KR20110059947A - 샤워헤드 및 이를 구비하는 유기금속 화학기상증착장치 - Google Patents

샤워헤드 및 이를 구비하는 유기금속 화학기상증착장치 Download PDF

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Abstract

대면적 기판의 처리가 가능하며 전구체 가스와 캐리어 가스를 서로 분리 제공할 수 있도록 이중 구조의 유로를 갖는 샤워헤드의 조립 시 공차로 인한 조립성 문제를 방지할 수 있는 샤워헤드 및 이를 구비하는 유기금속 화학기상증착장치가 개시된다. 대면적 기판의 처리가 가능한 유기금속 화학기상증착장치의 반응 가스 분사를 위한 샤워헤드는, 복수의 제1 분사홀이 형성된 제1 플레이트, 상기 제1 플레이트와 상호 결합 가능하게 형성되며 복수의 제2 분사홀이 형성된 제2 플레이트, 상기 제1 플레이트에서 상기 제2 플레이트와 결합되는 면에서 돌출 형성되되 상기 복수의 제1 분사홀이 관통 형성된 결합 플랜지 및 상기 결합 플랜지가 삽입 결합되도록 상기 제2 플레이트를 관통하여 형성되는 결합 슬릿을 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 상기 제1 플레이트 상부의 공간으로 정의되는 제1 버퍼부를 통해 반응 가스 중 하나의 가스가 유동하고, 상기 제1 플레이트와 상기 제2 플레이트 사이의 공간으로 정의되는 제2 버퍼부를 통해 나머지 다른 하나의 가스가 유동하도록 형성될 수 있다.
유기금속 화학기상증착(metal organic CVD), MOCVD, 샤워헤드

Description

샤워헤드 및 이를 구비하는 유기금속 화학기상증착장치{SHOWERHEAD AND APPARATUS FOR METAL ORGANIC CVD HAVING THE SHOWERHEAD}
본 발명은 유기금속 화학기상증착장치에 관한 것으로, 대면적 기판의 처리가 가능하며 조립 공차에 의한 조립성 문제를 방지한 샤워헤드를 구비하는 유기금속 화학기상증착장치에 관한 것이다.
일반적으로, 박막을 증착하는 방법으로는 물리적인 충돌을 이용하는 물리기상증착법(physical vapor deposition, PVD)과 화학반응을 이용하는 화학기상증착법(chemical vapor deposition, CVD)으로 나누어 진다. PVD는 스퍼터링(sputtering) 등이 있고, CVD는 열을 이용한 열 화학기상증착법(thermal CVD)과 플라즈마를 이용한 플라즈마 화학기상증착법(plasma enhanced CVD, PECVD) 등이 있다.
한편, 반도체 장치나 평판 표시 장치의 배선으로 사용되는 금속 박막은 주로 스퍼터링을 이용하여 증착되는데, 스퍼터링 및 PVD는 스텝 커버리지(step coverage)가 낮아서 단차 부분에서 박막이 단절되는 문제가 발생할 수 있다. 최근 디자인 룰(design rule, critical dimension)이 급격하게 미세해짐에 따라 미세 패 턴의 박막이 요구되고 박막이 형성되는 영역의 단차 또한 매우 커졌기 때문에 기존의 스퍼터링 방법으로는 이러한 디자인 룰을 만족시키기가 어렵다.
이러한 이유로 최근에는 유기금속 전구체(metal organic precursor)를 이용하여 CVD 방법으로 금속 및 금속화합물을 증착하는 유기금속 화학기상증착법(metal organic chemical vapor deposition, MOCVD)이 이용되고 있다.
한편, 기존의 MOCVD 장치는 기판 표면에 가스 상태의 소스 물질을 제공하여 기판 표면에서 반응시킴에 따라 금속 및 금속화합물 박막을 증착한다. 여기서, 소스 물질인 반응 가스(reactant)는 유기금속 전구체 가스와 캐리어 가스(carrier gas)로 이루어지고, 샤워헤드를 이용하여 전구체 가스와 캐리어 가스를 혼합하여 분사하는 방식이 있었다. 그리고 샤워헤드에서 분사된 전구체 가스는 소정 온도로 가열되면서 분해되고, 분해된 전구체 가스와 반응 가스의 반응 생성물이 기판 표면에 증착된다.
