KR20130074419A - 가스 혼합체 및 기판처리장치 - Google Patents

가스 혼합체 및 기판처리장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20130074419A
KR20130074419A KR1020110142478A KR20110142478A KR20130074419A KR 20130074419 A KR20130074419 A KR 20130074419A KR 1020110142478 A KR1020110142478 A KR 1020110142478A KR 20110142478 A KR20110142478 A KR 20110142478A KR 20130074419 A KR20130074419 A KR 20130074419A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gas
inner passage
inlet hole
gas inlet
diameter
Prior art date
Application number
KR1020110142478A
Other languages
English (en)
Inventor
김환동
Original Assignee
주식회사 원익아이피에스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 원익아이피에스 filed Critical 주식회사 원익아이피에스
Priority to KR1020110142478A priority Critical patent/KR20130074419A/ko
Publication of KR20130074419A publication Critical patent/KR20130074419A/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45512—Premixing before introduction in the reaction chamber

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)

Abstract

본 발명은 가스 혼합체 및 기판처리장치에 관한 것으로서, 두 개 이상의 가스를 혼합하여 반응 챔버에 공급하는 가스 혼합체 및 이러한 가스 혼합체가 적용된 기판처리장치에 관한 것이다. 본 발명의 실시 형태인 가스 혼합체는 양끝단이 개방되어 내부 통로를 가지는 몸체와, 길이 방향의 일끝단에서 개방되어 상기 내부 통로와 연결된 배출홀과, 길이 방향의 타끝단에서 개방되어 상기 내부 통로와 연결된 제1가스 유입홀과, 몸체의 둘레 방향을 따라 측벽에 형성되어 상기 내부 통로와 연결된 제2가스 유입홀을 포함하며, 상기 제1가스 유입홀에 삽입되는 가스 공급관이, 내부 통로의 길이 방향의 중앙 지점 이상의 높이까지 삽입된다.

Description

가스 혼합체 및 기판처리장치{Gas Mixer and Apparatus for Processing substrate}
본 발명은 가스 혼합체 및 기판처리장치에 관한 것으로서, 두 개 이상의 가스를 혼합하여 반응 챔버에 공급하는 가스 혼합체 및 이러한 가스 혼합체가 적용된 기판처리장치에 관한 것이다.
기판의 막 증착이나 식각을 위하여 서로 다른 이종 가스가 반응 챔버 내로 주입되는 경우, 파티클 발생 감소 및 안정적 플라즈마 형성을 위해서 이종 가스의 효율적인 혼합이 중요한 요소로 작용한다. 이를 위하여 도 1에 도시한 바와 같이 반응 챔버 내로 이종 가스가 주입되기 전에 이종 가스를 혼합하는 가스 혼합체가 반응 챔버의 상부에 구비된다.
그러나 샤워헤드 바로 위에서 가스가 섞임에 따라 가스들 사이의 온도차가 크거나 잘 섞이지 않는 가스의 유입시에 샤워헤드를 통과하더라도 가스 균일도가 좋지 않다. 즉, 서로 다른 가스가 입력되는 입력단들간에 유량 차이가 심하거나 온도차가 심할 경우 잘 섞이지 않거나 원하던 온도와는 다르게 주입되는 문제가 있다.
한국공개특허 10-2003-0083581
본 발명의 기술적 과제는 반응 챔버내로 혼합된 가스를 공급할 때 가스를 안정적으로 혼합하는데 있다. 또한 본 발명의 기술적 과제는 유량 차이가 많이 나는 가스라 하더라도 혼합시에 서로 잘 섞이도록 하는데 있다. 또한 본 발명의 기술적 과제는 증착되는 박막의 균일도를 높이도록 하는데 있다.
본 발명의 실시 형태인 가스 혼합체는 양끝단이 개방되어 내부 통로를 가지는 몸체와, 길이 방향의 일끝단에서 개방되어 상기 내부 통로와 연결된 배출홀과, 길이 방향의 타끝단에서 개방되어 상기 내부 통로와 연결된 제1가스 유입홀과, 몸체의 둘레 방향을 따라 측벽에 형성되어 상기 내부 통로와 연결된 제2가스 유입홀을 포함하며, 상기 제1가스 유입홀에 삽입되는 가스 공급관이, 내부 통로의 길이 방향의 중앙 지점 이상의 높이까지 삽입된다.
