KR20100009832U - 가스 공급 장치 - Google Patents

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주식회사 테라세미콘
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Abstract

대면적 기판처리 시스템에 로딩된 복수개의 기판 전체에 걸쳐 가스가 균일하게 공급되도록 하는 가스 공급 장치가 개시된다. 본 고안에 따른 가스 공급 장치(100)는, 대면적 기판처리 시스템 내에 설치된 매니폴드를 통해 기판에 대하여 가스를 공급하는 가스 공급 장치로서, 매니폴드(200)의 일측에 복수개가 설치되는 제1 가스 공급관(300); 제1 가스 공급관(300)의 내부에 설치되는 제2 가스 공급관(400); 및 매니폴드(200)의 일측에 제1 가스 공급관(300)과 대향하여 복수개가 설치되는 가스 회수관(500)을 포함하며, 제1 가스 공급관(300)에는 복수개의 제1 가스 공급 구멍(310)이 형성되고, 제2 가스 공급관(400)에는 복수개의 제2 가스 공급 구멍(410)이 형성되며, 가스 회수관(500)에는 복수개의 가스 회수 구멍(510)이 형성된다.

Description

가스 공급 장치{An apparatus for gas supplying}
본 고안은 가스 공급 장치에 관한 것으로서, 특히, 증착 또는 열처리 공정 수행을 위해 공급되는 가스의 분산 각도를 확장시켜 대면적 기판처리 시스템에 로딩된 복수개의 기판 전체에 걸쳐 가스가 균일하게 공급되도록 하는 가스 공급 장치에 관한 것이다.
최근 평판 디스플레이에 대한 수요가 폭발적으로 증가할 뿐만 아니라 점점 대화면 디스플레이를 선호하는 경향이 두드러지기 때문에, 평판 디스플레이 제조용 대면적 기판처리 시스템에 대한 관심이 고조되고 있다.
평판 디스플레이 제조 시 사용되는 대면적 기판처리 시스템은 크게 증착 장치와 열처리 장치로 구분될 수 있다.
증착 장치는 평판 디스플레이의 핵심 구성을 이루는 투명 전도층, 절연층, 금속층 또는 실리콘층을 형성하는 단계를 담당하는 장치로서, LPCVD(low pressure chemical vapor deposition) 또는 PECVD(plasma enhanced chemical vapor deposition)와 같은 화학 증착 장치와 스퍼터링(sputtering)과 같은 물리 증착 장치가 있다. 또한, 열처리 장치는 증착 공정 후에 수반되는 어닐링 단계를 담당하는 장치이다.
예를 들자면, LCD의 경우에 있어서, 대표적인 증착 장치로는 박막 트랜지스터(thin film transistor; TFT)의 비정질 실리콘 증착 장치가 되고, 대표적인 열처리 장치로는 상기 비정질 실리콘을 폴리 실리콘으로 결정화시키는 장치가 된다.
이와 같은 증착 장치 또는 열처리 장치에는 가스 공급 장치가 필요하다. 즉, 증착 장치에는 투명 전도층, 절연층, 금속층 또는 실리콘층의 형성에 필요한 소스 가스(예를 들어, 비정질 실리콘 형성 시에 필요한 SiH4, PH3, B2H6 가스 등)를, 열처리 장치에는 상황에 맞는 열처리 분위기 조성을 위한 분위기 가스(예를 들어, 비정질 실리콘의 결정화 시에 필요한 Ar, N2, H2 가스 등)를 공급하는 장치의 설치가 필수적이다.
한편 최근 평판 디스플레이의 대면적화 및 생산성 제고 측면에서 상술한 기판처리 시스템 또한 복수개의 평판 디스플레이용 대면적 기판(예를 들어, 유리 또는 석영 기판)을 수용할 수 있을 정도로 대 면적화되고 있고, 복수개의 기판을 동시에 로딩한 후 열처리를 수행함으로써 대량 생산에 적합한 배치식이 각광을 받고 있다.
