KR20100137796A - Gas injector and apparatus for manufacturing thin film therewith - Google Patents

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KR20100137796A
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Abstract

PURPOSE: A gas injector and a thin film manufacturing apparatus including the same are provided to sense the damage to a magnetic seal by installing a pressure sensor which measures the pressure on a space including a magnetic seal. CONSTITUTION: A housing(300) comprises a plurality of penetration holes(320a,320b,320c) which surround the outside of a driving shaft and are horizontally penetrated. A plurality of magnetic seals(410,420,430) connect a plurality of gas supply paths and a plurality of penetration holes by hermetically sealing a separation space between the driving shaft and the housing. A gas supply unit(600) is formed on the outside of the housing and supplies gas to the plurality of penetration holes. A pressure sensing unit(700) senses the inner pressure of the separation space by being inserted into the penetration hole.

Description

가스 분사 장치 및 이를 구비하는 박막 제조 장치{Gas injector and apparatus for manufacturing thin film therewith}Gas injection device and thin film manufacturing apparatus having the same {Gas injector and apparatus for manufacturing thin film therewith}

본 발명은 가스 분사 장치 및 이를 구비하는 박막 제조 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 박막 제조를 위한 가스 분사시 회전하는 구동축과 이를 감싸는 하우징 사이의 마그네틱 시일이 열에 의해 변질되는 것을 방지하고, 손상 여부를 감지할 수 있는 가스 분사 장치 및 이를 구비하는 박막 제조 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a gas injection apparatus and a thin film manufacturing apparatus having the same, and more particularly, to prevent the magnetic seal between a rotating drive shaft and a housing surrounding the gas shaft for gas thin film production from being deteriorated by heat and damaged. It relates to a gas injection device capable of detecting and a thin film manufacturing apparatus having the same.

일반적으로 반도체 웨이퍼나 글래스 등의 기판상에 소정 두께의 박막을 증착하기 위해서는 스퍼터링(sputtering)과 같이 물리적인 충돌을 이용하는 물리기상증착법(PVD; Physical Vapor Deposition)과, 화학 반응을 이용하는 화학기상증착법(CVD; Chemical Vapor Deposition) 등의 제조 방법이 사용된다.In general, in order to deposit a thin film having a predetermined thickness on a substrate such as a semiconductor wafer or glass, physical vapor deposition (PVD) using physical collision such as sputtering and chemical vapor deposition using chemical reaction ( CVD (Chemical Vapor Deposition) and the like are used.

여기서, 화학기상증착법으로는 상압 화학기상증착법(APCVD; Atmospheric Pressure CVD), 저압 화학기상증착법(LPCVD; Low Pressure CVD), 플라즈마 유기 화학기상증착법(Plasma Enhanced CVD) 등이 있으며, 이 중에서 박막 제조시 저온 증착이 가능하고, 박막 형성의 속도가 빠른 플라즈마 유기 화학기상증착법이 많이 사 용되고 있다.Here, chemical vapor deposition methods include atmospheric pressure chemical vapor deposition (APCVD; Atmospheric Pressure CVD), low pressure chemical vapor deposition (LPCVD; Low Pressure CVD), plasma organic chemical vapor deposition (Plasma Enhanced CVD), etc. Plasma organic chemical vapor deposition (CVD), which is capable of low temperature deposition and has a high rate of thin film formation, is widely used.

최근 반도체 소자의 디자인룰(design rule)이 줄어들면서 기판상에 박막을 미세 패턴으로 형성시키는 것이 요구되고 있는데, 이에 미세 패턴의 박막을 매우 균일하게 형성시키고, 스텝 커버리지(step coverage)가 매우 우수한 원자층 증착방법(ALD; Atomic Layer Deposition)의 사용이 증대되고 있다.Recently, as the design rule of semiconductor devices is reduced, it is required to form a thin film in a fine pattern on a substrate. Thus, the thin film of the fine pattern is formed very uniformly, and the atoms have excellent step coverage. The use of the layer deposition method (ALD; Atomic Layer Deposition) is increasing.

이러한 원자층 증착방법은 기체 분자들간의 화학 반응을 이용한다는 점에서 일반적인 화학기상증착법과 유사하다. 그러나 통상의 화학기상증착법이 다수의 기체 분자들을 챔버 내부에 동시에 주입하여 기판에서 화학반응 생성물을 발생시키는 반면, 원자층 증착방법은 하나의 기체 물질을 챔버 내부에 주입한 후 이를 퍼지(purge)하여 가열된 기판의 상부에 물리적으로 흡착된 물질만을 잔류시키고, 이후 다른 기체 물질을 주입하여 기판에서 화학반응 생성물을 발생시키는 점에서 상이하다. 즉, 원자층 증착방법은 기판이 안착된 챔버 내부에 소스가스, 퍼지가스, 반응가스 및 퍼지가스를 순차적으로 주입하는 사이클을 다수 회 반복하여 목표로 하는 두께의 박막을 제조한다.This atomic layer deposition method is similar to the general chemical vapor deposition method in that it uses a chemical reaction between gas molecules. Conventional chemical vapor deposition, however, injects multiple gas molecules into the chamber at the same time to generate a chemical reaction product on the substrate, whereas atomic layer deposition involves injecting one gaseous material into the chamber and purging it. It differs in that only the physically adsorbed material remains on top of the heated substrate and then another gaseous material is injected to generate the chemical reaction product in the substrate. That is, the atomic layer deposition method produces a thin film having a target thickness by repeating a plurality of cycles of sequentially injecting source gas, purge gas, reaction gas and purge gas into the chamber on which the substrate is seated.

위와 같은 원자층 증착방법이 사용되는 종래의 가스 분사 장치 및 이를 구비하는 박막 제조 장치에 관하여 도 1을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.A conventional gas injection apparatus using the atomic layer deposition method as described above and a thin film manufacturing apparatus having the same will be described with reference to FIG. 1.

종래의 박막 제조용 가스 분사 장치(10)는 내부에 다수의 가스공급로(22a, 22b, 22c)가 형성되어 있는 구동축(20)과, 구동축(20)의 외부를 둘러싸는 원통 형상의 하우징(30)과, 하우징(30)의 측벽 일부에 형성된 다수의 관통홀(32a, 32b, 32c)과, 구동축(20)과 하우징(30) 사이의 이격공간(P1)에서 고리 모양으로 형성되는 다수의 마그네틱 시일(magnetic seal; 41, 42, 43) 및 구동축(20)의 하단에 결합되어 회전하는 가스분사부(70)를 포함한다. 또한, 종래의 박막 제조 장치(50)는 상기 가스 분사 장치(10) 및 상기 가스 분사 장치(10)의 하부에 기판(1)이 안착되는 내부공간(P2)을 제공하는 공정챔버(60)를 포함한다.The conventional gas injection device 10 for manufacturing a thin film includes a drive shaft 20 having a plurality of gas supply paths 22a, 22b, and 22c formed therein, and a cylindrical housing 30 surrounding the outside of the drive shaft 20. ), A plurality of through holes 32a, 32b, and 32c formed in a portion of the side wall of the housing 30, and a plurality of annular shapes formed in the separation space P 1 between the drive shaft 20 and the housing 30. It includes a magnetic seal (41, 42, 43) and the gas injection unit 70 is coupled to the lower end of the drive shaft 20 to rotate. In addition, the conventional thin film manufacturing apparatus 50 includes a process chamber 60 which provides an internal space P 2 on which the substrate 1 is seated on the gas injector 10 and the lower portion of the gas injector 10. It includes.

이러한 종래의 가스 분사 장치(10)는 하우징(30)에 형성된 다수의 관통홀(32a, 32b, 32c)을 통해 소정의 가스(G1, G2, G3)가 순차적으로 주입되고, 주입된 가스(G1, G2, G3)는 하우징(30)을 통과하여 구동축(20) 및 마그네틱 시일(41, 42, 43)으로 둘러싸인 구획 공간(S1, S2, S3)으로 분산된 다음 구동축(20)에 형성된 각 가스공급로(22a, 22b, 22c)로 유입된다. 이후 유입된 가스(G1, G2, G3)는 구동축(20)의 하부에 결합된 가스분사부(70)를 통해 공정챔버(60)의 내부공간(P2), 즉 공정챔버(50)의 내부에 안착된 기판(1)의 상부로 분사된다.In the conventional gas injection apparatus 10, predetermined gases G 1 , G 2 , and G 3 are sequentially injected through the plurality of through holes 32a, 32b, and 32c formed in the housing 30. The gases G 1 , G 2 , G 3 are passed through the housing 30 and distributed into compartment spaces S 1 , S 2 , S 3 surrounded by the drive shaft 20 and the magnetic seals 41, 42, 43. Next, the gas flows into the gas supply paths 22a, 22b, 22c formed in the drive shaft 20. Since the gas (G 1 , G 2 , G 3 ) is introduced through the gas injection unit 70 coupled to the lower portion of the drive shaft 20, the internal space (P 2 ) of the process chamber 60, that is, the process chamber 50 ) Is injected into the upper portion of the substrate (1) seated inside.