상기 몸체는 상기 제1가스 유입홀에서 배출홀로 이어지는 길이 방향을 따라서 하부체, 중간체, 상부체로 이루어지며, 상기 중간체는 동일한 내부 통로 직경을 가지며, 상기 상부체는 상기 중간체의 상단에 연결되어 위치하며 상기 배출홀로 갈수록 좁아지는 내부 통로 직경을 가지며, 상기 하부체는 상기 중간체의 하단에 연결되어 위치하며 상기 제1가스 유입홀로 갈수록 좁아지는 내부 통로 직경을 가진다.
상기 제2가스 유입홀이 상기 하부체의 측벽에 형성되며, 상기 제1가스 유입홀과 제2가스 유입홀의 직경은 동일하며, 제2가스 유입홀로 유입되는 가스 유량이 제1가스 유입홀로 유입되는 가스 유량보다 더 크다. 몸체의 길이는, 상기 중간체의 내부 통로 직경의 3배 ~ 5배 범위 내에 있다.
본 발명의 실시 형태인 기판 처리 장치는, 길이 방향의 양끝단이 개방되어 내부 통로를 가지며, 상기 반응 챔버의 바닥면보다 더 낮은 위치에 위치하여 서로 다른 가스를 혼합하는 가스 혼합체와, 상기 가스 혼합체의 개방된 끝단에 형성된 제1가스 유입홀에 삽입되어 상기 내부 통로의 길이 방향의 중앙 지점 이상의 높이까지 삽입된 제1가스 공급관과, 상기 가스 혼합체의 측벽에 형성된 제2가스 유입홀에 삽입되어 상기 내부 통로와 연결되는 제2가스 공급관과, 상기 가스 혼합체에서 혼합된 제1가스 및 제2가스를 상기 반응챔버 내로 분사시키는 가스 분사기와, 상기 가스 혼합체와 상기 가스 분사기를 연결시키는 혼합가스 공급관을 포함한다. 상기 혼합가스 공급관은 반응 챔버의 벽체 내부를 따라 형성된다.
본 발명의 실시 형태에 따르면 반응 챔버내로 안정된 혼합 가스를 공급할 수 있다. 또한 본 발명의 실시 형태에 따르면 유량 차이나 온도 차이가 많이 나는 가스의 혼합에도 적용할 수 있어 증착 효율성을 향상시킬 수 있다. 또한 안정된 혼합 가스 공급에 의해 증착되는 박막 균일도를 향상시킬 수 있다. 이에 기판 상에 고품질의 박막을 제조할 수 있다.
도 1은 종래의 가스 혼합체 방식을 도시한 그림이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판처리장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가스 혼합체의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 가스 혼합체에 가스 공급관이 연결된 모습을 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 가스 혼합체의 상부 정면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 가스 혼합체의 길이 관계를 도시한 그림이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 가스 공급관이 반응챔버내에 삽입된 모습을 도시한 그림이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판처리장치의 구성을 도시한 도면이다.
반응 챔버(100)는 소정의 반응 영역을 마련하고, 이를 기밀하게 유지시켜 기판상에 단일 박막 또는 이종의 복합막 또는 복수층의 적층막 등 여러 형태의 박막을 증착시킨다. 반응 챔버(100)는 대략 원형의 평면부 및 평면부로부터 상향 연장된 측벽부를 포함하여 소정의 공간을 가지는 반응부와, 대략 원형으로 반응부 상에 위치하여 반응 챔버(100)를 기밀하게 유지하는 덮개를 포함할 수 있다. 물론, 반응부 및 덮개는 원형 이외에 다양한 형상으로 제작될 수 있는데, 예를들어 기판(10) 형상에 대응하는 형상으로 제작될 수 있다.
가스 분사기(120)는 반응 챔버(100) 내의 상부에 기판 지지대(110)와 대향하는 위치에 설치되며, 가스를 반응 챔버(100)의 하측으로 분사한다. 가스 분사기(120)는 상부가 혼합가스 공급관(410)과 연결되고, 하부는 기판(10)에 원료 가스를 분사하기 위한 복수의 분사홀이 형성된다. 가스 혼합체(200)에서 혼합된 제1가스 및 제2가스를 혼합가스 공급관(410)으로부터 공급받아 반응챔버 내로 분사시킨다. 가스 분사기(120)는 대략 원형으로 제작되지만, 기판(10) 형상으로 제작될 수도 있다. 또한, 가스 분사기(120)는 기판 지지대(110)와 동일 크기로 제작될 수 있다. 또한 가스 분사기는 샤워헤드 형태, 노즐 형태 등과 같이 다양한 형태를 가질 수 있다.
