KR20130098016A - 가스 분사 장치 및 이를 포함하는 박막 증착 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 세정 주기를 연장시킬 수 있도록 한 가스 분사 장치 및 이를 포함하는 박막 증착 장치에 관한 것으로, 가스 분사 장치는 소스 가스를 분사하기 위한 복수의 소스 가스 분사 홀과 반응 가스를 분사하기 위한 복수의 반응 가스 분사 홀을 포함하는 가스 분사 수단; 및 상기 가스 분사 수단의 하면에 설치되어 상기 가스 분사 수단으로부터 분사되는 상기 소스 가스와 반응 가스를 하부 쪽으로 통과시키고, 상기 반응 가스의 일부를 상기 복수의 소스 가스 분사 홀 주변으로 진행시키는 흡착 방지 수단을 포함하여 구성될 수 있다.

Description

가스 분사 장치 및 이를 포함하는 박막 증착 장치{APPARATUS FOR INJECTION GAS AND APPARATUS FOR DEPOSITING THIN FILM COMPRISING THE SAME}
본 발명은 박막 증착 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 세정 주기를 연장시킬 수 있도록 한 가스 분사 장치 및 이를 포함하는 박막 증착 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 박막을 증착하는 방법으로는 물리적인 충돌을 이용하는 물리 기상 증착(physical vapor deposition) 방법과 화학 반응을 이용하는 화학 기상 증착(chemical vapor deposition) 방법으로 나누어질 수 있다.
물리 기상 증착 방법은 스퍼터링(sputtering) 등이 있고, 화학 기상 증착 방법은 열을 이용한 열 화학 기상 증착(thermal chemical vapor deposition) 방법과 플라즈마를 이용한 플라즈마 화학 기상 증착(plasma enhanced chemical vapor deposition) 방법 등이 있다.
최근 디자인 룰(design rule, critical dimension)이 급격하게 미세해짐에 따라 미세 패턴의 박막이 요구되고 박막이 형성되는 영역의 단차 또한 매우 커졌기 때문에 기존의 스퍼터링 방법으로는 이러한 디자인 룰을 만족시키기가 어렵다.
이러한 이유로 최근에는 반도체 소자, 태양 전지, 평판 표시 소자 등의 제조 공정에 있어서 다양한 종류의 고품질 박막을 형성하기 위해서 유기 금속(Organic Metal)을 이용하는 유기 금속 화학 기상 증착(Metal Organic Chemical Vapor Deposition) 방법이 널리 이용되고 있다.
종래의 유기 금속 화학 기상 증착 장치는 기판 표면에 가스 상태의 소스 물질을 제공하여 기판 표면에서 반응시킴에 따라 금속 및 금속 화합물 박막을 증착한다.
도 1은 종래의 유기 금속 화학 기상 증착 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 유기 금속 화학 기상 증착 장치는 챔버(10), 기판 지지부(20), 챔버 리드(30), 및 가스 분사부(40)를 구비한다.
챔버(10)는 상부 개구부를 가지도록 형성되어 박막 증착 공정을 위한 공정 공간을 제공한다.
기판 지지부(20)는 챔버(10)의 내부에 설치되어 외부로부터 로딩되는 복수의 기판(S)을 지지한다. 이러한 기판 지지부(20)는 챔버(10)의 바닥면을 관통하는 구동축(22)에 지지된다. 이때, 구동축(22)은 벨로우즈(24)에 의해 감싸여진다.
챔버 리드(30)는 챔버(10)의 상부 개구부를 덮도록 설치되어 가스 분사부(40)을 지지한다.
가스 분사부(40)는 기판 지지부(20)에 대향되도록 챔버 리드(30)의 하부에 설치된다. 이때, 가스 분사부(40)는 챔버 리드(30)의 하면으로부터 소정의 가스 확산 공간(42)을 가지도록 챔버 리드(30)의 하부에 설치된다. 상기 가스 확산 공간(42)은 챔버 리드(30)를 관통하는 가스 공급 관(44)에 연통됨으로써 가스 공급 관(44)을 통해 외부로부터 소스 가스가 공급된다. 소스 가스는 기판(S) 상에 증착될 유기 금속 또는 유기 화합물을 포함하여 이루어진다.