그런데 전구체 가스는 열적으로 불안정하기 때문에 반응 가스와 혼합되었을 때 낮은 온도에서도 쉽게 분해되어 반응 부산물(by-product)이 생성된다. 또한, 전구체 가스의 분해가 심하게 발생하는 경우 기판에 박막이 증착되는 것을 방해하여 증착 속도를 저하시킨다. 그리고 이러한 반응 부산물은 기판에 증착된 박막 내에 포함되어 불순물 및 오염원으로 작용하며, 막질을 저하시키고 불량의 원인이 된다. 따라서 전구체 가스를 최대한 기판 표면에 근접한 위치에서 분해할 수 있도록 MOCVD 장치가 구성되어야 한다.
현재는 기판이 대형화되는 추세인데, 대면적 기판을 처리하기 위해서는 기판 에 전구체 가스를 균일하게 제공할 수 있으며 대형 샤워헤드가 필요하다. 일반적으로 샤워헤드는 가스의 분사를 위한 복수의 미세 홀이 조밀하게 형성되어 있어서, 공차 누적으로 인해 일정 크기 이상의 샤워헤드를 제조하기 어렵다는 문제점이 있었다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 실시예들은 유기금속 전구체 가스와 캐리어 가스를 서로 독립적인 유로를 통해 제공하는 이중 구조의 샤워헤드 및 이를 구비하는 유기금속 화학기상증착장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 대면적 기판의 처리가 가능하도록 대면적 샤워헤드를 구비하되, 샤워헤드의 조립 시 공차 누적으로 인한 조립성 문제를 방지할 수 있는 샤워헤드 및 이를 구비하는 유기금속 화학기상증착장치를 제공하기 위한 것이다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예들에 따르면, 대면적 기판의 처리가 가능한 유기금속 화학기상증착장치의 반응 가스 분사를 위한 샤워헤드는, 복수의 제1 분사홀이 형성된 제1 플레이트, 상기 제1 플레이트와 상호 결합 가능하게 형성되며 복수의 제2 분사홀이 형성된 제2 플레이트, 상기 제1 플레이트에서 상기 제2 플레이트와 결합되는 면에서 돌출 형성되되 상기 복수의 제1 분사홀이 관통 형성된 결합 플랜지 및 상기 결합 플랜지가 삽입 결합되도록 상기 제2 플레이트를 관통하여 형성되는 결합 슬릿을 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 상기 샤워헤드는 상기 제1 및 제2 플레이트가 결합되어 형성되되, 상기 제1 및 제2 플레이트에 의해 상기 샤워헤드의 내부 공간이 상기 제1 플레이트 상부의 제1 버퍼부와 상기 제1 및 제2 플레이트 사이의 제2 버퍼부와 같이 2개의 공간으로 분할된다. 그리고 상기 샤워헤드는 상기 제1 버퍼부를 통해 상기 반응 가스 중 하나의 가스가 유동하고 상기 제2 버퍼부를 통해 나머지 하나의 반응 가스가 유동하도록 형성될 수 있다.
실시예에서, 상기 제2 플레이트에서 상기 결합 슬릿은 상기 제2 분사홀과 겹치지 않는 영역에 형성된다.
또한, 상기 제1 분사홀의 패턴을 따라 복수의 결합 플랜지가 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 플레이트는 상기 제1 분사홀이 격자 형태로 배치되고, 상기 결합 플랜지는 상기 제1 분사홀이 배치된 격자 중에서 일 방향의 직선을 따라 형성되며, 상기 복수의 결합 플랜지가 나란하게 형성될 수 있다. 여기서, 상기 결합 플랜지는 상기 결합 슬릿에 삽입될 수 있는 길이를 갖도록 형성된다. 또한, 상기 결합 플랜지가 삽입 결합되도록 상기 결합 슬릿 주변에서 제2 버퍼부 내부로 돌출 형성된 결합 가이드가 형성될 수 있다.