가스 분사기(120)에서 분사된 원료 가스는 활성화되어 기판(10)에 증착되는데, 이러한 활성화를 위하여 반응기에 저압 처리 기체를 주입한 후 전기장을 생성하도록 전기 에너지를 인가해주는 플라즈마 발생 수단이나, 활성화에 필요한 가열 수단 등이 구비될 수 있다. 플라즈마 발생 수단으로 구현되는 경우, 반응 챔버(100)의 기판 상부의 가스 분사기와 기판 지지대 사이의 기판의 증착 공간인 반응 공간에 플라즈마 발생 전압을 공급하여, 플라즈마 상태로 여기시키는 축전결합플라즈마(CCP;Capacitively Coupled Plasma) 방식이나, 유도결합플라즈마(ICP; Inductively Coupled Plasma) 방식 등으로 구현될 수 있다.
기판 지지대(110)는 반응 챔버(100)의 하부에 마련되며, 가스 분사기(120)와 대향하는 위치에 설치된다. 기판 지지대(110)는 반응 챔버(100) 내로 유입된 기판(10)이 안착될 수 있도록 예를 들어 정전척 등이 마련될 수 있다. 또한, 기판 지지대(110)는 대략 원형으로 마련될 수 있으나, 기판(10) 형상과 대응되는 형상으로 마련될 수 있으며, 기판(10)보다 크게 제작될 수 있다. 기판 지지대(110) 하부에는 기판 지지대(110)를 승하강 이동시키는 기판 승강기(미도시)가 마련된다. 기판 승강기는 기판 지지대(110) 상에 기판(10)이 안착되면 기판 지지대(110)를 가스 분사기(120)와 근접하도록 이동시킨다.
가스 소스원(300)은 반응 챔버 내로 주입되는 가스를 공급하는 복수개의 가스 저장체로서, 가스 소스원은 제1가스 소스원(300a), 제2가스 소스원(300b)처럼 가스 종류마다 각각 구비된다. 가스로는 소스가스, 반응가스, 퍼지가스 등이 있으며, 상기 소스가스로는 Zr, Si 등을 함유하는 가스가 사용될 수 있으며, 반응가스로는 O2나 O3 등이 사용될 수 있다. 퍼지가스는 증착에 쓰이고 남은 챔버내 기판 상에 잔존하는 소스가스 및 반응가스를 퍼지시켜 배출시키는 가스로서, 아르곤(Ar)이나 질소(N2)와 같은 비반응가스가 이용될 수 있다.
가스 공급관(400;400a,400b)은 가스 소스원으로부터 반응 챔버 내의 가스 분사기로 가스를 유입시키는 가스관으로서, 각 가스 소스원마다 가스 공급관이 구비된다. 예컨대, 제1가스 소스원(300a)에 연결된 제1가스 공급관(400a), 제2가스 소스원(300b)에 연결된 제2가스 공급관(400b) 등이 구비된다. 제1가스 공급관(400a)은 가스 혼합체(200)의 제1가스 유입홀에 삽입되어 상기 내부 통로의 길이 방향의 중앙 지점 이상의 높이까지 삽입되며, 제2가스 공급관(400b)은 가스 혼합체(200)의 제2가스 유입홀에 삽입되어 상기 내부 통로와 연결된다.
혼합가스 공급관(410)은 가스 혼합체(200)와 가스 분사기(120)를 연결시킨 밸브관이다. 가스 혼합체(200)에서 혼합된 혼합가스가 혼합가스 공급관(410)을 통해 가스 분사기(120)에 공급된다. 따라서 가스 혼합체(200)는 가스 분사기(120)와 떨어진 원격에서 혼합되어 가스 분사기(120)로 공급될 수 있다.