상기 가스 분사부(40)는 가스 확산 공간(42)에 연통된 복수의 가스 분사 홀(46)을 구비한다. 복수의 가스 분사 홀(46) 각각은 가스 확산 공간(42)에 공급되는 소스 가스를 기판 지지부(20)에 안착된 복수의 기판(S) 상에 분사한다.
이와 같은, 종래의 유기 금속 화학 기상 증착 장치는 복수의 기판(S)을 기판 지지부(20)에 로딩시켜 안착시킨 다음, 가스 분사부(40)에 소스 가스를 공급하여 가스 분사부(40)의 가스 분사 홀들(46)을 통해 복수의 기판(S) 상에 분사함으로써 기판(S)의 상면에 소정의 유기 박막을 증착하게 된다.
한편, 종래의 유기 금속 화학 기상 증착 장치는 전술한 유기 박막의 증착 공정이 완료되면, 가스 분사부(40)의 가스 분사 홀들(46) 주변으로 소스 가스가 흘러 나와 가스 분사부(40)의 하면에 흡착되어 가스 분사 홀들(46) 주변에 공정 부산물 및/또는 이물질이 형성되게 된다. 이에 따라, 전술한 유기 박막의 증착 공정이 완료되면, 가스 분사부(40)의 가스 분사 홀들(46) 주변에 증착된 공정 부산물 및/또는 이물질 등을 제거하는 가스 분사부(40)의 세정 공정을 수행하게 된다.
상기 가스 분사부(40)의 세정 공정은 브러쉬(Brush) 등의 공구를 이용한 직접 마찰 제거 공정을 통해 가스 분사부(40)에 증착된 공정 부산물 및/또는 이물질 등을 제거하게 된다.
그러나, 상기 가스 분사부(40)의 세정 공정은 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 가스 분사부(40)의 세정 주기가 짧아 생산성이 저하된다.
둘째, 가스 분사부(40)에 증착된 공정 부산물 및/또는 이물질 등을 완벽하게 제거할 수 없으며, 브러쉬에 의해 가스 분사부(40)에 스크래치(Scratch)가 발생되므로 가스 분사부(40)의 사용 수명이 단축된다.
셋째, 가스 분사부(40)의 세정 공정 이후 가스 분사부(40)에 이물질 등이 잔존할 경우, 유기 박막의 증착 공정시 가스 분사부(40)로부터 이탈되는 이물질로 인해 기판(S)에 증착되는 유기 박막의 재현성 및 유기 박막의 오염 문제를 유발시킨다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 세정 주기를 연장시킬 수 있도록 한 가스 분사 장치 및 이를 포함하는 박막 증착 장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 가스 분사 장치는 소스 가스를 분사하기 위한 복수의 소스 가스 분사 홀과 반응 가스를 분사하기 위한 복수의 반응 가스 분사 홀을 포함하는 가스 분사 수단; 및 상기 가스 분사 수단의 하면에 설치되어 상기 가스 분사 수단으로부터 분사되는 상기 소스 가스와 반응 가스를 하부 쪽으로 통과시키고, 상기 반응 가스의 일부를 상기 복수의 소스 가스 분사 홀 주변으로 진행시키는 흡착 방지 수단을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 흡착 방지 수단은 다수의 홀로 이루어진 다공성 부재로 이루어지고, 상기 흡착 방지 수단에서 차지하는 상기 홀들의 다공율은 5 ~ 80% 범위일 수 있다. 상기 흡착 방지 수단은 다수의 홀을 포함하는 세라믹 재질로 이루어질 수 있다.