한편, 상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예들에 따르면, 대면적 기판의 처리가 가능한 유기금속 화학기상증착장치는, 증착 공정이 수행되는 공간을 제공하는 프로세스 챔버, 상기 프로세스 챔버 내부에 구비되어 기판이 안착되는 서셉터 및 상기 기판 상부에서 상기 기판 표면에 대해 평행하게 구비되고, 상기 기판에 서로 다른 복수의 반응 가스를 제공하되, 각 반응 가스를 서로 다른 유로를 통해 제공하도록 형성된 샤워헤드로 구성될 수 있다. 여기서, 상기 샤워헤드는, 복수의 제1 분사홀이 형성된 제1 플레이트, 상기 제1 플레이트와 상호 결합 가능하게 형성되며 복수의 제2 분사홀이 형성된 제2 플레이트, 상기 제1 플레이트에서 상기 제2 플레이트와 결합되는 면에서 돌출 형성되되 상기 복수의 제 1 분사홀이 관통 형성된 결합 플랜지 및 상기 결합 플랜지가 삽입 결합되도록 상기 제2 플레이트를 관통하여 형성되는 결합 슬릿으로 구성될 수 있다.
여기서, 상기 서셉터는 한 장의 기판에 대해 증착 공정이 수행되는 싱글 타입 또는 복수 장의 기판이 안착되어 증착공정이 수행되도록 구성되는 세미 배치 타입이 사용될 수 있다.
실시예에서, 상기 샤워헤드는 상기 제1 및 제2 플레이트가 결합되어 형성되되, 상기 제1 및 제2 플레이트에 의해 상기 샤워헤드의 내부 공간이 상기 제1 플레이트 상부의 제1 버퍼부와 상기 제1 및 제2 플레이트 사이의 제2 버퍼부와 같이 2개의 공간으로 분할된다. 그리고 상기 샤워헤드는 상기 제1 버퍼부를 통해 상기 반응 가스 중 하나의 가스가 유동하고 상기 제2 버퍼부를 통해 나머지 하나의 반응 가스가 유동하도록 형성될 수 있다.그리고 상기 결합 플랜지는 상기 결합 슬릿에 삽입될 수 있는 길이를 갖도록 형성된다. 그리고 상기 제1 및 제2 플레이트가 결합되었을 때 통해 상기 프로세스 챔버 내부와 연통될 수 있도록, 상기 결합 플랜지의 단부가 상기 제2 플레이트 하면과 적어도 동일 평면 상에 위치하도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 결합 플랜지는 그 단부가 상기 제2 플레이트의 하면보다 돌출되도록 결합될 수 있다. 또는, 이와는 반대로 상기 결합 플랜지의 단부가 상기 제2 플레이트보다 돌출되지 않고 상기 결합 슬릿 내부에 수용된 형태로 결합될 수 있다. 이 경우 상기 결합 플랜지는 상기 결합 슬릿을 통해 상기 프로세스 챔버 내부와 연통될 수 있다. 또한, 상기 결합 플랜지는 상기 제1 분사홀 패턴을 따라 복수의 결합 플랜지가 구비될 수 있다.
그리고 상기 결합 플랜지가 삽입 결합되도록 상기 결합 슬릿 주변에서 제2 버퍼부 내부로 돌출 형성된 결합 가이드가 구비될 수 있다.
이상에서 본 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 전구체 가스와 캐리어 가스를 서로 독립된 유로로 제공하는 이중 구조의 샤워헤드를 구비함으로써 샤워헤드 내부에서 전구체 가스와 캐리어 가스의 반응 부산물이 발생하는 것을 방지하고, 전구체 가스가 기판 표면에 인접한 위치에서 분해되도록 하여 전구체 가스의 반응 부산물 발생을 억제하고 박막 내 불순물 함량을 낮추고 막질을 향상시킬 수 있다.