한편, 기판의 막 증착이나 식각을 위하여 독립된 이종 가스가 반응 챔버 내로 주입되는 경우, 파티클 발생 감소 및 안정적 플라즈마 형성을 위해서 이종 가스의 효율적인 혼합이 우수한 박막 성장에 중요한 요소로 작용한다. 입력되는 복수의 가스들이 유량 차이가 심하거나 온도차가 심할 경우, 샤워헤드와 같은 가스 분사기를 통과하더라도 잘 섞이지 않거나 원하던 온도와는 다르게 반응 챔버내로 유입될 수 있다. 이를 위하여 본 발명의 실시예는 반응 챔버와 가스 소스원 사이에 가스 혼합체(200)를 구비한다.
가스 혼합체(200)는 복수의 가스 소스원으로부터 공급된 가스를 혼합하는 공간으로서, 가스 혼합체(200)에서 혼합된 가스는 혼합가스 공급관(410)을 따라 반응 챔버 내의 가스 분사기로 유입시킨다. 가스 혼합체(200)를 거쳐 가스 분사기(120;샤워헤드)로 유입됨으로서, 가스의 혼합 및 안정화를 이룰 수 있다. 가스 혼합체는 반응 챔버의 바닥면보다 더 낮은 위치에 위치하여 서로 다른 가스를 혼합한 후 혼합가스 공급관(410)을 통해 원격의 반응 챔버 내부로 혼합 가스를 공급한다. 반응 챔버 상부가 아닌 원격에서 가스를 혼합하여 반응 챔버에 공급함으로써, 완전한 혼합이 된 후 반응 챔버로 공급된다. 또한 가스 혼합체는 싸이클론 소용돌이 방식으로 혼합을 수행하는데 이하, 가스 혼합체에 대하여 상술한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가스 혼합체의 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 가스 혼합체에 제1,2가스 공급관 및 혼합가스 공급관이 연결된 모습을 도시한 사시도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 가스 혼합체의 상부 정면도이다.
본 발명의 실시예에 따른 가스 혼합체(200)는, 양끝단이 개방되어 내부 통로를 가지는 몸체(210)와, 길이 방향의 일끝단에서 개방되어 상기 내부 통로와 연결된 배출홀(220)과, 길이 방향의 타끝단에서 개방되어 상기 내부 통로와 연결된 제1가스 유입홀(231)과, 몸체의 둘레 방향을 따라 측벽에 형성되어 상기 내부 통로와 연결된 제2가스 유입홀(232)을 포함한다.
혼합체(200)는 두 개 이상의 가스가 유입되어 혼합되는 혼합 공간을 가진 몸체로서, 내부 통로에 가스가 혼합된다. 몸체는 제1가스 유입홀에서 배출홀로 이어지는 길이 방향을 따라서 하부체(213), 중간체(212), 상부체(211)로 이루어지며, 상기 하부체(213)는 제1가스 유입홀(231)로 갈수록 좁아지는 내부 통로 직경을 가지며, 상기 중간체(212)는 동일한 내부 통로 직경을 가지며, 상기 상부체(211)는 배출홀(220)로 갈수록 좁아지는 내부 통로 직경을 가진다.
하부체(213)의 내부 통로와 관통 연결된 제2가스 유입홀(232)이 하부체의 측벽에 형성된다. 내부 통로와 연결된 제2가스 유입홀(232)은 하부체의 측벽에 둘레 방향으로 형성되는데, 이러한 제2가스 유입홀(232)의 단면적은 원형, 다각형 등 다양한 형태를 가질 수 있다. 다만, 몸체 측벽의 둘레 방향을 따라 제2가스 유입홀(232)이 형성되어야 한다. 측벽의 둘레 방향을 따라 측벽에 제2가스 유입홀(232)이 형성되어 방향성을 가짐으로써, 제2가스 유입홀에 연결된 제2가스 공급관으로부터 유입되는 제2가스가 내부 통로의 내벽의 둘레 방향을 따라 나사선 회전하며 상승할 수 있기 때문이다.
하부체(213)는 일끝단에 있는 제1가스 유입홀(232)로 갈수록 좁아지는 내부 통로 직경을 가지며, 상부체 역시 타끝단으로 갈수록 좁아지는 내부 통로 직경을 가진다. 따라서 하부체와 상부체는 끝단으로 갈수록 경사지게 함으로써, 내부 통로를 통해 가스의 흐름을 자연스럽게 할 수 있다.