마그네틱 시일(41, 42, 43)은 한 쌍의 마그네틱 시일이((41a, 41b), (42a, 42b), (43a, 43b))이 하나의 조를 이루며 고진공 상태에 있는 공정챔버(60)를 진공 밀봉하는 역할을 하는 한편 구동축(20)의 회전운동(R)을 위한 베어링 역할도 한다.The magnetic seal 41, 42, 43 is a process chamber 60 in which a pair of magnetic seals (41a, 41b), (42a, 42b), (43a, 43b) are in a high vacuum state in a pair. While serving to seal the vacuum it also serves as a bearing for the rotational movement (R) of the drive shaft (20).

그런데 종래 원자층 제조시 공정챔버(60)의 내부는 150도를 상회하는 고온 상태에서 공정이 수행된다. 이때 위와 같은 종래의 가스 분사 장치(10)를 이용하는 경우, 공정챔버(60)의 내부공간(P2)에 돌출된 구동축(20)을 통해 고온의 열이 전도 되어 구동축(20)과 하우징(30) 사이를 밀봉하는 마그네틱 시일(41, 42, 43)이 변질되는 문제점이 있었다.(마그네틱 시일(41, 42, 43)의 사용 온도조건은 80도 정도이며, 약 150도 이상의 온도에서는 자성을 잃어버리게 된다.)By the way, in the conventional atomic layer manufacturing process inside the process chamber 60 is performed at a high temperature state of more than 150 degrees. At this time, when using the conventional gas injection device 10 as described above, the high temperature heat is conducted through the drive shaft 20 protruding into the internal space (P 2 ) of the process chamber 60, the drive shaft 20 and the housing 30 There was a problem that the magnetic seals 41, 42, and 43 sealing between them deteriorate. (The operating temperature conditions of the magnetic seals 41, 42, and 43 are about 80 degrees. Throw it away.)

또한, 종래의 가스 분사 장치(10)에서 다수의 마그네틱 시일(41, 42, 43)이 변질되거나 손상되면 공정챔버(60)의 내부로 가스가 누출되거나 또는 공정챔버(60)의 내부로 불순물이 들어가 박막 증착을 위한 공정이 불안정해진다. 그런데 종래의 가스 분사 장치(10)에서는 마그네틱 시일(41, 42, 43)의 손상 여부를 감지할 수 있는 수단이 구비되어 있지 않아 마그네틱 시일(41, 42, 43)이 손상된 상태에서 공정이 계속 진행되고, 그 결과 고가의 박막에서 불량품이 대량 발생되는 대형사고를 야기시키는 문제점이 있었다.In addition, when the plurality of magnetic seals 41, 42, and 43 are deteriorated or damaged in the conventional gas injection apparatus 10, gas may leak into the process chamber 60 or impurities may be introduced into the process chamber 60. The process for thin film deposition becomes unstable. However, the conventional gas injection apparatus 10 does not include a means for detecting whether the magnetic seals 41, 42, and 43 are damaged, and thus the process continues while the magnetic seals 41, 42, and 43 are damaged. As a result, there was a problem of causing a large accident in which a large number of defective products are generated in an expensive thin film.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 회전하는 구동축과 이를 감싸는 하우징 사이에 구비되는 마그네틱 시일이 박막 제조시 열에 의해 변질되는 것을 방지하기 위하여 구동축의 중앙부에 냉각관을 수직으로 삽입시켜 마그네틱 시일을 냉각시키고, 마그네틱 시일이 구비되는 공간상의 압력을 측정할 수 있는 압력감지수단을 설치하여 마그네틱 시일의 손상 여부를 감지할 수 있는 가스 분사 장치 및 이를 구비하는 박막 제조 장치를 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a magnetic seal by vertically inserting a cooling tube in the center of the drive shaft in order to prevent the magnetic seal provided between the rotating drive shaft and the housing surrounding it to be deteriorated by heat during thin film manufacturing. The present invention provides a gas injection apparatus capable of detecting damage to a magnetic seal by installing a pressure sensing means capable of cooling the pressure and measuring a pressure in a space where the magnetic seal is provided, and a thin film manufacturing apparatus having the same.

본 발명에 따른 가스 분사 장치는 다수의 가스공급로를 내부에 구비하는 구동축과, 상기 구동축의 외부를 둘러싸고 수평으로 관통되는 다수의 관통홀이 형성되는 하우징과, 상기 구동축과 상기 하우징 사이의 이격공간을 상하로 구획 밀봉하여 상기 다수의 가스공급로와 상기 다수의 관통홀을 연통시키는 다수의 마그네틱 시일과, 상기 하우징의 외측에 구비되어 상기 다수의 관통홀로 가스를 공급하는 가스 공급수단과, 상기 관통홀에 삽입되어 상기 이격공간의 내부압력을 감지하는 압력감지수단 및 상기 구동축의 하단에 결합되어 상기 가스가 분사되는 가스분사부를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a gas injection apparatus including: a drive shaft including a plurality of gas supply passages; And a plurality of magnetic seals configured to seal the upper and lower parts so as to communicate the plurality of gas supply paths and the plurality of through holes, gas supply means provided at an outer side of the housing to supply gas to the plurality of through holes, It is inserted into the hole and the pressure sensing means for detecting the internal pressure of the separation space and the gas injection unit coupled to the lower end of the drive shaft is injected.

또한, 본 발명에 따른 박막 제조 장치는 다수의 가스공급로를 내부에 구비하는 구동축과, 상기 구동축의 외부를 둘러싸고 수평으로 관통되는 다수의 관통홀이 형성되는 하우징과, 상기 구동축과 상기 하우징 사이의 이격공간을 상하로 구획 밀 봉하여 상기 다수의 가스공급로와 상기 다수의 관통홀을 연통시키는 다수의 마그네틱 시일과, 상기 하우징의 외측에 구비되어 상기 다수의 관통홀로 가스를 공급하는 가스 공급수단과, 상기 관통홀에 삽입되어 상기 이격공간의 내부압력을 감지하는 압력감지수단과, 상기 구동축의 하단에 결합되어 상기 가스가 분사되는 가스분사부와, 상기 구동축의 외측에 구비되어 상기 구동축을 회전시키는 구동축 구동수단과, 상기 하우징의 하부에 결합되고 기판이 안착되는 내부공간을 제공하는 공정챔버를 포함한다.In addition, the apparatus for manufacturing a thin film according to the present invention includes a drive shaft including a plurality of gas supply paths therein, a housing in which a plurality of through holes penetrate horizontally and surround the outside of the drive shaft, and between the drive shaft and the housing. A plurality of magnetic seals for sealing the spaces spaced up and down to communicate the plurality of gas supply paths and the plurality of through holes, and gas supply means provided outside the housing to supply gas to the plurality of through holes; And a pressure sensing means inserted into the through hole to sense an internal pressure of the separation space, a gas injection unit coupled to a lower end of the driving shaft to inject the gas, and provided outside the driving shaft to rotate the driving shaft. Drive shaft drive means and a process chamber coupled to the lower portion of the housing and provides an internal space in which the substrate is seated.

본 발명에 따르면 구동축의 중앙부에 수직의 냉각통로를 형성하고, 그 내부로 'U'자형 냉각관을 삽입시켜 마그네틱 시일을 냉각시킴으로써 박막 제조시 고온의 열에 의해 마그네틱 시일이 변질되는 것을 방지할 수 있다.According to the present invention, by forming a vertical cooling passage in the center of the drive shaft and inserting a 'U' shaped cooling tube therein to cool the magnetic seal, it is possible to prevent the magnetic seal from being deteriorated by high temperature heat during thin film manufacturing. .

또한, 구동축의 회전축 상에 냉각관이 삽입되어 구동축의 회전시에도 냉각관은 정지해 있기 때문에 냉각관의 상부에 냉매 공급수단을 용이하게 설치할 수 있다. 또한, 냉매 공급수단을 통해 냉각관에 공급되는 냉매의 온도 및 냉매량을 조절함으로써 마그네틱 시일을 최적의 상태로 유지시킬 수 있다.In addition, since the cooling tube is inserted on the rotation shaft of the drive shaft and the cooling tube is stopped even when the drive shaft is rotated, the refrigerant supply means can be easily installed on the upper portion of the cooling tube. In addition, it is possible to maintain the magnetic seal in an optimal state by adjusting the temperature and the amount of refrigerant supplied to the cooling tube through the refrigerant supply means.