또한, 공차 누적으로 인한 조립성 문제를 방지하여 일정 크기 이상 대면적 기판의 처리가 가능한 이중 구조 샤워헤드를 제조할 수 있다.
또한, 이중 구조 내부에서 제2 버퍼부 내부 공간을 단순하게 하여 유동 저항을 줄일 수 있으며, 기판에 제2 버퍼부를 통해 제공되는 반응 가스의 분사압력과 분사량을 균일하고 일정하게 유지시킬 수 있다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략될 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 유기금속 화학기상증착장치(metal organic chemical vapor deposition apparatus, 이하 'MOCVD 장치'라 한다)(100)에 대해 상세하게 설명한다. 참고적으로, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 MOCVD 장치(100)를 설명하기 위한 단면도이고, 도 2는 도 1의 MOCVD 장치(100)에서 샤워헤드(103)을 설명하기 위한 요부 분해 사시도이다. 그리고 도 3은 도 2의 변형 실시예에 따른 샤워헤드(103)를 설명하기 위한 요부 분해 사시도이다.
도면을 참조하면, MOCVD 장치(100)는 프로세스 챔버(101), 서셉터(102), 샤워헤드(103)로 이루어진다. 여기서, 이하에서 설명하는 실시예들은 일정 크기 이상의 대면적 기판(10)을 처리할 수 있는 MOCVD 장치(100)를 예로 들어 설명한다. 그러나 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니며 복수의 기판에 대해 세미 배치 타입으로 증착이 가능한 MOCVD 장치에도 동일하게 적용할 수 있다. 또한, MOCVD 장치(100)의 일반적인 구성요소들에 대한 상세한 기술구성은 공지의 기술로부터 이해 가능하며 본 발명의 요지가 아니므로, 자세한 설명 및 도시를 생략하고 주요 구성요소에 대해서만 간략하게 설명한다.
프로세스 챔버(101)는 복수의 기판(10)을 수용하여 증착 공정이 수행되는 공간을 제공한다.
서셉터(102)는 프로세스 챔버(101) 내부에 구비되어 기판(10)이 안착된다.
샤워헤드(103)는 프로세스 챔버(101) 내부에서 서셉터(102) 상부에 구비되어 기판(10)에 대해 반응 가스를 제공하고, 샤워헤드(103)에 반응 가스를 공급하기 위 한 반응 가스 공급부(104)가 연결된다.
참고적으로, 본 실시예에서 '반응 가스(reactant)'라 함은 기판(10)에 증착하고자 하는 박막을 구성하는 소스 물질을 포함하는 가스로서, 유기금속 전구체 가스(precursor gas)와 캐리어 가스(carrier gas)를 포함한다. 또한, 전구체 가스는 복수의 성분 물질을 포함하는 혼합물이거나 불활성 비전구체 가스 성분들을 포함할 수 있다. 그리고 캐리어 가스는 전구체 가스를 프로세스 챔버(101)에 제공하기 위한 운반 매체로 불활성 기체나 전구체 가스와 반응하지 않는 가스 등이 사용될 수 있다. 예를 들어, 캐리어 가스는 NH3, N2, O2, O3, H2O, 또는 불활성 기체 중 어느 하나일 수 있다. 그러나 본 발명이 상술한 반응 가스의 종류에 의해 한정되는 것은 아니며 전구체 가스 및 캐리어 가스는 증착하고자 하는 박막의 종류에 따라 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다.
참고적으로, 도 1에서 미설명 도면부호 141, 142는 전구체 가스의 공급원과 캐리어 가스의 공급원을 나타낸다.
샤워헤드(103)는 전구체 가스 및 캐리어 가스를 기판(10)에 대해 균일하게 제공할 수 있도록 서셉터(102) 또는 기판(10)과 대응되는 면적으로 형성되며, 특히, 전구체 가스와 캐리어 가스가 샤워헤드(103) 내부에서 서로 분리된 유로를 통해 제공될 수 있도록 이중 구조로 형성된다.