제1가스 유입홀(232)에 삽입되는 제1가스 공급관(400a)의 외벽은 하부체의 일끝단의 내부 통로의 내벽과 접하여, 제1가스 공급관(400a)과 제1가스 유입홀(232)의 내벽간의 경계틈은 밀봉되어 있어, 제2가스 유입홀(232)을 통해 들어오는 제2가스가 제1가스 유입홀(231)과 제1가스 공급관(400a)간의 경계틈을 통해 배출되지 않도록 한다. 반응 공간에서 혼합된 제1가스 및 제2가스는 몸체의 타끝단인 배출홀을 통해 배출되어 공급관을 거쳐 가스 분사기로 공급된다.
제1가스 공급관(400a)이 몸체의 길이 방향의 중앙 지점보다 높은 지점까지 삽입됨으로써, 상부체의 내부 통로의 공간(이하, '혼합 공간'이라 함)에 제1가스가 공급된다. 제2가스 공급관(400b)은 하부체의 측벽에 형성된 제2가스 유입홀을 통해 내부 통로에 유입된 후, 제1가스 공급관의 외부벽을 따라 나사선 형태로 싸이클론(cyclone) 소용돌이를 일으며 선회류(旋回流)하며 혼합 공간으로 상승 이동된다. 하부체의 측벽으로 유입되는 제2가스는 공급 압력에 의하여 선회류하며 제1가스 공급관의 외부벽을 따라 상승하며 혼합 공간으로 이동하는 것이다. 제2가스 유입홀을 통해 유입된 제2가스가 내부 통로에서 제1가스 공급관의 외벽을 따라 싸이클론(cyclone) 소용돌이의 선회류 상승함으로써, 제2가스가 내부 통로에 체류하는 시간을 증대시킬 수 있다. 한편, 소용돌이 선회류 상승을 돕기 위하여, 제1가스 공급관의 외벽 및 몸체의 내부 통로 내벽은 각각 나사선이 형성되도록 구현할 수 있다.
제1가스 유입홀(231)과 제2가스 유입홀(232)의 직경은 동일하며, 제2가스 유입홀(232)을 통해 공급되는 가스 유량은 제1가스 유입홀(231)을 통해 공급되는 가스 유량보다 더 많은 유량으로 공급한다. 동일한 직경을 가지지만 제2가스 유입홀(232)을 통해 더 많은 유량을 공급하기 때문에, 제2가스 유입홀(232)의 유량 압력이 제1가스 유입홀(231)의 유량 압력보다 크게 된다. 이로 인하여, 하부의 제2가스 유입홀(232)을 통해 유입된 제2가스의 높은 유량 압력이 제1가스 유입홀(231)을 통해 유입되어 혼합 공간에 있는 제1가스를 밑에서 받치는 결과를 가져와서, 제1가스가 하부로 가라앉지 않게 된다.
가스 혼합체를 이루는 상부체(211), 중간체(212), 하부체(213)의 길이는 중간체(212)의 내부 통로 직경에 의해 결정된다. 중간체의 내부 통로 직경을 기준으로 실험을 통하여 바람직한 상부체, 중간체, 하부체의 길이를 결정한다.
이러한 혼합체의 길이 관계를 도 6에 도시하였다.
하부체(211), 중간체(212) 및 상부체(213)로 이루어진 몸체의 전체 길이(T)는, 중간체의 내부 통로 직경(D)의 3배 ~ 5배 범위 내에 있으며, 바람직하게는 중간체의 내부 통로 직경(D)의 4배가 됨이 바람직하다. 예컨대, 중간체의 내부 통로 직경(D)이 18mm라 하면, 이의 4배인 72mm가 몸체의 전체 길이(T)로 설계된다.
또한 중간체(212) 및 하부체(213)를 합한 전체 길이(L)는, 중간체의 내부 통로 직경(D)의 1.5배 ~ 2.5배 범위 내에 있도록 설계된다. 바람직하게는 중간체의 내부 통로 직경(D)의 2배가 됨이 바람직하다. 예컨대, 중간체의 내부 통로 직경(D)이 18mm라 하면, 이것의 2배인 36mm가 중간체 및 하부체를 더한 전체 길이(L)로 설계된다.
