대향하여 설치되며, 상기 기판으로가스를 분사하는 다수의 제 1 분사공을 가진 가스분사장치에 있어서,
    상기제 1 분사공보다 기판에서 더 높은 위치에서 상기 제 1 분사공과 나란하거나, 더 큰 각도로 비반응가스를 분사하는다수의 제 2 분사공을포함하는 가스분사장치.
  6. 챔버와; 상기 챔버 내부에 설치되며, 기판이 안착되는기판지지부와; 상기 기판지지부에 대향하여 설치되고, 각각 독립적인 가스공급유로를 가지며, 기판을 향해 다수의 분사공을 가진 적어도 4개 이상의 가스분사기를 포함하는 가스분사장치에 있어서,
    상기 3개 이상의 가스분사기 중 하나 이상의 가스분사기의 상부에 위치하며,
    상기 챔버 내부의 상부로 비반응가스를 분사하는 제2 분사공을 포함하는 가스분사장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제2 분사공은 상기 제 1 분사공과 독립된 가스공급유로를 가지는 가스분사장치.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 가스분사장치는 상기 기판에 대해서 상대적으로 이동하는 가스분사장치.
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