상기 흡착 방지 수단은 다공성 부재로 이루어져 상기 가스 분사 수단의 하면에 설치된 몸체; 및 상기 복수의 소스 가스 분사 홀 각각에 연통되도록 상기 몸체에 형성된 복수의 소스 가스 통과 홀을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 흡착 방지 수단은 다공성 부재로 이루어져 상기 가스 분사 수단의 하면에 설치된 몸체; 상기 복수의 소스 가스 분사 홀 각각에 연통되도록 상기 몸체에 형성된 복수의 소스 가스 통과 홀; 및 다공성 부재로 형성되어 상기 복수의 소스 가스 통과 홀 각각에 삽입된 복수의 삽입 핀을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 흡착 방지 수단은 상기 가스 분사 수단의 하면에 밀착되어 결합되거나 상기 가스 분사 수단의 하면과 소정 거리 이격되도록 결합될 수 있다.
상기 가스 분사 수단은 소스 가스 공급 관을 통해 상기 소스 가스가 공급되고 상기 복수의 소스 가스 분사 홀 각각에 연통된 소스 가스 확산 공간; 및 반응 가스 공급 관을 통해 상기 반응 가스가 공급되고 상기 복수의 반응 가스 분사 홀 각각에 연통된 반응 가스 확산 공간을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 가스 분사 수단은 복수의 가스 분사 모듈로 분리되어 원 형태로 결합되고, 상기 흡착 방지 수단은 상기 복수의 가스 분사 모듈 각각과 동일한 형태로 형성되어 상기 복수의 가스 분사 모듈 각각의 하면에 설치될 수 있다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 박막 증착 장치는 박막 증착 공정을 위한 공정 공간을 마련하는 챔버; 상기 챔버 내부에 설치되어 복수의 기판을 지지하는 기판 지지부; 상기 기판 지지부에 대향되도록 상기 챔버의 상부를 덮는 챔버 리드; 및 상기 챔버 리드에 지지되어 소스 가스와 반응 가스를 상기 복수의 기판 상에 분사하는 가스 분사부를 포함하여 구성되고, 상기 가스 분사부는 소스 가스를 분사하기 위한 복수의 소스 가스 분사 홀과 반응 가스를 분사하기 위한 복수의 반응 가스 분사 홀을 포함하는 가스 분사 수단; 및 상기 가스 분사 수단의 하면에 설치되어 상기 가스 분사 수단으로부터 분사되는 상기 소스 가스와 반응 가스를 하부 쪽으로 통과시키고, 상기 반응 가스의 일부를 상기 복수의 소스 가스 분사 홀 주변으로 진행시키는 흡착 방지 수단을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 박막 증착 장치는 상기 기판 지지부를 가열시켜 상기 복수의 기판을 가열하는 기판 가열 수단을 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 가스 분사부의 흡착 방지 수단은 상기 기판 가열 수단의 온도에 따라 가열되고, 상기 흡착 방지 수단을 통과하는 상기 소스 가스와 반응 가스는 상기 흡착 방지 수단의 온도에 의해 가열되어 기판 상에 분사될 수 있다.
상기 과제의 해결 수단에 의하면, 본 발명에 따른 가스 분사 장치 및 이를 포함하는 박막 증착 장치는 다수의 홀로 형성된 다공성 부재로 이루어진 흡착 방지 수단을 이용해 가스 분사 수단의 소스 가스 분사 홀들 주변에 반응 가스의 일부를 지속적으로 흘림으로써 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 소스 가스의 물질 등의 이물질이 소스 가스 분사 홀들 주변에 흡착되는 것을 방지함으로써 가스 분사 수단의 세정 주기를 연장시켜 생산성을 향상시킬 수 있다.
둘째, 가스 분사 수단의 세정 주기가 연장되어 가스 분사 수단의 세정 횟수가 감소되므로 가스 분사 수단의 세정시 가스 분사 수단에 발생되는 스크래치 발생을 감소시켜 가스 분사 수단의 수명을 연장시키거나 가스 분사 수단을 반영구적으로 사용할 수 있다.