상부체(211)의 길이는, 몸체의 전체 길이(T)에서 중간체 및 하부체의 길이(L)를 차감한 값(T-L)이다. 따라서 상부체의 길이는 중간체(212) 및 하부체(213)의 길이(L)의 길이에 따라서 그 값이 달라진다. 이러한 상부체(211)의 길이는, 끝단으로 갈수록 좁아지는 내부 통로의 내벽의 경사 기울기에 영향을 미친다. 예를 들어, 상부체(211)의 길이가 길게 설계되면, 중간체(212)에서 끝단까지 완만한 경사 기울기를 가지게 되고, 반대로, 상부체(211)의 길이가 짧게 설계되면 중간체(212)에서 끝단까지 급격한 경사 기울기를 가지게 된다.
또한 혼합 가스가 배출되는 배출홀의 내부 통로 직경(O)은 중간체의 내부 통로 직경(D)의 0.5배 ~ 0.6배 범위 내로 설계하며, 바람직하게는 0.55배로 설계함이 바람직하다. 예컨대, 중간체의 내부 통로 직경(D)이 18mm라 하면, 이것의 0.55배인 7mm가 배출홀의 내부 통로 직경(O)으로 설계된다. 배출홀의 내부 통로 직경(O)이 중간체의 내부 통로 직경보다 너무 크게 설계하면 소용돌이 체류없이 타끝단을 통해 바로 배출되는 문제가 있으며, 반대로 너무 작게 설계하면 혼합 가스의 배출 효율성이 떨어지기 때문이다.
또한 상기 제1가스 유입홀 및 제2가스 유입홀의 각각의 직경(I1,I2)은, 상기 중간체의 내부 통로 직경(D)의 0.5배 ~ 0.8배 범위 내에 있도록 설계하며, 바람직하게는, 0.7배로 설계함이 바람직하다. 예컨대, 중간체의 내부 통로 직경이 18mm라 하면, 이것의 0.7배인 12.7mm가 제1가스 유입홀 및 제2가스 유입홀의 각각의 직경(I1,I2)의 길이로 설계된다.
또한 제1가스 유입홀을 통해 내부 통로에 삽입되는 제1가스 공급관(400a)의 높이(H)는, 상기 중간체의 내부 통로 직경(D)의 1.2배 ~ 1.5배 범위 내에 있도록 설계하며, 바람직하게는 1.2배로 설계함이 바람직하다. 예컨대, 중간체의 내부 통로 직경이 18mm라 하면, 이것의 1.2배인 21.6mm가 제1가스 유입홀을 통해 내부 통로에 삽입되는 제1가스 공급관의 높이(H)로 설계된다.
한편, 가스 혼합체(200)에서 혼합된 혼합가스는 혼합가스 공급관(410)을 따라 가스 분사기(120)로 공급되는데, 이러한 혼합가스 공급관(410)은 반응챔버(100)의 벽체 내부를 관통하여 설치될 수 있다. 즉, 도 7에 도시한 바와 같이 혼합가스 공급관(400)이 반층챔버(100)의 벽체 내부를 관통하여 가스 분사기(120)와 연결되는데, 이때, 상부챔버(100a)와 하부챔버(100b)의 결합 부분의 벽체 내부에는 오링(O-ring) 등의 관통 연결체(101)가 형성되어 혼합가스 공급관(410)이 오링을 통과하여 설치되도록 구현한다.
본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.
100: 반응 챔버 110: 기판 지지대
120: 가스 분사기 200: 가스 혼합체
210: 몸체 211: 상부체
212: 중간체 213: 하부체
220: 배출홀 231: 제1가스 유입홀
232: 제2가스 유입홀 300: 가스 소스원
400: 가스 공급관

Claims (15)

  1. 양끝단이 개방되어 내부 통로를 가지는 몸체;
    길이 방향의 일끝단에서 개방되어 상기 내부 통로와 연결된 배출홀;
    길이 방향의 타끝단에서 개방되어 상기 내부 통로와 연결된 제1가스 유입홀;
    몸체의 둘레 방향을 따라 측벽에 형성되어 상기 내부 통로와 연결된 제2가스 유입홀;을 포함하며,
    상기 제1가스 유입홀에 삽입되는 가스 공급관이, 내부 통로의 길이 방향의 중앙 지점 이상의 높이까지 삽입되는 가스 혼합체.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 몸체는 상기 제1가스 유입홀에서 배출홀로 이어지는 길이 방향을 따라서 하부체, 중간체, 상부체로 이루어지며,
    상기 중간체는 동일한 내부 통로 직경을 가지며,
    상기 상부체는 상기 중간체의 상단에 연결되어 위치하며 상기 배출홀로 갈수록 좁아지는 내부 통로 직경을 가지며,
    상기 하부체는 상기 중간체의 하단에 연결되어 위치하며 상기 제1가스 유입홀로 갈수록 좁아지는 내부 통로 직경을 가지는 가스 혼합체.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 제2가스 유입홀이 상기 하부체의 측벽에 형성된 가스 혼합체.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 제1가스 유입홀과 제2가스 유입홀의 직경은 동일한 더 큰 가스 혼합체.