한편, 하우징의 일측에 형성된 관통홀을 통해 마그네틱 시일이 설치된 공간의 내부압력을 측정할 수 있는 압력감지수단을 결합시킴으로써 마그네틱 시일의 손상 여부를 즉시 확인할 수 있으며, 이를 통해 제조공정시 불량품이 대량 발생되는 대형사고를 미연에 방지할 수 있다.On the other hand, by combining the pressure sensing means for measuring the internal pressure of the space where the magnetic seal is installed through the through hole formed on one side of the housing, it is possible to immediately check whether the magnetic seal is damaged, thereby generating a large amount of defective products during the manufacturing process Large accidents can be prevented beforehand.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention in more detail. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, It is provided to let you know. Like numbers refer to like elements in the figures.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 가스 분사 장치 및 이를 구비하는 박막 제조 장치의 내부 단면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 가스분사부의 사시도이고, 도 4는 도 2에 도시된 선 A-A'에 따른 수평 단면도이며, 도 5는 본 발명의 구동축 내부에 형성되는 가스공급로의 변형예를 나타낸 수평 단면도이다.(도 4 및 도 5는 구동축과 하우징을 중심으로 도시한 것이며, 하우징의 외부에 구비되는 구성요소는 생략하여 도시하였다.)2 is an internal cross-sectional view of a gas injection apparatus and a thin film manufacturing apparatus including the same according to the first embodiment of the present invention, FIG. 3 is a perspective view of the gas injection unit shown in FIG. 2, and FIG. 4 is a line shown in FIG. 2. A cross-sectional view taken along line AA ′, and FIG. 5 is a horizontal cross-sectional view showing a modified example of a gas supply path formed inside the drive shaft of the present invention. (FIGS. 4 and 5 are shown centering on the drive shaft and the housing. Components provided on the outside of the housing are omitted.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 가스 분사 장치(100)는 다수의 가스공급로(220a, 220b, 220c)를 내부에 구비하는 구동축(rotating shaft; 200)와, 구동축(200)의 외부를 둘러싸고 수평으로 관통되는 다수의 관통홀(320a, 320b, 320c)이 형성되는 하우징(housing; 300)과, 구동축(200)과 하우징(300) 사이의 이격공간(P1)을 상하로 구획 밀봉하여 다수의 가스공급로(220a, 220b, 220c)와 다수의 관통홀(320a, 320b, 320c)을 연통시키는 다수의 마그네틱 시일(magnetic seal; 410, 420, 430)과, 하우징(300)의 외측에 구비되어 다 수의 관통홀(320a, 320b, 320c)로 가스(G1, G2, G3)를 공급하는 가스공급수단(600)과, 다수의 관통홀(320a, 320b, 320c)의 적어도 하나에 삽입되어 이격공간(P1)의 내부압력을 감지하는 압력감지수단(700) 및 구동축(200)의 하단에 결합되어 가스(G1, G2, G3)가 분사되는 가스분사부(800)를 포함한다. 또한, 구동축(200)의 외측에는 구동축을 회전(R)시키는 구동축 구동수단(미도시)이 구비되고, 하우징(300)의 상부에는 구동축(200)의 내부에서 냉매가 순환되도록 냉매를 공급하는 냉매공급수단(900)을 포함한다.2 to 5, the gas injection device 100 according to the first embodiment of the present invention includes a rotating shaft 200 having a plurality of gas supply paths 220a, 220b, and 220c therein. The housing 300 is formed with a plurality of through holes 320a, 320b, and 320c that horizontally penetrate the outside of the drive shaft 200, and the separation space P between the drive shaft 200 and the housing 300. 1 ) a plurality of magnetic seals (410, 420, 430) to partition the seal up and down to communicate a plurality of gas supply paths (220a, 220b, 220c) and a plurality of through holes (320a, 320b, 320c) The gas supply means 600 is provided outside the housing 300 and supplies gas G 1 , G 2 , and G 3 to a plurality of through holes 320a, 320b, and 320c, and a plurality of through holes. Inserted into at least one of the 320a, 320b, 320c is coupled to the pressure sensing means 700 for detecting the internal pressure of the separation space (P 1 ) and the lower end of the drive shaft 200, the gas (G 1 , G 2 , G 3) Spraying Gas injection unit 800 is included. In addition, a drive shaft driving means (not shown) for rotating the drive shaft (R) is provided outside the drive shaft 200, and a coolant for supplying a coolant to circulate the coolant inside the drive shaft 200 at an upper portion of the housing 300. A supply means 900.

한편, 상기와 같은 본 발명의 제1실시예에 따른 가스 분사 장치(100)를 구비하는 박막 제조 장치(1000)는 가스 분사 장치(100)의 하부, 즉 하우징(300)의 하부에 기판(substrate; 1)이 안착되는 내부공간(P2)을 제공하는 공정챔버(process chamber; 500)를 포함한다. 또한, 압력감지수단(700)에서 측정된 이격공간(P1)의 내부압력 값에 따라 구동축 구동수단, 가스공급수단(600), 냉매공급수단(900) 및 공정챔버(500)의 구동을 제어하는 제어부(미도시)를 포함한다.On the other hand, the thin film manufacturing apparatus 1000 having the gas injection device 100 according to the first embodiment of the present invention as described above substrate (substrate) in the lower portion of the gas injection device 100, that is, the lower portion of the housing 300 1) a process chamber 500 that provides an interior space P 2 on which it is seated. In addition, the driving of the drive shaft driving means, the gas supply means 600, the refrigerant supply means 900 and the process chamber 500 in accordance with the internal pressure value of the separation space (P 1 ) measured by the pressure sensing means (700) It includes a control unit (not shown).

공정챔버(500)의 내측 하부에는 적어도 하나 이상의 기판(1)이 안착되는 수단으로서 서셉터(520)가 구비되고, 이러한 공정챔버(500)의 내측 상부에서 가스분사부(800)가 회전된다. 공정챔버(500)의 상부면에는 오링(O-ring)과 같은 밀폐수단(510)이 구비되어 공정챔버(500)와 하우징(300)이 견고하게 밀착 결합된다.A susceptor 520 is provided on the inner lower portion of the process chamber 500 as a means for mounting at least one substrate 1, and the gas injection part 800 is rotated in the upper portion of the process chamber 500. The upper surface of the process chamber 500 is provided with a sealing means 510 such as an O-ring so that the process chamber 500 and the housing 300 are tightly coupled.

본 실시예에서 기판(1)에는 원자층 증착방법(ALD)을 통해 박막이 형성되는 데, 이를 위해 가스분사부(800)는 도 3에 도시된 바와 같이 소스가스 분사부(810), 제1퍼지가스 분사부(820), 반응가스 분사부(830) 및 제2퍼지가스 분사부(840)를 평면상에서 '＋'자 형태로 배치한 다음 이들을 회전(R)시켜 기판(1) 상에 소스가스(G1), 퍼지가스(G2), 반응가스(G3) 및 퍼지가스(G2)를 연속적으로 분사한다. 이를 위해 구동축(200) 내부에 형성된 다수의 가스공급로(220a, 220b, 220b) 중에서 최상단의 가스공급로(220a)는 소스가스 분사부(810)와 연결되고, 가운데의 가스공급로(220b)는 제1퍼지가스 분사부(820) 및 제2퍼지가스 분사부(840)와 연결되며, 최하단의 가스공급로(220c)는 반응가스 분사부(830)와 연결된다.In the present exemplary embodiment, a thin film is formed on the substrate 1 through an atomic layer deposition method (ALD). For this purpose, the gas injection unit 800 includes the source gas injection unit 810 and the first as shown in FIG. 3. The purge gas injector 820, the reaction gas injector 830, and the second purge gas injector 840 are disposed in a '+' shape on a plane, and then rotated to form a source on the substrate 1. The gas G 1 , the purge gas G 2 , the reaction gas G 3 , and the purge gas G 2 are continuously injected. To this end, the uppermost gas supply path 220a among the plurality of gas supply paths 220a, 220b, and 220b formed inside the driving shaft 200 is connected to the source gas injection unit 810, and the gas supply path 220b in the middle thereof. Is connected to the first purge gas injector 820 and the second purge gas injector 840, and the lowest gas supply path 220c is connected to the reaction gas injector 830.