셋째, 다공성 부재로 이루어진 흡착 방지 수단의 온도를 통해 가스를 가열하여 기판 상에 분사함으로써 기판 상에 증착되는 박막의 증착율 및 공정 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래의 유기 금속 화학 기상 증착 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 가스 분사 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 가스 분사 장치를 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 가스 분사 장치에 있어서, 접착 방식에 의해 상호 결합되는 가스 분사 수단과 흡착 방지 수단을 설명하기 위한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 가스 분사 장치에 있어서, 볼트 체결 방식에 의해 상호 결합되는 가스 분사 수단과 흡착 방지 수단을 설명하기 위한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 가스 분사 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 7은 도 6에 도시된 삽입 핀들의 다양한 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 가스 분사 장치를 개략적으로 나타내는 후면 사시도이다.
도 9는 도 8에 도시된 가스 분사 장치의 일부를 분해하여 나타내는 분해 사시도이다.
도 10은 도 9에 도시된 I-I'선의 단면을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 박막 증착 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 박막 증착 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
이하, 도면을 참조로 본 발명에 따른 바람직한 실시 예에 대해서 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 가스 분사 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 3은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 가스 분사 장치를 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 가스 분사 장치(100)는 가스 분사 수단(120), 및 흡착 방지 수단(140)을 포함하여 구성된다.
가스 분사 수단(120)은 외부로부터 공급되는 소스 가스(SG)를 확산(또는 분배)하여 복수의 소스 가스 분사 홀(120a) 각각을 통해 흡착 방지 수단(140) 쪽으로 분사함과 아울러 외부로부터 공급되는 반응 가스(RG)를 확산(또는 분배)하여 복수의 반응 가스 분사 홀(120b) 각각을 통해 흡착 방지 수단(140) 쪽으로 분사한다. 이를 위해, 가스 분사 수단(120)은 상부 프레임(121), 상부 에지 프레임(123), 중간 프레임(125), 하부 에지 프레임(127), 및 하부 프레임(129)을 포함하여 구성된다. 이러한 가스 분사 수단(120)의 각 구성들은 소스 가스(SG) 또는 반응 가스(RG)에 부식되지 않고 내열성을 가지는 금속 재질(예를 들어, 스테인리스)로 이루어질 수 있다.
상부 프레임(121)은 제 1 관 결합 홀(121a), 및 관 관통 홀(121b)을 포함하도록 평판 형태로 형성된다.
제 1 관 결합 홀(121a)에는 외부로부터 소스 가스(SG)가 공급되는 소스 가스 공급 관(122a)이 결합된다. 이때, 제 1 관 결합 홀(121a)과 소스 가스 공급 관(122a) 사이는 밀봉 부재(미도시)에 의해 밀봉된다.
관 관통 홀(121b)에는 외부로부터 반응 가스(RG)가 공급되는 반응 가스 공급 관(122b)이 관통된다. 이때, 관 관통 홀(121b)과 반응 가스 공급 관(122b) 사이는 밀봉 부재(미도시)에 의해 밀봉된다.
상부 에지 프레임(123)은 소정 높이를 가지도록 사각띠 형태로 형성되어 상부 프레임(121)의 하면 가장자리 부분과 중간 프레임(125)의 상면 가장자리 부분에 결합된다. 이러한 상부 에지 프레임(123)은 상부 프레임(121)의 하면과 중간 프레임(125)의 상면을 소정 높이로 이격시킴으로써 소스 가스 확산 공간(S1)을 마련한다.
소스 가스 확산 공간(S1)은 상부 프레임(121)의 제 1 관 결합 홀(121a)에 결합된 소스 가스 공급 관(122a)을 통해 소스 가스(SG)가 공급되고, 소스 가스(SG)는 소스 가스 확산 공간(S1)에서 확산(또는 분배)된다.
소스 가스(SG)는 유기 금속 또는 유기 화합물을 포함하는 이루어질 수 있다. 이러한 소스 가스(SG)는 고체 또는 액체 상태로 존재하는 소스 물질이 기화 장치(미도시)에 의해 기체 상태로 기화되어 소스 가스 공급 관(122a)을 통해 소스 가스 확산 공간(S1)에 공급된다.