상세하게는, 샤워헤드(103)는 반응 가스의 분사를 위한 복수의 분사홀(311, 321)이 형성된 플레이트(131, 132)가 서로 결합되어 형성되되, 샤워헤드(103) 내부에서 전구체 가스와 캐리어 가스의 유로를 분리할 수 있도록 형성된다. 예를 들 어, 제1 및 제2 플레이트(131, 132)는 복수의 분사홀(311, 321)이 조밀하게 형성되고 서로 맞물려서 결합될 수 있도록 동일한 형태를 갖는 원형의 플레이트 형태를 갖고, 상하로 결합되어 원통형 샤워헤드(103)를 형성하되 내부에 반응 가스의 유동을 위한 버퍼부(330)가 형성되도록 결합되도록 형성될 수 있다. 그리고 샤워헤드(103)는 제1 및 제2 플레이트(131, 132)에 의해 내부 공간(330)이 수평 방향으로 상하 2개의 버퍼부(331, 332)로 분할될 수 있다. 여기서, 설명의 편의를 위해서, 제1 플레이트(131) 상부의 버퍼부(331)를 '제1 버퍼부(331)'라 하고, 제1 및 제2 플레이트(131, 132) 사이의 버퍼부(332)를 '제2 버퍼부(332)'라 한다.
그리고 가스 공급부(104)는 전구체 가스와 캐리어 가스 중 하나의 가스가 제1 버퍼부(331)로 공급되고 나머지 하나의 가스는 제2 버퍼부(332)로 공급되도록 연결된다. 또한, 샤워헤드(103)는 제1 버퍼부(331)로 제공된 가스가 제1 플레이트(131)의 분사홀(311)을 통해 기판(10)에 분사되고, 제2 버퍼부(332)에 제공된 가스는 제2 플레이트(132)의 분사홀(321)을 통해 기판(10)에 분사되도록 형성된다.
여기서, 샤워헤드(103)는 제1 플레이트(131)의 분사홀(311)이 제2 플레이트(132)를 관통하여 결합될 수 있도록 형성되며, 제1 및 제2 플레이트(131, 132)의 결합을 유지시킬 수 있는 결합 구조가 구비된다.
상세하게는, 제1 플레이트(131)는 하부(즉, 제2 플레이트(132)와 결합되는 방향)를 향해 소정 길이 돌출된 결합 플랜지(313)가 형성되고, 결합 플랜지(313)를 관통하여 복수의 분사홀(311)이 형성된다. 여기서, 제1 플레이트(131)의 분사홀(311)은 일정 패턴에 따라 배치되며, 결합 플랜지(313)는 분사홀(311)의 패턴에 따르는 형태를 갖는 복수의 결합 플랜지(313)가 형성될 수 있다. 일 예로, 결합 플랜지(313)는 복수의 분사홀(311)을 직선 형태로 배치되는 패턴에 따라 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 플레이트(131)는 분사홀(311)이 일정 간격의 격자 형태로 배열되며, 결합 플랜지(313)는 분사홀(311)이 배열된 격자 중 일 방향의 직선을 따라 형성될 수 있다. 즉, 결합 플랜지(313)는 일정 간격으로 나란하게 배치될 수 있다. 또는, 제1 플레이트(131)는 분사홀(311)의 방사상으로 배치되고 결합 플랜지(313)는 제1 플레이트(313)의 중심을 지나는 직경을 따르는 직선 형태를 갖고, 복수의 결합 플랜지(313)가 방사상으로 동일 간격 또는 불규칙한 간격으로 형성되는 것도 가능하다. 그러나 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니며 결합 플랜지(313)는 복수의 분사홀(311)을 포함할 수 있는 다양한 형태를 가질 수 있으며, 결합 플랜지(313) 사이의 간격이 규칙적으로 배치되는 것뿐만 아니라 불규칙적으로 배치되거나 불연속적인 형태를 갖는 것도 가능하다.