구동축(200)은 원통 형상의 몸체를 가지며, 가스 분사시 지면에 수직한 회전축(Y) 방향을 따라 하우징(300) 내에서 회전(R)한다. 이에 따라 구동축(200)의 하단에 결합된 가스분사부(800)도 구동축(200)과 동일한 속도로 회전(R)된다. 구동축(200)에는 회전축(Y) 방향을 따라 수직의 냉각통로(S4)가 형성되고, 냉각통로(S4)의 내부에 냉매공급수단(900)과 연결된 냉각관(cooling pipe; 920)이 삽입된다. 본 실시예에서는 냉각관(920)이 'U'자형으로 이루어져 일측으로 냉매가 주입되고, 타측으로는 구동축(200)의 내부를 순환한 냉매가 배출된다. 이에 공정시 고온 상태로 유지되는 공정챔버(500)의 열이 구동축(200)으로 전달되더라도 냉각관(920)에서 순환되는 냉매에 의해 구동축(200)이 냉각되어 구동축(200)의 외주면에서 환형으로 형성되는 마그네틱 시일(410, 420, 430)이 열적 손상을 받지 않게 된다.The drive shaft 200 has a cylindrical body and rotates (R) in the housing 300 along the rotation axis (Y) direction perpendicular to the ground during gas injection. Accordingly, the gas injection unit 800 coupled to the lower end of the drive shaft 200 is also rotated (R) at the same speed as the drive shaft 200. In the drive shaft 200, a vertical cooling passage S 4 is formed along the rotation axis Y direction, and a cooling pipe 920 connected to the refrigerant supply unit 900 is formed in the cooling passage S 4 . Is inserted. In this embodiment, the cooling tube 920 has a 'U' shape, and refrigerant is injected to one side, and the refrigerant circulated inside the drive shaft 200 is discharged to the other side. Accordingly, even when the heat of the process chamber 500 maintained at a high temperature during the process is transferred to the drive shaft 200, the drive shaft 200 is cooled by the refrigerant circulated in the cooling pipe 920, so that the drive shaft 200 has an annular shape on the outer peripheral surface of the drive shaft 200. The formed magnetic seals 410, 420, and 430 are not subjected to thermal damage.

구동축(200)의 내부에는 다수의 가스공급로(220a, 220b, 220c)가 형성되는 데, 다수의 가스공급로(220a, 220b, 220c)는 가스(G1, G2, G3)가 주입되는 입구부(221a, 221b, 221c)가 구동축(200)에서 수평하게 형성되며, 구동축(200)의 내부에서 수직으로 굴곡되어 주입된 가스(G1, G2, G3)가 배기되는 출구부(222a, 222b, 222c)가 구동축(200)의 하단면으로 형성된다.A plurality of gas supply paths 220a, 220b, and 220c are formed in the drive shaft 200, and a plurality of gas supply paths 220a, 220b, and 220c are injected with gas G 1 , G 2 , and G 3 . The inlet parts 221a, 221b, and 221c are horizontally formed in the drive shaft 200, and the outlet parts through which the gas G 1 , G 2 , and G 3 that are bent vertically inside the drive shaft 200 are exhausted. 222a, 222b, and 222c are formed as lower surfaces of the drive shaft 200.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이 다수의 가스공급로(220a, 220b, 220c)는 구동축(200)에 수직으로 형성된 냉각통로(S4)와 겹치지 않도록 냉각통로(S4)로부터 이격 형성된다. 본 발명의 제1실시예 및 제2실시예에서는 다수의 가스공급로(220a, 220b, 220c)의 입구부(221a, 221b, 221c)가 구동축(200)의 외주면 상에서 수직 방향을 따라 일직선을 이루도록 형성된다. 이때, 다수의 가스공급로(220a, 220b, 220c)는 구동축(200)에서 하측으로 내려갈수록 냉각통로(S4)로부터 더 멀리 이격된다. 한편, 변형예로써 도 5에 도시된 바와 같이 구동축(200)의 내부에 형성된 다수의 가스공급로(220a, 220b, 220c)의 입구부(221a, 221b, 221c)를 구동축(200)의 외주면에서 지면에 수직한 방향으로 일직선상에 위치시키지 않을 수도 있다. 즉, 다수의 가스공급로(220a, 220b, 220c)는 경로상 겹치지만 않는다면 구동축(200)의 다양한 위치에 형성될 수 있다.Meanwhile, as illustrated in FIG. 4, the plurality of gas supply paths 220a, 220b, and 220c are spaced apart from the cooling passage S 4 so as not to overlap with the cooling passage S 4 formed perpendicular to the driving shaft 200. In the first and second embodiments of the present invention, the inlets 221a, 221b, and 221c of the plurality of gas supply paths 220a, 220b, and 220c form a straight line along the vertical direction on the outer circumferential surface of the drive shaft 200. Is formed. At this time, the plurality of gas supply paths (220a, 220b, 220c) is spaced farther away from the cooling passage (S 4 ) toward the lower side in the drive shaft (200). On the other hand, as shown in FIG. 5, the inlet portions 221a, 221b, and 221c of the plurality of gas supply paths 220a, 220b, and 220c formed in the drive shaft 200 are formed on the outer circumferential surface of the drive shaft 200 as shown in FIG. 5. It may not be located in a straight line in the direction perpendicular to the ground. That is, the plurality of gas supply paths 220a, 220b, and 220c may be formed at various positions of the driving shaft 200 unless they overlap in the path.

하우징(300)은 몸체의 내측에 상하로 관통되는 삽입홀(310)이 형성된다. 구동축(200)이 원통 형상으로 이루어지기 때문에 하우징(300)에 형성된 삽입홀(310)의 수평 단면이 원형으로 이루어진다. 이때, 삽입홀(310)이 형성하는 수평 단면의 면적은 구동축(200)의 수평 단면의 면적보다 크게 형성되어 하우징(300)에 구동 축(200)이 수직으로 삽입될 때 하우징(300)의 내주면과 구동축(200)의 외주면은 접하지 않는다. 즉, 삽입홀(310) 내에서 구동축(200)이 자유롭게 회전할 수 있도록 하우징(300)과 구동축(200) 사이에는 수직의 이격공간(P1)이 형성된다.The housing 300 has an insertion hole 310 penetrating up and down inside the body. Since the drive shaft 200 is formed in a cylindrical shape, the horizontal cross section of the insertion hole 310 formed in the housing 300 is circular. At this time, the area of the horizontal cross section formed by the insertion hole 310 is formed larger than the area of the horizontal cross section of the drive shaft 200 so that the inner peripheral surface of the housing 300 when the drive shaft 200 is vertically inserted into the housing 300. And the outer circumferential surface of the drive shaft 200 do not contact. That is, a vertical separation space P 1 is formed between the housing 300 and the driving shaft 200 to allow the driving shaft 200 to rotate freely in the insertion hole 310.

한편, 하우징(300)에는 몸체를 수평으로 관통하는 다수의 관통홀(320a, 320b, 320c)이 형성된다. 각 관통홀(320a, 320b, 320c)의 개방된 일단은 하우징(300)의 외주면에 노출되고, 타단은 하우징(300)의 삽입홀(310)에 노출된다.On the other hand, the housing 300 is formed with a plurality of through holes 320a, 320b, 320c penetrating the body horizontally. Open ends of each through hole 320a, 320b, and 320c are exposed to the outer circumferential surface of the housing 300, and the other end thereof is exposed to the insertion hole 310 of the housing 300.

하우징(300)의 외측에는 가스공급수단(600)이 구비되는데, 가스공급수단(600)의 내부에는 소스가스(G1), 퍼지가스(G2) 및 반응가스(G3)를 각각 저장 및 공급하는 가스공급탱크(611, 612, 613)가 구비된다. 가스공급탱크(611, 612, 613)에는 미도시되었지만 가스(G1, G2, G3)의 공급 여부 및 가스공급량을 조절하는 밸브수단이 각각 구비된다. 본 실시예에서는 다수의 관통홀(320a, 320b, 320c)의 상측부터 소스가스(G1), 퍼지가스(G2) 및 반응가스(G3)를 공급하였지만 다수의 관통홀(320a, 320b, 320c)에 일대일 대응하도록 가스(G1, G2, G3)의 공급이 이루어지기만 하면 가스(G1, G2, G3)의 종류에 관계없이 다양한 순서로 가스를 공급할 수 있다.The outer side of the housing 300 is provided with a gas supply means 600, the inside of the gas supply means 600 stores the source gas (G 1 ), purge gas (G 2 ) and the reaction gas (G 3 ) and Gas supply tanks 611, 612, and 613 for supplying are provided. Although not shown, the gas supply tanks 611, 612, and 613 are provided with valve means for controlling whether the gas G 1 , G 2 , G 3 is supplied, and the gas supply amount. In the present embodiment, the source gas G 1 , the purge gas G 2 , and the reaction gas G 3 are supplied from the upper side of the plurality of through holes 320a, 320b, and 320c, but the plurality of through holes 320a, 320b, 320c) is to be supplied to the gas in various orders, regardless of the type of gas (G 1, G 2, when the supply of jigiman G 3) made of gas (G 1, G 2, G 3) to a one-to-one correspondence.