  5. 청구항 3에 있어서, 상기 몸체의 길이는, 상기 중간체의 내부 통로 직경의 3배 ~ 5배 범위 내에 있는 가스 혼합체.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 중간체 및 하부체를 합한 길이는, 상기 중간체의 내부 통로 직경의 1.5배 ~ 2.5배 범위 내에 있는 가스 혼합체.
  7. 청구항 5에 있어서, 상기 배출홀의 내부 통로 직경은 상기 중간체의 내부 통로 직경의 0.5배 ~ 0.6배 범위 내에 있는 가스 혼합체.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 제1가스 유입홀 및 제2가스 유입홀의 각각의 직경은, 상기 중간체의 내부 통로 직경의 0.5배 ~ 0.8배 범위 내에 있는 가스 혼합체.
  9. 청구항 5에 있어서, 제1가스 유입홀을 통해 내부 통로에 삽입되는 가스 공급관의 높이(H)는, 상기 중간체의 내부 통로 직경의 1.2배 ~ 1.5배 범위 내에 있는 가스 혼합체.
  10. 증착 공간을 가지는 반응 챔버, 기판을 지지하는 기판 지지대를 포함하는 기판 처리 장치에 있어서,
    길이 방향의 양끝단이 개방되어 내부 통로를 가지며, 상기 반응 챔버의 바닥면보다 더 낮은 위치에 위치하여 서로 다른 가스를 혼합하는 가스 혼합체;
    상기 가스 혼합체의 개방된 끝단에 형성된 제1가스 유입홀에 삽입되어 상기 내부 통로의 길이 방향의 중앙 지점 이상의 높이까지 삽입된 제1가스 공급관;
    상기 가스 혼합체의 측벽에 형성된 제2가스 유입홀에 삽입되어 상기 내부 통로와 연결되는 제2가스 공급관;
    상기 가스 혼합체에서 혼합된 제1가스 및 제2가스를 상기 반응챔버 내로 분사시키는 가스 분사기;
    상기 가스 혼합체와 상기 가스 분사기를 연결시키는 혼합가스 공급관;
    을 포함하는 기판 처리 장치.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 가스 혼합체는, 양끝단이 개방되어 내부 통로를 가지는 몸체와, 길이 방향의 일끝단에서 개방되어 상기 내부 통로와 연결된 배출홀과, 길이 방향의 타끝단에서 개방되어 상기 내부 통로와 연결된 제1가스 유입홀과, 몸체의 둘레 방향을 따라 측벽에 형성되어 상기 내부 통로와 연결된 제2가스 유입홀을 구비한 혼합체를 포함하는 기판 처리 장치.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 몸체는 상기 제1가스 유입홀에서 배출홀로 이어지는 길이 방향을 따라서 하부체, 중간체, 상부체로 이루어지며,
    상기 중간체는 동일한 내부 통로 직경을 가지며,
    상기 상부체는 상기 중간체의 상단에 연결되어 위치하며 상기 배출홀로 갈수록 좁아지는 내부 통로 직경을 가지며,
    상기 하부체는 상기 중간체의 하단에 연결되어 위치하며 상기 제1가스 유입홀로 갈수록 좁아지는 내부 통로 직경을 가지는 기판 처리 장치.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 제1가스 공급관의 외벽은 상기 제1가스 유입홀의 내벽과 접하는 기판 처리 장치.
  14. 청구항 13에 있어서, 상기 제1가스 유입홀과 제2가스 유입홀의 직경은 동일한 기판 처리 장치.