이러한 기판처리 시스템의 대면적화에 따라 시스템 내에 기판처리시 필요한 반응 가스 및 분위기 가스를 공급하는 장치의 역할이 중요해진다.
즉, 반응 가스 및 분위기 가스가 가스 공급 장치에 의해 대면적 기판처리 시스템 내에 원활하고 균일하게 공급될 때에만 복수개의 대면적 기판 전체에 걸쳐 증착되고 열처리되는 막의 조성, 두께, 막질 등의 특성이 일정하게 유지될 수 있다.
이에 본 고안은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 대면적 기판처리 시스템에 복수개로 로딩되어 있는 기판 각각에 대하여 균일하게 가스를 공급할 수 있도록 하는 가스 공급 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 고안에 의한 가스 공급 장치는, 대면적 기판처리 시스템 내에 설치된 매니폴드를 통해 기판에 대하여 가스를 공급하는 가스 공급 장치로서, 상기 매니폴드의 일측에 복수개가 설치되는 제1 가스 공급관; 상기 제1 가스 공급관의 내부에 설치되는 제2 가스 공급관; 및 상기 매니폴드의 일측에 상기 제1 가스 공급관과 대향하여 복수개가 설치되는 가스 회수관을 포함하며, 상기 제1 가스 공급관에는 복수개의 제1 가스 공급 구멍이 형성되고, 기 제2 가스 공급관에는 복수개의 제2 가스 공급 구멍이 형성되며, 상기 가스 회수관에는 복수개의 가스 회수 구멍이 형성되고, 상기 제1 가스 공급관의 하단부가 고정되고, 제2 가스 공급관의 하단부가 삽입되어 지지되며, 상기 제1 가스 공급관과 상기 제2 가스 공급관을 매니폴드에 연결함으로써 상기 제2 가스 공급관을 통해 상기 제1 가스 공급관에 동일한 가스를 공급하는 제1 지지부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 가스 공급관과 상기 제2 가스 공급관은 소정의 이격 공간을 가질 수 있다.
상기 제1 및 제2 가스 공급 구멍의 형성 간격은 동일할 수 있다.
상기 제1 및 제2 가스 공급 구멍은 서로 반대 방향으로 향할 수 있다.
상기 제1 가스 공급 구멍은 상기 기판을 향할 수 있다.
상기 제2 가스 공급 구멍은 상기 제1 가스 공급 구멍간에 위치될 수 있다.
상기 가스 회수관이 삽입되어 지지되는 제2 지지부를 더 포함할 수 있다.
본 고안에 따르면, 가스 공급관은 제1 가스 공급관과 제1 가스 공급관의 내부에 설치된 제2 가스 공급관으로 구성된 이중 구조를 가짐으로써, 제1 가스 공급관에 형성된 제1 가스 공급 구멍에서 이에 대응하는 기판을 향하여 분사되는 가스의 압력이 복수개의 기판 전체에 걸쳐서 균일해지기 때문에, 대면적 기판처리 시스템 내에서 기판 상에 증착되거나 열처리되는 막질이 균일해지는 효과가 있다.
도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 가스 공급 장치의 구성을 나타내는 사시도.
도 2는 도 1의 A 부분의 상세 도면.
도 3은 도 1의 B 부분의 상세 도면.
도 4는 도 1의 B 부분의 상세 도면으로서, 제1 가스 공급관과 제2 가스 공급관의 다른 예를 나타내는 도면.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 구성을 상세하게 설명하도록 한다.
도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 가스 공급 장치(100)의 구성을 나타내는 사시도이다.
먼저, 가스 공급 장치(100)는 기판 처리시 사용되는 가스를 공급 및 회수할 수 있도록 공정 챔버(미도시)의 하측에 설치되는 매니폴드(200)를 포함할 수 있다.