마그네틱 시일(410, 420, 430)은 한 쌍((410; 410a, 410b), (420; 420a, 420b), (430; 430a, 430b))이 하나의 조를 이루며, 다수의 관통홀(320a, 320b, 320c)에 공급된 가스(G1, G2, G3)를 가스공급로(220a, 220b, 220c)로 전달하는 과정 에서 구동축(200)이 회전함에도 불구하고 가스 누설이 발생되지 않도록 이격공간(P1)을 상하로 구획하고 실링(sealing)처리한다.The magnetic seals 410, 420, and 430 have a pair of pairs (410; 410a and 410b), 420; 420a and 420b, and 430; 430a and 430b, and a plurality of through holes 320a. The gas (G 1 , G 2 , G 3 ) supplied to the, 320b, 320c to the gas supply path (220a, 220b, 220c) in the process of the drive shaft 200 is rotated so that no gas leakage occurs The separation space P 1 is divided up and down and sealed.

이러한 마그네틱 시일(410, 420, 430)은 일반적으로 자기력에 의해 일정한 형태를 유지하는 자성유체의 특성을 이용하여 액체 오링을 형성한 것을 말한다. 자성유체란 액체 속에 자성분말을 콜로이드 모양으로 안정, 분산시킨 다음 침전이나 응집이 생기지 않도록 계면 활성제를 첨가한 유체로서, 자계를 인가함으로써 유체의 유동성이나 점도를 신속하고 가역적으로 제어할 수 있기 때문에 샤프트 시일(shaft seal)이나 진공 시일(vacuum seal)의 작동유체로 사용된다. 또한, 자성유체 속의 자성분말은 일반적으로 0.01㎛ 내지 0.02㎛의 초미립자 분말이므로 초미립자 특유의 브라운 운동을 통해 자기장, 중력, 원심력 등이 가해져도 자성유체 속의 자성분말 입자의 농도가 일정하게 유지되어 시일 성능이 뛰어나며, 구동부재의 마찰로 인한 파티클(particle) 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.These magnetic seals (410, 420, 430) generally refers to the formation of the liquid O-ring using the characteristics of the magnetic fluid to maintain a constant form by the magnetic force. Magnetic fluid is a fluid in which a liquid powder is stabilized and dispersed in a colloidal shape in a liquid, and then a surfactant is added to prevent precipitation or agglomeration.A magnetic field is applied to the magnetic fluid to quickly and reversibly control the shaft. It is used as a working fluid for seal seals or vacuum seals. In addition, since the magnetic powder in the magnetic fluid is generally ultrafine powder of 0.01 μm to 0.02 μm, even if magnetic field, gravity, centrifugal force, etc. are applied through the brown movement peculiar to the ultrafine particle, the concentration of magnetic powder in the magnetic fluid is kept constant and thus seal performance is achieved. This is excellent, there is an effect that can prevent the generation of particles (particles) due to the friction of the drive member.

마그네틱 시일(410, 420, 430)은 영구자석, 볼비드, 자성유체를 포함하며, 자성유체는 영구자석에 의해 인가된 자계와 자성유체의 고유의 점성으로 인하여 볼비드의 첨단부에 뭉치게 되고, 구동축(200)과 첨단부와의 간극을 채우면서 환형의 마그네틱 시일(410, 420, 430)을 형성하게 된다.Magnetic seals 410, 420, and 430 include permanent magnets, ball beads, and magnetic fluids, which are agglomerated at the tip of the ball beads due to the inherent viscosity of the magnetic and magnetic fluids applied by the permanent magnets. In addition, the annular magnetic seals 410, 420, and 430 are formed while filling the gap between the driving shaft 200 and the tip portion.

냉매공급수단(900)은 하우징(300)의 상부에 씌워지는 냉각관 지지커버(910)와, 냉각관 지지커버(910)를 관통하여 구동축(200)의 내부, 즉 냉각통로(S4)에 삽입되는 'U'자형 냉각관(920)과, 냉매를 저장하는 냉매저장부(930)와, 냉매저장 부(930)로부터 공급되는 냉매의 공급량 및 냉매 순환속도 등을 조절하는 냉매 레귤레이터(950)와, 냉매의 온도를 조절하는 온도조절부(960) 및 냉각관(920)에서 순환된 냉매가 회수되는 냉매회수부(940)를 포함한다.The coolant supply means 900 penetrates through the cooling tube support cover 910 and the cooling tube support cover 910 which is covered on the upper part of the housing 300, ie, in the cooling passage S 4 . A 'U' shaped cooling tube 920 to be inserted, a refrigerant storage unit 930 for storing a refrigerant, and a refrigerant regulator 950 for controlling a supply amount of refrigerant supplied from the refrigerant storage unit 930 and a refrigerant circulation speed, etc. And a temperature recovery unit 960 for adjusting the temperature of the refrigerant and a refrigerant recovery unit 940 for recovering the refrigerant circulated in the cooling pipe 920.

본 실시예에 따른 냉각관(920)은 구동축(200)의 회전축(Y) 방향으로 삽입되기 때문에 구동축(200)이 회전(R)하더라도 정지해 있으며, 이에 따라 냉매공급수단(900)의 설치가 용이해진다. 즉, 냉각관(920)을 수직으로 지지하는 동시에 냉각통로(S4)를 대기 중에 노출시키지 않는 냉각관 지지커버(910)에 오링(O-ring)과 같은 밀봉수단(912)을 사용하여 냉각관(920)을 실링처리할 수 있다.Since the cooling tube 920 according to the present embodiment is inserted in the direction of the rotation axis Y of the drive shaft 200, the cooling tube 920 is stopped even if the drive shaft 200 is rotated (R), whereby the coolant supply means 900 is installed. It becomes easy. That is, by using a sealing means 912 such as an O-ring on the cooling tube support cover 910 which supports the cooling tube 920 vertically and does not expose the cooling passage S 4 to the atmosphere. The tube 920 may be sealed.

'U'자형 냉각관(920)에서 순환되는 냉매로는 냉각기체, 냉각유체 등 다양한 종류가 사용될 수 있다.As the refrigerant circulated in the 'U'-shaped cooling tube 920, various kinds such as a cooling gas and a cooling fluid may be used.

압력감지수단(700)은 관통홀(320a, 320b, 320c)으로 삽입되어 이격공간(P1)에서 노출되고, 이격공간(P1)의 내부압력을 측정하는 압력센서(710)와, 압력센서(710)의 측정값을 외부로 출력하는 디스플레이부(720)를 포함한다. 여기서, 압력센서(710)는 마그네틱 시일(410, 420, 430)의 손상시 한 쌍씩 조를 이루는 마그네틱 시일(410, 420, 430)에 의해 이격공간(P1)을 상하로 구획한 공간(S1, S2, S3)의 부피가 확장됨으로 인한 압력변화를 감지한다. 한편, 디스플레이부(720)의 일측에는 압력센서(710)에서 측정된 값과 이미 설정된 수치, 즉 마그네틱 시일(410, 420, 430)이 손상됨이 없이 정상상태를 유지할 때의 이격공간(P1)의 내부압력 값을 비교 하여, 측정값이 설정된 수치를 초과하는 경우에는 경고음, 경고사이렌 등을 발생시키는 수단이 구비될 수 있다.And pressure sensing means 700 includes a through-hole (320a, 320b, 320c) to be inserted into spaced-apart space (P 1) a pressure sensor (710) to expose and measure the internal pressure of the spaced space (P 1) from a pressure sensor And a display unit 720 outputting the measured value of 710 to the outside. Here, the pressure sensor 710 is a space (S) partitioning the separation space (P 1 ) up and down by the magnetic seal (410, 420, 430) paired in pairs when the magnetic seal (410, 420, 430) is damaged (S) 1 , S 2 , S 3 ) to detect pressure changes as the volume expands. On the other hand, at one side of the display unit 720, the value measured by the pressure sensor 710 and the predetermined value, that is, the separation space (P 1 ) when the magnetic seals (410, 420, 430) to maintain a normal state without damage By comparing the internal pressure value of the, if the measured value exceeds the set value may be provided with means for generating a warning sound, warning siren and the like.

본 실시예에서는 압력감지수단(700)을 가스 분사 장치(100)에 1개만 설치하였으나, 보다 정확하게 마그네틱 시일(410, 420, 430)의 손상 여부를 감지하기 이해서 2개 이상으로 설치할 수 있다.In the present embodiment, only one pressure sensing means 700 is installed in the gas injector 100, but more than two pressure sensing means 700 may be installed to more accurately detect the damage of the magnetic seals 410, 420, and 430.