여기서, 결합 플랜지(313)는 분사홀(311)이 형성될 수 있도록 충분한 두께로 형성된다. 또한, 결합 플랜지(313)는 제1 버퍼부(331)로 제공된 반응 가스를 기판(10)에 직접 제공하기 위해서는 분사홀(311)이 프로세스 챔버(101) 내부로 노출될 수 있도록 결합 플랜지(313)의 단부가 제1 및 제2 플레이트(131, 132)가 결합되었을 때 적어도 제2 플레이트(132)의 하면(즉, 제2 플레이트(132)에서 기판(10)을 향하는 면)과 동일한 평면 상에 위치하거나 제2 플레이트(132)보다 돌출될 수 있는 길이로 형성된다. 또는, 결합 플랜지(313)의 단부가 제2 플레이트(132)의 하면보다 돌출되지 않고 결합 슬릿(323) 내부에 결합되는 실시 형태도 가능하다. 이 경 우 결합 플랜지(313)는 적어도 결합 슬릿(323)에 삽입 결합 가능한 길이를 갖도록 형성되며, 결합 슬릿(323) 내부에서 프로세스 챔버(101) 내부와 연통된다.
여기서, 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니며 분사홀(311)의 형태 및 크기와 간격, 배열 형태는 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다. 그리고 분사홀(311)의 배열이 변경되면 실질적으로 결합 플랜지(313)의 형태와 크기 역시 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다.
제2 플레이트(132)에는 제1 플레이트(131)의 결합 플랜지(313)가 삽입 결합되는 결합 슬릿(323)이 형성된다. 여기서, 결합 슬릿(323)은 결합 플랜지(313)가 삽입될 수 있도록 결합 플랜지(313)와 대응되는 위치에 대응되는 크기로 형성되며, 제2 플레이트(132)를 관통하여 형성된다. 또한, 결합 슬릿(323)은 결합 플랜지(313)와 결합 슬릿(323) 사이를 통해 제2 버퍼부(332)의 반응 가스가 외부로 유출되거나 프로세스 챔버(101) 내부의 반응 가스가 제2 버퍼부(332)로 유입되는 것을 방지할 수 있도록 실링부재(미도시)가 구비될 수 있다. 또한, 결합 슬릿(323)은 제2 플레이트(132)의 분사홀(321)과 간섭되지 않는 위치에 형성된다.
그러나 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니며 제2 플레이트(132)의 분사홀(321)의 형태 및 크기와 간격, 배열 형태는 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다. 또한, 결합 슬릿(323)의 크기와 형태 역시 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다.
일 예로, 도 3에 도시한 바와 같이, 결합 슬릿(323) 주변에는 결합 플랜지(313)와 결합 슬릿(323)의 결합을 안내하고, 결합 상태를 안정적으로 유지할 수 있도록 결합 가이드(325)가 형성될 수 있다. 예를 들어, 결합 가이드(325)는 결합 슬릿(323) 주변을 따라 형성되며 제2 버퍼부(332) 내부에 형성되도록 제2 플레이트(132)의 상부(즉, 제1 플레이트(131)을 향한 방향)로 돌출 형성될 수 있다. 여기서, 결합 가이드(335)는 제2 버퍼부(332)의 높이(즉, 제1 및 제2 플레이트(131, 132)가 결합되었을 때 제1 플레이트(131)의 하면과 제2 플레이트(132)의 상면 사이의 거리)보다 적어도 같거나 낮은 길이로 형성된다.
그러나 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니며 결합 가이드(325)의 크기와 형태는 결합 플랜지(313)의 크기와 형태에 따라 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다.