중간 프레임(125)은 소스 가스 확산 공간(S1)에 공급되는 소스 가스(SG)를 복수의 소스 가스 분사 홀(120a) 각각에 공급함과 아울러 반응 가스 공급 관(122b)으로부터 공급되는 반응 가스(RG)를 복수의 반응 가스 분사 홀(120b)에 공급한다. 이를 위해, 중간 프레임(125)은 복수의 소스 가스 공급 홀(125a), 복수의 소스 가스 공급 핀(125b), 및 제 2 관 결합 홀(125c)을 포함하도록 평판 형태로 형성된다.
복수의 소스 가스 공급 홀(125a) 각각은 소스 가스 확산 공간(S1)에 연통되도록 중간 프레임(125)에 형성된다. 이때, 복수의 소스 가스 공급 홀(125a) 각각은 격자 형태로 배치되거나 지그재그 형태로 배치될 수 있다.
복수의 소스 가스 공급 핀(125b) 각각은 내부 중공부를 가지도록 소정 높이로 형성되어 복수의 소스 가스 공급 홀(125a) 각각에 삽입 결합된다. 이러한, 복수의 소스 가스 공급 핀(125b) 각각은 소스 가스 확산 공간(S1)으로부터 복수의 소스 가스 공급 홀(125a) 각각에 공급되는 소스 가스(SG)를 복수의 소스 가스 분사 홀(120a) 각각에 공급한다.
제 2 관 결합 홀(125c)은 상부 프레임(121)의 관 관통 홀(121b)을 관통하는 반응 가스 공급 관(122b)과 결합된다. 이때, 제 2 관 결합 홀(125c)과 반응 가스 공급 관(122b) 사이는 밀봉 부재(미도시)에 의해 밀봉된다.
하부 에지 프레임(127)은 소정 높이를 가지도록 사각띠 형태로 형성되어 중간 프레임(125)의 하면 가장자리 부분과 하부 프레임(129)의 상면 가장자리 부분에 결합된다. 이러한 하부 에지 프레임(127)은 중간 프레임(125)의 하면과 하부 프레임(129)의 상면을 소정 높이로 이격시킴으로써 반응 가스 확산 공간(S2)을 마련한다.
반응 가스 확산 공간(S2)은 중간 프레임(125)의 제 2 관 결합 홀(125c)에 결합된 반응 가스 공급 관(122b)을 통해 반응 가스(RG)가 공급되고, 반응 가스(RG)는 반응 가스 확산 공간(S2)에서 확산(또는 분배)된다.
반응 가스(RG)는 복수의 소스 가스 분사 홀(120a) 각각으로부터 기판(미도시) 상에 분사되는 소스 가스(SG)와 반응하여 기판 상에 소정의 박막을 형성하기 위한 가스로 이루어진다. 상기 반응 가스(RG)의 일부는 복수의 소스 가스 분사 홀(120a) 각각으로부터 분사되는 소스 가스(SG)가 복수의 소스 가스 분사 홀(120a) 각각의 주변에 흡착되는 것을 방지하는 역할을 한다. 예를 들어, 반응 가스(RG)는 수소 화합물 가스로 이루어질 수 있으며, 수소 화합물 가스로는 NH3 가스 또는 N2+H2 가스가 될 수 있다.
하부 프레임(129)은 중간 프레임(125)으로부터 공급되는 소스 가스(SG)를 흡착 방지 수단(140) 쪽으로 분사함과 아울러 반응 가스 확산 공간(S2)으로부터 공급되는 반응 가스(RG)를 흡착 방지 수단(140) 쪽으로 분사한다. 이를 위해, 하부 프레임(129)은 복수의 소스 가스 분사 홀(120a), 및 복수의 반응 가스 분사 홀(120b)을 포함하도록 형성된다.