이하, 첨부된 도 6 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 제2실시예에 따른 가스 분사 장치 및 이를 구비하는 박막 제조 장치를 살펴보기로 한다.(전술한 제1실시예에 따른 가스 분사 장치 및 이를 구비하는 박박 제조 장치와 동일한 구성요소의 설명은 생략하고, 차이점이 있는 구성요소를 중심으로 설명한다.)Hereinafter, a gas injection apparatus and a thin film manufacturing apparatus including the same according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 to 8. (The gas injection apparatus according to the first embodiment described above and The description of the same components as the foil manufacturing apparatus having the same will be omitted, and the description will be given with respect to the components having differences.)

도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 가스 분사 장치 및 이를 구비하는 박막 제조 장치의 내부 단면도이고, 도 7은 도 6에 도시된 선 B-B'에 따른 수평 단면도이고, 도 8은 도 6에 도시된 선 C-C'에 따른 수평 단면도이다.(도 7 및 도 8은 구동축과 하우징을 중심으로 도시한 것이며, 하우징의 외부에 구비되는 구성요소는 생략하여 도시하였다.)6 is an internal cross-sectional view of a gas injection device and a thin film manufacturing apparatus having the same according to a second embodiment of the present invention, FIG. 7 is a horizontal cross-sectional view taken along the line BB ′ shown in FIG. 6, and FIG. 6 is a horizontal cross-sectional view taken along the line C-C 'shown in FIG. 6 (FIG. 7 and FIG. 8 are shown centering on the drive shaft and the housing, and components provided on the outside of the housing are omitted.)

도 6 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 가스 분사 장치(100')는 본 발명의 제1실시예에 따른 가스 분사 장치(100)와 동일하게 다수의 가스공급로(220a, 220b, 220c)를 내부에 구비하는 구동축(rotating shaft; 200)와, 구동축(200)의 외부를 둘러싸고 수평으로 관통되는 다수의 관통홀(320a, 320b, 320c)이 형성되는 하우징(housing; 300)과, 구동축(200)과 하우징(300) 사이의 이 격공간(P1)을 상하로 구획 밀봉하여 다수의 가스공급로(220a, 220b, 220c)와 다수의 관통홀(320a, 320b, 320c)을 연통시키는 다수의 마그네틱 시일(magnetic seal; 410, 420, 430)과, 하우징(300)의 외측에 구비되어 다수의 관통홀(320a, 320b, 320c)로 가스(G1, G2, G3)를 공급하는 가스공급수단(600)과, 다수의 관통홀(320a, 320b, 320c)의 적어도 하나에 삽입되어 이격공간(P1)의 내부압력을 감지하는 압력감지수단(700) 및 구동축(200)의 하단에 결합되어 가스(G1, G2, G3)가 분사되는 가스분사부(800)를 포함한다. 또한, 구동축(200)의 외측에는 구동축을 회전(R)시키는 구동축 구동수단(미도시)이 구비되고, 하우징(300)의 상부에는 구동축(200)의 내부에서 냉매가 순환되도록 냉매를 공급하는 냉매공급수단(900)을 포함한다.6 to 8, the gas injection device 100 ′ according to the second embodiment of the present invention has the same number of gas supply paths as the gas injection device 100 according to the first embodiment of the present invention ( A housing including a rotating shaft 200 having 220a, 220b, and 220c therein, and a plurality of through holes 320a, 320b, and 320c horizontally passing through the outside of the drive shaft 200; 300 and the separation space P 1 between the drive shaft 200 and the housing 300 up and down to seal the plurality of gas supply paths 220a, 220b, 220c and the plurality of through holes 320a, 320b, A plurality of magnetic seals (410, 420, 430) for communicating with the 320c and a plurality of through holes (320a, 320b, 320c) provided on the outside of the housing 300, the gas (G 1 , G 2 , G 3 ) pressure sensing means 700 for detecting the internal pressure of the separation space (P 1 ) is inserted into at least one of the gas supply means 600 for supplying the plurality of through holes (320a, 320b, 320c) And it is coupled to the lower end of the drive shaft 200 includes a gas injection unit 800 is injected gas (G 1 , G 2 , G 3 ). In addition, a drive shaft driving means (not shown) for rotating the drive shaft (R) is provided outside the drive shaft 200, and a coolant for supplying a coolant to circulate the coolant inside the drive shaft 200 at an upper portion of the housing 300. A supply means 900.

한편, 상기와 같은 본 발명의 제2실시예에 따른 가스 분사 장치(100')를 구비하는 박막 제조 장치(1000')는 가스 분사 장치(100')의 하부, 즉 하우징(300)의 하부에 기판(substrate; 1)이 안착되는 내부공간(P2)을 제공하는 공정챔버(process chamber; 500)를 포함한다. 또한, 압력감지수단(700)에서 측정된 이격공간(P1)의 내부압력 값에 따라 구동축 구동수단, 가스공급수단(600), 냉매공급수단(900) 및 공정챔버(500)의 구동을 제어하는 제어부(미도시)를 포함한다.Meanwhile, the thin film manufacturing apparatus 1000 ′ having the gas injection device 100 ′ according to the second embodiment of the present invention as described above is disposed under the gas injection device 100 ′, that is, under the housing 300. And a process chamber 500 that provides an interior space P 2 on which a substrate 1 is to be seated. In addition, the driving of the drive shaft driving means, the gas supply means 600, the refrigerant supply means 900 and the process chamber 500 in accordance with the internal pressure value of the separation space (P 1 ) measured by the pressure sensing means (700) It includes a control unit (not shown).

본 발명의 제1실시예에 따른 가스 분사 장치(100) 및 이를 구비하는 박막 제조 장치(1000)와 달리 본 발명의 제2실시예에 따른 가스 분사 장치(100') 및 이를 구비하는 박막 제조 장치(1000')에는 하우징 몸체에 다수의 관통홀(320a, 320b, 320c)과 마주보는 위치에 배리어가스(G4)가 주입되는 다수의 분사홈(360a, 360b, 360c)이 형성된다. 다수의 분사홈(360a, 360b, 360c)은 하우징(300)의 몸체에서 다수의 관통홀(320a, 320b, 320c)이 형성된 높이와 동일한 높이에 형성되는데, 다수의 분사홈(360a, 360b, 360c)의 일단은 하우징(300)의 외주면에 노출되고, 타단은 하우징(300)의 내주면에 인접하여 하우징(300)의 내측에서 고리 모양(도 8 참조)의 한 쌍의 분사실(361a, 361b, 361c)로 갈라진다.Unlike the gas injection device 100 and the thin film manufacturing apparatus 1000 having the same according to the first embodiment of the present invention, the gas injection device 100 'and the thin film manufacturing apparatus including the same according to the second embodiment of the present invention A plurality of injection grooves 360a, 360b, and 360c into which the barrier gas G 4 is injected are formed in the housing body in a position facing the plurality of through holes 320a, 320b, and 320c in the housing body. The plurality of injection grooves 360a, 360b, and 360c are formed at the same height as the plurality of through holes 320a, 320b, and 320c in the body of the housing 300, and the plurality of injection grooves 360a, 360b, and 360c. ) Is exposed at the outer circumferential surface of the housing 300, the other end is adjacent to the inner circumferential surface of the housing 300, and a pair of spray chambers 361a, 361b, which are annular (see FIG. 8), inside the housing 300. 361c).

한 쌍의 분사실(361a, 361b, 361c)에는 관통된 구멍이 형성되어 마그네틱 시일(410, 420, 430)에 의해 형성된 구획 공간(S1, S2, S3)과 개별적으로 연결된다.A pair of injection chambers 361a, 361b, and 361c have a through hole formed therein to be individually connected to the partition spaces S 1 , S 2 , and S 3 formed by the magnetic seals 410, 420, and 430.

한편, 하우징(300)의 외측에는 다수의 분사홈(360a, 360b, 360c)으로 배리어가스(G4)를 공급하는 배리어가스 공급수단(690)이 구비된다. 본 실시예에서 배리어가스로는 Ar, N2 등의 비활성가스 또는 화학 반응성이 없는 퍼지가스가 사용된다.On the other hand, the outer side of the housing 300 is provided with a barrier gas supply means 690 for supplying the barrier gas (G 4 ) to a plurality of injection grooves (360a, 360b, 360c). In this embodiment, an inert gas such as Ar, N 2 , or a purge gas having no chemical reactivity is used as the barrier gas.

본 발명의 제2실시예에서와 같이 분사홈(360a, 360b, 360c) 및 배리어가스 공급수단(690)을 설치함으로써 마그네틱 시일(410, 420, 430)에 인접한 위치에 배리어가스(G4)를 분사하여 에어커튼(air curtain)을 형성함으로써 마그네틱 시일(410, 420, 430)이 에어커튼에 의해 보호되어 이물질이나 화학반응을 야기하는 가스 등에 의해 마그네틱 시일(410, 420, 430)이 손상되는 것을 방지할 수 있다.As in the second embodiment of the present invention, by installing the injection grooves 360a, 360b, and 360c and the barrier gas supply means 690, the barrier gas G 4 is disposed at a position adjacent to the magnetic seals 410, 420, and 430. By forming an air curtain by spraying, the magnetic seals 410, 420, and 430 are protected by the air curtains, thereby preventing the magnetic seals 410, 420, and 430 from being damaged by foreign substances or gases causing chemical reactions. It can prevent.