여기서, 결합 가이드(325)를 형성함으로써 결합 플랜지(313)가 결합 슬릿(323)에 정확하고 용이하게 삽입될 수 있으며, 결합 플랜지(313)와 결합 슬릿(323)의 접촉 면적을 증가시킴으로써 결합 플랜지(313)와 결합 슬릿(323)이 결합된 틈 사이로 제2 버퍼부(332)의 반응 가스가 외부로 유출되거나 프로세스 챔버(101) 내부의 반응 가스가 제2 버퍼부(332)로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 샤워헤드(103)는 내부가 2개의 버퍼부(331, 332)로 분할되어 반응 가스가 서로 독립된 유로를 통해 분리되어 유동 및 분사되므로 샤워헤드(103) 내부에서 전구체 가스와 캐리어 가스가 혼합되지 않고, 전구체 가스와 캐리어 가스의 반응 부산물이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 샤워헤드(103)는 제1 및 제2 플레이트(131, 132)가 상하로 서로 결합되는 구조를 가지므로 일정 크기 이상의 대면적 기판(10) 또는 복수의 기판(10)을 처리할 수 있으며 전구체 가 스와 캐리어 가스를 분리 분사하는 이중 구조의 대면적 샤워헤드(103)를 형성할 수 있다. 특히, 제1 및 제2 플레이트(131, 132)는 결합 플랜지(313)와 결합 슬릿(323)이 서로 맞물려서 결합되는 구조를 갖는데, 결합 플랜지(313) 및 결합 슬릿(323)은 분사홀(311, 321)에 비해 면적이 크고 형태가 단순하여 제1 및 제2 플레이트(131, 132)의 제조가 용이하고 공차를 줄여서 정확하게 제조할 수 있다. 또한, 대면적 샤워헤드(103) 제조 시 공차 누적으로 인한 조립성 문제를 방지할 수 있다.
한편, 제1 및 제2 플레이트(131, 132)가 결합되면 그 구조상 결합 플랜지(313)에 의해 제2 버퍼부(332) 내부 공간이 복수의 공간으로 다시 분할되는데, 제2 버퍼부(332)로 공급된 반응 가스는 실질적으로 제1 및 제2 플레이트(131, 132)와 결합 플랜지(313)의 외벽으로 둘러싸인 공간 내부에서 유동하므로, 결합 플랜지(313)는 실질적으로 제2 버퍼부(332)에 공급되는 반응 가스의 유동 저항 요인으로 작용하게 된다. 그러나 본 실시예에 따르면 결합 플랜지(313)가 직선 또는 직육면체 형태를 가지므로 제2 버퍼부(332) 내부 공간이 직육면체 형태의 공간으로 비교적 단순한 기하학적 공간으로 분할되므로 제2 버퍼부(332) 내부의 반응 가스의 유동 저항을 줄일 수 있으며, 제2 버퍼부(332)를 통해 분사되는 반응 가스를 기판(10)에 대해 분사량 및 분사 압력을 균일하게 일정하게 유지시킬 수 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상술한 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 상술한 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기금속 화학기상증착장치를 설명하기 위한 단면도;
도 2는 도 1의 유기금속 화학기상증착장치에서 샤워헤드를 설명하기 위한 요부 분해 사시도;
도 3은 도 2의 샤워헤드의 변형 실시예를 설명하기 위한 요부 분해 사시도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 기판 100: 유기금속 화학기상증착장치
101: 프로세스 챔버 102: 서셉터
103: 샤워헤드 104, 141, 142: 가스공급부
131, 132: 플레이트 311, 321: 분사홀
313: 결합 플랜지 323: 결합 슬릿
325: 가이드 플랜지 330, 331, 332: 버퍼부

Claims (11)

  1. 유기금속 화학기상증착장치의 반응 가스 분사를 위한 샤워헤드에 있어서,
    복수의 제1 분사홀이 형성된 제1 플레이트;
    상기 제1 플레이트와 상호 결합 가능하게 형성되며 복수의 제2 분사홀이 형성된 제2 플레이트;
    상기 제1 플레이트에서 상기 제2 플레이트와 결합되는 면에서 돌출 형성되되 상기 복수의 제1 분사홀이 관통 형성된 결합 플랜지; 및