일반적으로 공정 챔버 내부에는 매니폴드(200)의 사이로 기판 가열을 위한 서셉터(미도시)가 설치되며, 서셉터의 상부로는 복수의 기판이 장착되는 보트(미도시)가 설치된다. 서셉터 및 보트 등의 통상적인 구성에 대해서는 종래의 기술과 큰 차이가 없으므로 상세한 설명을 생략한다.
매니폴드(200)의 일측 상부에는 제1 지지부(210)를 설치하고, 제1 지지부(210) 상부에는 일정 간격으로 제1 가스 공급관(300)의 일단을 삽입하여 고정한다.
또한, 매니폴드(200)의 상부에는 제1 지지부(210)와 대향하여 제2 지지부(220)를 설치하고, 제2 지지부(220) 상부에는 복수개의 가스 회수관(500)이 제1 가스 공급관(300)에 대향하여 설치된다.
제1 가스 공급관(300) 및 가스 회수관(500)으로는 석영관을 사용하는 것이 바람직하다.
제1 가스 공급관(300) 및 가스 회수관(500)의 단면 형상은 특별히 제한되지는 않지만 제조상 용이한 원형으로 하는 것이 바람직하다.
제1 가스 공급관(300) 및 가스 회수관(500)의 개수 역시 특별히 제한되지 않으며 제1 가스 공급관(300)의 개수와 가스 회수관(500)의 개수가 반드시 동일할 필요도 없다. 다만 대면적 처리 시스템의 크기에 따라 제1 가스 공급관(300) 및 가스 회수관(500)의 개수는 다양하게 변경될 수 있다.
도 2를 참조하여 제1 가스 공급관(300)의 구성을 살펴보기로 한다.
도 2는 도 1의 A 부분의 상세 도면이고 도 3은 도 1의 B 부분의 상세 도면이다.
도 2를 참조하면, 제1 가스 공급관(300)의 하부 측 원주면 상에는 원형의 제1 걸림단(320)을 설치하여, 제1 가스 공급관(300)을 제1 지지부(210)에 삽입하여 고정할 때 제1 가스 공급관(300)의 삽입 정도를 제한할 수 있도록 한다.
제1 지지부(210)에 제1 가스 공급관(300)의 삽입시 가스 공급관의 방향 설정과 사용 도중에 제1 가스 공급관(300)이 회전하는 것을 방지하기 위해, 제1 지지부(210)의 상단에는 기판의 방향으로 반달 형상의 회전 방지단(212)을 형성하고, 제1 걸림단(320)의 일측, 즉 기판을 향한 부위에는 회전 방지단(212)이 걸릴 수 있도록 걸림턱(322)을 형성할 수 있다. 걸림턱(322)은 회전 방지단(212)과 동일한 면적과 형태로 이루어지는 것이 바람직하다.
본 실시예에서는 제1 지지부(210)에 제1 가스 공급관(300)의 일단이 삽입되어 고정되지만, 후술하는 제2 가스 공급관이 제1 가스 공급관(300)의 하부로 노출되도록 형성된다면 제2 가스 공급관이 제1 지지부(210)에 삽입될 수 있다.
제1 가스 공급관(300)은 제1 지지부(210)에 착탈 가능하게 삽입된다. 따라서, 복수개의 제1 가스 공급관(300) 중에서 어느 하나만 파손된 경우에는 파손된 제1 가스 공급관만 교체하여 수리할 수 있기 때문에 수리 비용 및 수리 시간을 줄일 수 있다.
도 3을 참조하면, 제1 가스 공급관(300) 상에는 제1 가스 공급 구멍(310)이 일정한 간격으로 복수개가 형성되되, 제1 가스 공급관(300)의 중심축과 평행하게 형성된다. 제1 가스 공급 구멍(310)은 보트에 장착되어 있는 기판을 향하도록 하는 것이 바람직하다. 복수개의 제1 가스 공급 구멍(310)의 크기는 모두 동일하게 형성되는 것이 바람직하다.