한편, 배리어가스(G4)로 퍼지가스(G2)가 사용될 경우에는 배리어가스 공급수단(690)을 별도로 구비하지 않고 가스공급수단(600)으로부터 퍼지가스(G2)를 공급받 을 수 있다.On the other hand, the purge gas (G 2) that may be a purge gas (G 2), the supply receive from not having a barrier gas supply means (690) separate from the gas supply means 600 when used as a barrier gas (G 4) .

본 발명의 제2실시예에 따른 가스 분사 장치(100')에서는 제1실시예에 따른 가스 분사 장치(100)와 달리 압력감지수단(700)의 압력센서(710)를 다수의 관통홀(320a, 320b, 320c) 외에도 다수의 분사홈(360a, 360b, 360c)을 통해 마그네틱 시일(410, 420, 430)에 의해 구획된 공간(S1, S2, S3) 내부로 설치할 수도 있다.In the gas injection device 100 ′ according to the second embodiment of the present invention, unlike the gas injection device 100 according to the first embodiment, the pressure sensor 710 of the pressure sensing means 700 includes a plurality of through holes 320 a. In addition to the 320b and 320c, the plurality of injection grooves 360a, 360b, and 360c may be installed into the spaces S 1 , S 2 , and S 3 partitioned by the magnetic seals 410, 420, and 430.

한편, 제2실시예에 따른 가스 분사 장치(100')에 형성된 이격공간(P1)의 상부 및 하부에는 구동축(200)의 외주면 및 하우징(300)의 내주면에 맞닿아 회전하는 베어링수단(250a, 250b)이 구비된다.On the other hand, in the upper and lower portions of the separation space P 1 formed in the gas injection device 100 ′ according to the second embodiment, the bearing means 250a rotates in contact with the outer circumferential surface of the drive shaft 200 and the inner circumferential surface of the housing 300. , 250b).

베어링수단(250a, 250b)은 이격공간(P1)의 수평 단면상에서 환형으로 배치되어 하우징(300) 내에서 구동축(200)의 회전을 보다 용이하게 한다.The bearing means 250a and 250b are annularly arranged on the horizontal cross section of the separation space P 1 to facilitate the rotation of the drive shaft 200 in the housing 300.

전술한 바와 같이 본 발명의 제1실시예 및 제2실시예에 따른 가스 분사 장치(100, 100') 및 이를 구비하는 박막 제조 장치(1000, 1000')를 통해 기판(1)에 박막을 형성하는 과정을 간략히 살펴보면 다음과 같다.As described above, a thin film is formed on the substrate 1 through the gas injection apparatuses 100 and 100 'and the thin film manufacturing apparatuses 1000 and 1000' having the same according to the first and second embodiments of the present invention. The process of doing this is briefly described as follows.

가스공급수단(600)을 통해 하우징(300)에 형성된 다수의 관통홀(320a, 320b, 320c)에 소정의 가스(G1, G2, G3)가 주입된다. 주입된 가스(G1, G2, G3)는 하우징(300)을 통과하고, 마그네틱 시일(410, 420, 430)에 의해 구획된 공간(S1, S2, S3)으로 분산된 다음, 구동축(200)에 형성된 각 가스공급로(220a, 220b, 220c)로 유입된다. 가스공급로(220a, 220b, 220c)로 유입된 가스(G1, G2, G3)는 구동축(200)의 하단에 연결된 가스분사부(800)를 통해 공정챔버(500)의 내부에 안착된 적어도 하나 이상의 기판(1)의 상부로 분사된다. 이때, 가스분사부(800)는 소스가스 분사부(810), 제1퍼지가스 분사부(820), 반응가스 분사부(830) 및 제2퍼지가스 분사부(840)가 평면상에서 '＋'자 형태로 배치되기 때문에 가스분사부(800)의 회전(R)에 따라 기판(1) 상에 소스가스, 제1퍼지가스, 반응가스 및 제2퍼지가스가 순차적으로 분사된다. 소스가스 분사 후, 제1퍼지가스에 의해 기판(1)의 상부에 물리적으로 흡착된 물질만을 잔류시키고, 이후 주입되는 반응가스에 의해 기판(1)에서 화학반응 생성물을 발생시켜 박막이 형성된다. 가스분사부(800)의 회전량에 따라 전술한 가스 공급이 반복되어 목표로 하는 두께의 박막이 형성된다.Predetermined gases G 1 , G 2 , and G 3 are injected into the plurality of through holes 320a, 320b, and 320c formed in the housing 300 through the gas supply means 600. The injected gases G 1 , G 2 , G 3 pass through the housing 300 and are dispersed into the spaces S 1 , S 2 , S 3 partitioned by magnetic seals 410, 420, 430. The gas flows into the gas supply paths 220a, 220b and 220c formed in the drive shaft 200. Gases G 1 , G 2 , and G 3 introduced into the gas supply paths 220a, 220b, and 220c are seated inside the process chamber 500 through the gas injection unit 800 connected to the lower end of the drive shaft 200. To the top of the at least one substrate 1. At this time, the gas injection unit 800, the source gas injection unit 810, the first purge gas injection unit 820, the reaction gas injection unit 830 and the second purge gas injection unit 840 on the plane '+' Since it is disposed in the shape of a child, the source gas, the first purge gas, the reaction gas, and the second purge gas are sequentially sprayed on the substrate 1 according to the rotation R of the gas injection part 800. After the source gas injection, only the material physically adsorbed on the substrate 1 by the first purge gas is left, and then a chemical reaction product is generated in the substrate 1 by the injected reaction gas to form a thin film. According to the rotation amount of the gas injection unit 800, the above-described gas supply is repeated to form a thin film having a target thickness.

전술한 바와 같이 본 발명에 따른 가스 분사 장치 및 이를 구비하는 박막 제조 장치는 구동축에 수직의 냉각통로를 형성하고, 그 내부로 'U'자형 냉각관을 삽입시켜 마그네틱 시일을 냉각시킴으로써 박막 제조시 고온의 열에 의해 마그네틱 시일이 변질되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 구동축의 회전축 상에 냉각관이 삽입되어 구동축의 회전시에도 냉각관은 정지해 있기 때문에 냉각관의 상부에 냉매 공급수단을 용이하게 설치할 수 있다. 또한, 냉매공급수단을 통해 냉각관에 공급되는 냉매의 온도 및 냉매량을 조절함으로써 마그네틱 시일을 최적의 상태로 유지시킬 수 있다.As described above, the gas injection apparatus and the thin film manufacturing apparatus having the same according to the present invention form a cooling passage perpendicular to the drive shaft, and insert a 'U' shaped cooling tube into the inside to cool the magnetic seal to produce a high temperature during thin film production. It is possible to prevent the magnetic seal from being deteriorated by heat. In addition, since the cooling tube is inserted on the rotation shaft of the drive shaft and the cooling tube is stopped even when the drive shaft is rotated, the refrigerant supply means can be easily installed on the upper portion of the cooling tube. In addition, it is possible to maintain the magnetic seal in an optimal state by controlling the temperature and the amount of refrigerant supplied to the cooling tube through the refrigerant supply means.

한편, 하우징의 일측에 형성된 관통홀을 통해 마그네틱 시일이 설치된 공간의 내부압력을 측정할 수 있는 압력감지수단을 결합시킴으로써 마그네틱 시일의 손상 여부를 즉시 확인하여 제조과정에서 불량품이 대량 발생되는 대형사고를 미연에 방지할 수 있다.On the other hand, by combining the pressure sensing means for measuring the internal pressure of the space where the magnetic seal is installed through the through hole formed on one side of the housing to immediately check whether the magnetic seal is damaged or large-scale accidents that a large number of defective products are generated in the manufacturing process It can prevent it beforehand.

이상, 본 발명에 대하여 전술한 실시예 및 첨부된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명이 다양하게 변형 및 수정될 수 있음을 알 수 있을 것이다.As mentioned above, although this invention was demonstrated with reference to the above-mentioned Example and an accompanying drawing, this invention is not limited to this, It is limited by the following claims. Therefore, it will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be variously modified and modified without departing from the technical spirit of the following claims.

도 1은 종래 기술에 따른 가스 분사 장치 및 이를 구비하는 박막 제조 장치의 내부 단면도.1 is an internal cross-sectional view of a gas injection apparatus and a thin film manufacturing apparatus having the same according to the prior art.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 가스 분사 장치 및 이를 구비하는 박막 제조 장치의 내부 단면도.Figure 2 is an internal cross-sectional view of a gas injection device and a thin film manufacturing apparatus having the same according to the first embodiment of the present invention.