    상기 결합 플랜지가 삽입 결합되도록 상기 제2 플레이트를 관통하여 형성되는 결합 슬릿;
    을 포함하고,
    상기 제1 플레이트 상부의 공간으로 정의되는 제1 버퍼부를 통해 반응 가스 중 하나의 가스가 유동하고, 상기 제1 플레이트와 상기 제2 플레이트 사이의 공간으로 정의되는 제2 버퍼부를 통해 나머지 다른 하나의 가스가 유동하도록 형성된 유기금속 화학기상증착장치용 샤워헤드.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 플레이트는 상기 제2 분사홀과 겹치지 않는 영역에 상기 결합 슬릿이 형성된 유기금속 화학기상증착장치용 샤워헤드.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 분사홀의 패턴을 따라 복수의 결합 플랜지가 형성된 유기금속 화학기상증착장치용 샤워헤드.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 플레이트는 상기 제1 분사홀이 격자 형태로 배치되고,
    상기 결합 플랜지는 상기 제1 분사홀이 배치된 격자 중에서 일 방향 직선을 따라 형성되며, 상기 복수의 결합 플랜지가 나란하게 형성된 유기금속 화학기상증착장치용 샤워헤드.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 결합 플랜지는 상기 결합 슬릿에 삽입 가능한 길이를 갖도록 형성된 유기금속 화학기상증착장치용 샤워헤드.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 결합 플랜지가 삽입 결합되도록 상기 결합 슬릿 주변에서 제2 버퍼부 내부로 돌출 형성된 결합 가이드를 더 포함하는 유기금속 화학기상증착장치용 샤워헤드.
  7. 증착 공정이 수행되는 공간을 제공하는 프로세스 챔버;
    상기 프로세스 챔버 내부에 구비되어 기판이 안착되는 서셉터; 및
    상기 기판 상부에서 상기 기판 표면에 대해 평행하게 구비되고, 상기 기판에 서로 다른 복수의 반응 가스를 서로 다른 유로를 통해 제공하도록 형성된 샤워헤드;
    를 포함하고,
    상기 샤워헤드는,
    복수의 제1 분사홀이 형성된 제1 플레이트;
    상기 제1 플레이트와 상호 결합 가능하게 형성되며 복수의 제2 분사홀이 형성된 제2 플레이트;
    상기 제1 플레이트에서 상기 제2 플레이트와 결합되는 면에서 돌출 형성되되 상기 복수의 제1 분사홀이 관통 형성된 결합 플랜지; 및
    상기 결합 플랜지가 삽입 결합되도록 상기 제2 플레이트를 관통하여 형성되는 결합 슬릿;
    을 포함하는 유기금속 화학기상증착장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 샤워헤드는 상기 제1 및 제2 플레이트에 의해 상기 샤워헤드 내부 공간이 상기 제1 플레이트 상부의 제1 버퍼부와 상기 제1 플레이트와 상기 제2 플레이트 사이의 제2 버퍼부로 분할되고,
    상기 제1 버퍼부를 통해 상기 반응 가스 중 하나의 가스가 유동하고, 상기 제2 버퍼부를 통해 나머지 다른 하나의 가스가 유동하도록 형성된 유기금속 화학기상증착장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제1 분사홀 패턴을 따라 복수의 결합 플랜지가 구비되는 유기금속 화학기상증착장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 결합 플랜지는 상기 결합 슬릿에 삽입 가능한 길이로 형성되며,
    상기 결합 플랜지의 단부와 상기 제2 플레이트의 하면이 서로 동일 평면 상에 위치하거나 둘 중 하나가 다른 하나에 대해서 돌출되도록 형성된 유기금속 화학기상증착장치.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 결합 슬릿 주변에서 제2 버퍼부 내부로 돌출되어 상기 결합 플랜지가 삽입되도록 형성된 결합 가이드를 더 포함하는 유기금속 화학기상증착장치.
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