한편 제1 가스 공급 구멍(310)은 반드시 보트에 장착되어 있는 기판을 향하게 할 필요는 없으며 필요에 따라서 제1 가스 공급 구멍(310)은 기판과 반대 방향을 향하거나 혹은 기판측과 기판 반대측 사이의 임의의 방향을 향하게 할 수도 있다. 이를 위해서는 제1 가스 공급 구멍(310)의 방향이 기판을 기준으로 원하는 각도를 가질 수 있도록 제1 가스 공급관(300)이 제1 지지부(210)에 삽입된 상태에서 매뉴얼 방식으로 제1 가스 공급관(300)이 회전 가능하게 하는 것이 바람직하다.
제1 가스 공급관(300)의 일단은 폐쇄되도록 형성하여 공급된 가스가 상단을 통하여 배출되지 않도록 하는 것이 바람직하다.
제1 가스 공급관(300)의 상단부는 평면 형태로 형성될 수도 있지만, 제1 가스 공급관(300)의 상단부가 폐쇄될 수 있다면 다른 형상이 되어도 무방하다.
챔버 내에 장착되는 복수개의 기판마다 제1 가스 공급 구멍(310)에서 나오는 가스와 일 대 일로 대응할 수 있도록 제1 가스 공급 구멍(310)의 개수와 챔버에 장입되는 기판의 개수를 동일하게 하는 것이 바람직하다.
제1 가스 공급 구멍(310)의 형성 간격은 보트에 장착되는 기판의 간격과 동일하지만, 제1 가스 공급 구멍(310)의 중심축은 기판과 기판의 중간 위치에 위치시켜 제1 가스 공급 구멍(310)으로부터 나오는 가스가 기판의 상부를 지나가도록 할 수도 있다.
제1 가스 공급관(300)의 내부 중심축 상에는 제2 가스 공급관(400)이 설치된다.
도 3을 참조하여 제2 가스 공급관(400)의 구성을 살펴보기로 한다.
제1 가스 공급관(300)과 같이 석영관으로 제조되는 제2 가스 공급관(400)은 제1 가스 공급관(300)의 내부 중심축 상에 설치된다.
제2 가스 공급관(400)이 설치될 때, 제2 가스 공급관(400)의 하부 측은 제1 가스 공급관(300)의 내측 하부와 일체로 구성되어, 매니폴드(200)를 통해 공급되는 가스는 우선 제2 가스 공급관(400)으로 공급될 수 있도록 한다.
제2 가스 공급관(400)의 외주면은 제1 가스 공급관(300)의 내주면과 소정의 간격을 두고 이격된다.
여기서, 제1 가스 공급관(300)의 상단부와 제2 가스 공급관(400)의 상단 부는 도 3에 도시한 바와 같이 이격될 수 있지만, 도 4에 도시한 바와 같이 이격되지 않고 서로 접촉되게 구성될 수도 있다.
제2 가스 공급관(400) 상에는 제2 가스 공급관(400)의 중심축과 평행하게 제2 가스 공급 구멍(410)이 복수개로 형성된다. 제2 가스 공급 구멍(410)은 보트에 장착되어 있는 기판과 반대 방향을 향하도록 하는 것이 바람직하다. 복수개의 제2 가스 공급 구멍(410)의 크기는 모두 동일하게 형성되는 것이 바람직하다.
제1 가스 공급 구멍(310)과 제2 가스 공급 구멍(410)의 크기는 서로 동일하게 하는 것이 바람직하다.
제2 가스 공급 구멍(410)의 형성 간격은 제1 가스 공급 구멍(310)의 형성 간격과 동일한 것이 바람직하다. 또한, 제2 가스 공급 구멍(410)은 제1 가스 공급 구멍(310)간에 위치되도록 하는 것이 바람직하다.
제1 및 제2 가스 공급관(300, 400)을 통해 배출된 가스를 회수하기 위해 가스 회수관(500)이 설치된다.