도 3은 도 2에 도시된 가스분사부의 사시도.3 is a perspective view of the gas injection unit shown in FIG.

도 4는 도 2에 도시된 선 A-A'에 따른 수평 단면도.4 is a horizontal sectional view taken along the line A-A 'shown in FIG.

도 5는 본 발명의 구동축 내부에 형성되는 가스공급로의 변형예를 나타낸 수평 단면도.5 is a horizontal cross-sectional view showing a modification of the gas supply passage formed inside the drive shaft of the present invention.

도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 가스 분사 장치 및 이를 구비하는 박막 제조 장치의 내부 단면도.6 is an internal cross-sectional view of a gas injection device and a thin film manufacturing apparatus having the same according to a second embodiment of the present invention.

도 7은 도 6에 도시된 선 B-B'에 따른 수평 단면도.FIG. 7 is a horizontal sectional view taken along the line BB ′ shown in FIG. 6. FIG.

도 8은 도 6에 도시된 선 C-C'에 따른 수평 단면도.8 is a horizontal sectional view taken along the line C-C 'shown in FIG.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

100, 100' : 가스 분사 장치 200 : 구동축100, 100 ': gas injection device 200: drive shaft

220a, 220b, 220c : 가스공급로 300 : 하우징220a, 220b, 220c: gas supply path 300: housing

320a, 320b, 320c : 관통홀 410, 420, 430 : 마그네틱 시일320a, 320b, 320c: Through hole 410, 420, 430: Magnetic seal

500 : 공정챔버 600 : 가스공급수단500: process chamber 600: gas supply means

700 : 압력감지수단 800 : 가스분사부700 pressure sensing means 800 gas injection unit

900 : 냉매공급수단 1000, 1000' : 박막 제조 장치900: refrigerant supply means 1000, 1000 ': thin film manufacturing apparatus

Claims (14)

다수의 가스공급로를 내부에 구비하는 구동축과;A drive shaft having a plurality of gas supply passages therein; 상기 구동축의 외부를 둘러싸고 수평으로 관통되는 다수의 관통홀이 형성되는 하우징과;A housing in which a plurality of through holes are formed which surround the outside of the drive shaft and penetrate horizontally; 상기 구동축과 상기 하우징 사이의 이격공간을 상하로 구획 밀봉하여 상기 다수의 가스공급로와 상기 다수의 관통홀을 연통시키는 다수의 마그네틱 시일과;A plurality of magnetic seals configured to seal the space between the drive shaft and the housing up and down to communicate the plurality of gas supply paths and the plurality of through holes; 상기 하우징의 외측에 구비되어 상기 다수의 관통홀로 가스를 공급하는 가스 공급수단과;Gas supply means provided at an outer side of the housing to supply gas to the plurality of through holes; 상기 관통홀에 삽입되어 상기 이격공간의 내부압력을 감지하는 압력감지수단; 및 A pressure sensing means inserted into the through hole and sensing an internal pressure of the separation space; And 상기 구동축의 하단에 결합되어 상기 가스가 분사되는 가스분사부;A gas injection unit coupled to a lower end of the driving shaft to inject the gas; 를 포함하는 가스 분사 장치.Gas injection device comprising a. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 구동축의 외측에는 상기 구동축을 회전시키는 구동축 구동수단이 구비되는 가스 분사 장치.Gas injection device is provided on the outside of the drive shaft drive shaft drive means for rotating the drive shaft. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 압력감지수단은 상기 이격공간의 내부압력을 측정하는 압력센서와, 상 기 압력센서의 측정값을 외부로 출력하는 디스플레이부를 포함하는 가스 분사 장치.The pressure detecting means includes a pressure sensor for measuring the internal pressure of the separation space, and a display unit for outputting the measured value of the pressure sensor to the outside. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 구동축에는 회전축 방향을 따라 수직의 냉각통로가 형성되고, 상기 냉각통로에는 냉각관이 삽입되는 가스 분사 장치.The driving shaft has a vertical cooling passage is formed along the rotation axis direction, the cooling pipe is inserted into the gas injection device. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 하우징의 상부에는 상기 냉각관에 냉매를 공급 및 순환시키는 냉매공급수단이 구비되는 가스 분사 장치.And a refrigerant supply means for supplying and circulating a refrigerant to the cooling pipe at an upper portion of the housing. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 냉각관은 'U'자형 냉각관으로 형성되는 가스 분사 장치.The cooling pipe is a gas injection device is formed of a 'U' shaped cooling pipe. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 가스공급수단에서 공급되는 가스로는 소스가스, 반응가스 및 퍼지가스인 것을 특징으로 하는 가스 분사 장치.Gas supplied from the gas supply means is a gas injection device, characterized in that the source gas, reaction gas and purge gas. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 하나의 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 6, 상기 하우징의 몸체에는 다수의 분사홈 및 다수의 분사실이 형성되고, 상기 하우징의 외측에는 상기 다수의 분사홈과 연결되는 배리어가스 공급수단이 구비되는 가스 분사 장치.A plurality of injection grooves and a plurality of injection chambers are formed in the body of the housing, the gas injection device having a barrier gas supply means connected to the plurality of injection grooves on the outside of the housing. 제 8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 이격공간의 상부 및 하부에는 상기 구동축의 외주면 및 상기 하우징의 내주면에 맞닿아 회전하는 베어링수단이 구비되는 가스 분사 장치.Upper and lower portions of the separation space is provided with a bearing means for rotating in contact with the outer peripheral surface of the drive shaft and the inner peripheral surface of the housing. 제 8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 배리어가스는 비활성가스 또는 퍼지가스가 사용되는 가스 분사 장치.The barrier gas is a gas injector in which inert gas or purge gas is used. 다수의 가스공급로를 내부에 구비하는 구동축과;A drive shaft having a plurality of gas supply passages therein; 상기 구동축의 외부를 둘러싸고 수평으로 관통되는 다수의 관통홀이 형성되는 하우징과;A housing in which a plurality of through holes are formed which surround the outside of the drive shaft and penetrate horizontally; 상기 구동축과 상기 하우징 사이의 이격공간을 상하로 구획 밀봉하여 상기 다수의 가스공급로와 상기 다수의 관통홀을 연통시키는 다수의 마그네틱 시일과;A plurality of magnetic seals configured to seal the space between the drive shaft and the housing up and down to communicate the plurality of gas supply paths and the plurality of through holes; 상기 하우징의 외측에 구비되어 상기 다수의 관통홀로 가스를 공급하는 가스 공급수단과;Gas supply means provided at an outer side of the housing to supply gas to the plurality of through holes; 상기 관통홀에 삽입되어 상기 이격공간의 내부압력을 감지하는 압력감지수단과;Pressure sensing means inserted into the through hole to sense an internal pressure of the space; 상기 구동축의 하단에 결합되어 상기 가스가 분사되는 가스분사부와;A gas injection unit coupled to a lower end of the drive shaft to inject the gas; 상기 구동축의 외측에 구비되어 상기 구동축을 회전시키는 구동축 구동수단과;Drive shaft driving means provided on an outer side of the drive shaft to rotate the drive shaft; 상기 하우징의 하부에 결합되고 기판이 안착되는 내부공간을 제공하는 공정챔버;A process chamber coupled to a lower portion of the housing and providing an inner space in which the substrate is seated; 를 포함하는 박막 제조 장치.Thin film manufacturing apparatus comprising a. 제 11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 구동축에는 회전 방향을 따라 수직의 냉각통로가 형성되고, 상기 냉각통로에는 냉각관이 삽입되는 박막 제조 장치.The drive shaft is formed in the vertical cooling passage along the rotational direction, the cooling tube is inserted into the thin film manufacturing apparatus. 제 12항에 있어서,The method of claim 12, 상기 하우징의 상부에는 상기 냉각관에 냉매를 공급 및 순환시키는 냉매 공급수단이 구비되는 박막 제조 장치.Thin film manufacturing apparatus is provided with a refrigerant supply means for supplying and circulating the refrigerant in the cooling tube in the upper portion of the housing. 제 11항 내지 제13항 중 어느 하나의 항에 있어서,The method according to any one of claims 11 to 13, 상기 하우징의 몸체에는 다수의 분사홈 및 다수의 분사실이 형성되고, 상기 하우징의 외측에는 상기 다수의 분사홈과 연결되는 배리어가스 공급수단이 구비되는 박막 제조 장치.A plurality of injection grooves and a plurality of injection chambers are formed in the body of the housing, the outer side of the housing is a thin film manufacturing apparatus having a barrier gas supply means connected to the plurality of injection grooves.
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