  15. 청구항 10에 있어서, 상기 혼합가스 공급관은 반응 챔버의 벽체 내부를 따라 형성되는 기판 처리 장치.
KR1020110142478A 2011-12-26 2011-12-26 가스 혼합체 및 기판처리장치 KR20130074419A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110142478A KR20130074419A (ko) 2011-12-26 2011-12-26 가스 혼합체 및 기판처리장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110142478A KR20130074419A (ko) 2011-12-26 2011-12-26 가스 혼합체 및 기판처리장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20130074419A true KR20130074419A (ko) 2013-07-04

Family

ID=48988515

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110142478A KR20130074419A (ko) 2011-12-26 2011-12-26 가스 혼합체 및 기판처리장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20130074419A (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106011792A (zh) * 2016-07-26 2016-10-12 北京中科优唯科技有限公司 旋转预混气的mocvd上下盘匀气组件
CN106011793A (zh) * 2016-07-26 2016-10-12 北京中科优唯科技有限公司 气盘及气体反应设备
KR20190007864A (ko) * 2017-07-14 2019-01-23 고려대학교 산학협력단 원자층 증착 공정용 챔버
KR20190042165A (ko) 2017-10-16 2019-04-24 (주)메가이엔씨 노즐 압력 제어 공급 구조의 기체 혼합 장치

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106011792A (zh) * 2016-07-26 2016-10-12 北京中科优唯科技有限公司 旋转预混气的mocvd上下盘匀气组件
CN106011793A (zh) * 2016-07-26 2016-10-12 北京中科优唯科技有限公司 气盘及气体反应设备
CN106011792B (zh) * 2016-07-26 2019-01-29 北京中科优唯科技有限公司 旋转预混气的mocvd上下盘匀气组件
CN106011793B (zh) * 2016-07-26 2019-07-26 山西中科潞安紫外光电科技有限公司 气盘及气体反应设备
KR20190007864A (ko) * 2017-07-14 2019-01-23 고려대학교 산학협력단 원자층 증착 공정용 챔버
KR20190042165A (ko) 2017-10-16 2019-04-24 (주)메가이엔씨 노즐 압력 제어 공급 구조의 기체 혼합 장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100782369B1 (ko) 반도체 제조장치
US20060196420A1 (en) High density plasma chemical vapor deposition apparatus
TWI697952B (zh) 用於晶圓副產物分佈及蝕刻特徵部輪廓均勻性之透過可調式電漿解離的氣體反應軌跡控制
KR100614648B1 (ko) 반도체 소자 제조에 사용되는 기판 처리 장치
KR100862658B1 (ko) 반도체 처리 시스템의 가스 주입 장치
KR20130074419A (ko) 가스 혼합체 및 기판처리장치
TW201626483A (zh) 用以抑制寄生電漿及減少晶圓內非均勻性的系統及方法
US20070163996A1 (en) Plasma processing apparatus and plasma processing method
US20110073564A1 (en) Method and apparatus for high efficiency gas dissociation in inductive couple plasma reactor
TW201324663A (zh) 用於改良之沉積均勻性的前驅物分配特性
KR20120079962A (ko) 기판 처리 장치 및 그 동작 방법
TWI540640B (zh) And a method for realizing a rapid switching of the reaction gas and a method thereof
KR100712728B1 (ko) 가스분리형 샤워헤드의 세정 장치
CN108103479B (zh) 用于气相沉积的喷头
KR101487409B1 (ko) 에피텍셜 반응기
KR20080098992A (ko) 분리형 노즐을 가지는 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착장치
KR101253296B1 (ko) 플라즈마 처리장치
KR20070101977A (ko) 플라즈마 처리장치
KR20100071604A (ko) 분사각도의 조절이 가능한 분사노즐을 가지는 고밀도 플라즈마 화학기상증착장치
CN107306473B (zh) 一种半导体处理装置及处理基片的方法
US20150284847A1 (en) Method of Forming an Epitaxial Layer and Apparatus for Processing a Substrate Used for the Method
KR20220081040A (ko) 파우더용 원자층 증착 장치
CN218779021U (zh) 气体注入器以及基板处理装置
KR101114247B1 (ko) 반도체 소자 제조 장치
KR100803338B1 (ko) 플라즈마 처리장치

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Withdrawal due to no request for examination