도 1을 참조하여 가스 회수관(500)의 구성을 살펴보기로 한다.
매니폴드(200)의 상부에 제1 지지부(210)에 대향하여 설치된 제2 지지부(220) 상부에는 일정 간격으로 가스 회수관(500)의 일단을 삽입하여 고정한다.
가스 회수관(500) 상에는 가스 회수관(500)의 중심축에 평행하게 복수개의 가스 회수 구멍(510)이 형성되어 있다. 이때, 형성되는 가스 회수 구멍(510)은 기판을 향하여 형성되어 있어, 기판에 접촉된 가스를 회수할 수 있도록 한다.
가스 회수를 용이하게 하기 위해 가스 회수 구멍(510)의 개수는 제1 가스 공급 구멍(310)의 개수보다 적어도 1개 이상 많게 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 가스 회수 구멍(510)의 크기는 제1 가스 공급 구멍(310)의 크기보다 크게 하는 것이 바람직하다.
가스 회수관(500)의 하부 측 원주면 상에는 원형의 제2 걸림단(520)을 설치하여, 가스 회수관(500)을 제2 지지부(220)에 삽입하여 고정할 때 가스 회수관(500)의 삽입 정도를 제한할 수 있도록 한다.
상기와 같이 구성된 본 고안의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
대면적 기판처리 시스템에 기판이 로딩된 후, 증착 또는 열처리 공정을 진행하기 위하여 매니폴드(200)을 매개하여 제1 가스 공급관(300)을 통해 가스가 공급되고, 공급된 가스는 가스 회수관(500)을 통해 회수된다.
이때, 공급되는 가스가 대면적 기판처리 시스템(즉, 공정 챔버)에 로딩되어 있는 복수개의 기판 각각에 대하여 균일하게 접촉하기 위해서는 제1 가스 공급관(300)에 형성된 복수개의 제1 가스 공급 구멍(310) 각각에서 가스가 균일하게 분사되는 것을 필요로 한다.
우선, 매니폴드(200)를 통해 가스를 공급하면 공급된 가스는 전량 제1 가스 공급관(300)의 내부에 설치되어 있는 제2 가스 공급관(400)으로 유입되고, 이후 제2 가스 공급관(400)에 형성된 제2 가스 공급 구멍(410)을 통해 분사된다. 제2 가스 공급 구멍(410)은 제1 가스 공급 구멍(310)의 형성 방향과는 반대로 형성되어 있기 때문에 제2 가스 공급 구멍(410)을 통해 분사된 가스는 제1 가스 공급관(300)과 제2 가스 공급관(400)의 이격 공간으로 확산된다.
제2 가스 공급 구멍(410)을 통한 가스 분사 초기에는 이격 공간 내의 압력이 이격 공간 내의 위치에 따라 서로 다르게 나타날 수 있지만, 제2 가스 공급 구멍(410)을 통해 계속적으로 가스를 분사하면 이격 공간 내의 압력은 전체적으로 균일하게 된다. 이격 공간 내의 압력이 전체적으로 균일한 상태에서는 복수개의 제1 가스 공급 구멍(310) 각각을 통해 분사되는 가스의 분사 압력이 모두 동일하므로, 제1 가스 공급 구멍(310)을 통해 배출된 가스는 복수개의 기판 각각에 대하여 균일하게 공급될 수 있게 된다.
이와 같이 복수개의 기판 각각에 대하여 공급된 가스는 기판을 따라 유동한 후 가스 회수관(500)에 형성된 가스 회수 구멍(510)을 통해 챔버 외부로 배출된다.
한편, 제1 가스 공급관(300)에 손상이 발생된 경우에는 제1 지지부(210)에 삽입되어 있는 기존의 제1 가스 공급관(300)을 인출한 후, 새로운 제1 가스 공급관(300)을 제1 지지부(210)에 삽입한다. 이때, 제1 가스 공급관(300)에 형성된 제1 가스 공급 구멍(310)이 기판을 향하도록 하는 작업을 용이하게 하기 위해 제1 지지부(210)에 기판 방향으로 형성되어 있는 회전 방지단(212)이 제1 걸림단(320)의 걸림턱(322)과 맞닿음으로써, 제1 가스 공급관(300)의 방향 설정이 쉽게 이루어지도록 한다.
아울러, 제1 가스 공급관(300)이 삽입된 후 사용 도중에 가스 배출 압력으로 인하여 제1 가스 공급관(300)이 회전하여 제1 가스 공급 구멍(310)이 기판을 향하지 않도록 되는 경우가 있을 수 있는데, 이러한 경우에도 제1 걸림단(320)이 회전 방지단(212)과 접촉하여 제1 가스 공급관(300)의 회전을 방지할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 고안에 따른 가스 공급 장치(100)는 제1 가스 공급관(300)과 제1 가스 공급관(300)의 내부에 설치된 제2 가스 공급관(400)으로 구성된 이중 구조의 가스 공급관을 채용함으로써, 제1 가스 공급관(300)에 형성된 제1 가스 공급 구멍(310)에서 이에 대응하는 기판을 향하여 분사되는 가스의 압력이 복수개의 기판 전체에 걸쳐서 균일해지기 때문에, 대면적 기판처리 시스템 내에서 기판 상에 증착되거나 열처리되는 막질이 균일해지는 이점이 있다.
본 고안은 상술한 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기 실시예에 한정되지 아니하며 본 고안의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형과 변경이 가능하다. 그러한 변형예 및 변경예는 본 고안과 첨부된 실용신안등록청구범위의 범위 내에 속하는 것으로 보아야 한다.
100: 가스 공급 장치
200: 매니폴드
210: 제1 지지부
220: 제2 지지부
300: 제1 가스 공급관
310: 제1 가스 공급 구멍
320: 제1 걸림단
400: 제2 가스 공급관
410: 제2 가스 공급 구멍
500: 가스 회수관
510: 가스 회수 구멍
520: 제2 걸림단

Claims (7)

  1. 대면적 기판처리 시스템 내에 설치된 매니폴드를 통해 기판에 대하여 가스를 공급하는 가스 공급 장치로서,
    상기 매니폴드의 일측에 복수개가 설치되는 제1 가스 공급관;
    상기 제1 가스 공급관의 내부에 설치되는 제2 가스 공급관; 및
    상기 매니폴드의 일측에 상기 제1 가스 공급관과 대향하여 복수개가 설치되는 가스 회수관
    을 포함하며,
    상기 제1 가스 공급관에는 복수개의 제1 가스 공급 구멍이 형성되고, 상기 제2 가스 공급관에는 복수개의 제2 가스 공급 구멍이 형성되며, 상기 가스 회수관에는 복수개의 가스 회수 구멍이 형성되고,
    상기 제1 가스 공급관의 하단부가 고정되고, 제2 가스 공급관의 하단부가 삽입되어 지지되며, 상기 제1 가스 공급관과 상기 제2 가스 공급관을 매니폴드에 연결함으로써 상기 제2 가스 공급관을 통해 상기 제1 가스 공급관에 동일한 가스를 공급하는 제1 지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 공급 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 가스 공급관과 상기 제2 가스 공급관은 소정의 이격 공간을 갖는 것을 특징으로 하는 가스 공급 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 가스 공급 구멍의 형성 간격은 동일한 것을 특징으로 하는 가스 공급 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 가스 공급 구멍은 서로 반대 방향으로 향하는 것을 특징으로 하는 가스 공급 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 가스 공급 구멍은 상기 기판을 향하는 것을 특징으로 하는 가스 공급 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 가스 공급 구멍은 상기 제1 가스 공급 구멍간에 위치되는 것을 특징으로 하는 가스 공급 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 가스 회수관이 삽입되어 지지되는 제2 지지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 공급 장치.
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