복수의 소스 가스 분사 홀(120a) 각각은 중간 프레임(125)의 각 소스 가스 공급 핀(125b)에 결합되도록 형성되어 상기 복수의 소스 가스 공급 핀(125b) 각각으로부터 공급되는 소스 가스(SG)를 흡착 방지 수단(140) 쪽으로 분사한다. 이때, 복수의 소스 가스 분사 홀(120a) 각각은 복수의 소스 가스 공급 홀(125a) 각각과 동일한 격자 형태로 배치되거나 지그재그 형태로 배치될 수 있다.
복수의 반응 가스 분사 홀(120b) 각각은 반응 가스 확산 공간(S2)에 연통되도록 형성되어 반응 가스 확산 공간(S2)에 공급되는 반응 가스(RG)를 흡착 방지 수단(140) 쪽으로 분사한다. 이때, 복수의 반응 가스 분사 홀(120b) 각각은 복수의 소스 가스 분사 홀(120a) 사이사이에 배치될 수 있다.
상기 흡착 방지 수단(140)은 가스 분사 수단(120)으로부터 분사되는 소스 가스(SG)를 하부로 분사하고, 가스 분사 수단(120)으로부터 분사되는 반응 가스(RG)를 하부로 분사함과 아울러 소스 가스 분사 홀들(120a) 각각의 주변으로 진행시킴으로써 소스 가스(SG)의 물질, 공정 부산물, 또는 이물질 등의 원하지 않는 물질이 소스 가스 분사 홀들(120a) 각각의 주변에 흡착되는 것을 방지한다. 이를 위해, 상기 흡착 방지 수단(140)은 몸체(142), 및 복수의 소스 가스 통과 홀(144)을 포함하여 구성된다.
몸체(142)는 가스 분사 수단(120)의 각 반응 가스 분사 홀들(120b)로부터 분사되는 반응 가스(RG)의 일부를 하부 쪽으로 진행시킴과 아울러 반응 가스(RG)의 나머지를 상기 소스 가스 분사 홀들(120a) 각각의 주변으로 진행시킨다. 이때, 상기 소스 가스 분사 홀들(120a) 각각의 주변으로 진행되는 반응 가스(RG)는 소스 가스 분사 홀들(120a) 각각의 주변에 상기 원하지 않은 물질이 흡착되는 것을 방지한다. 이를 위해, 몸체(142)는 무질서하게 배열되는 다수의 홀(또는 기공, 다공)로 형성된 다공성 부재로 형성된다.
몸체(142)에 형성된 다수의 홀은 직진성을 가지는 반응 가스(RG)의 일부를 상기 소스 가스 분사 홀들(120a) 각각의 주변으로 이동시키는 역할을 한다. 이에 따라, 몸체(142)에 분사되는 반응 가스(RG)는 몸체(142)의 홀에 의해 진행 방향이 변경되어 복수의 소스 가스 분사 홀(120a) 주변으로 흐름으로써 복수의 소스 가스 분사 홀(120a)에서 분사되는 소스 가스(SG)의 분사 완료 이후에 소스 가스(SG)의 물질 등이 복수의 소스 가스 분사 홀(120a)에 흡착되는 것을 방지한다.
상기 몸체(142)는 다수의 홀(또는 다공)로 형성된 다공성 부재로 이루어지고, 상기 다공성 부재는, 예를 들어 Al2O3, SiC, Si3N4, ZrO2 등의 세라믹 재질로 이루어질 수 있다. 이러한 몸체(142)는 다수의 홀을 가진 재료를 이용한 압축 성형 공정 또는 압축 소결 공정에 의해 제작될 수 있다.
상기 다공성 부재의 홀 크기는 5 ~ 500㎛ 범위로 설정되는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 몸체(142)에서 차지하는 홀들의 다공율은 5 ~ 80% 범위인 것이 바람직하다. 이때, 다공성 부재의 홀 크기 및 다공율 각각은 소스 가스 분사 홀들(120a)로 분사되는 소스 가스의 흐름을 방해하지 않으면서 소스 가스 분사 홀들(120a) 주변에 원하지 않는 물질이 흡착되는 것을 방지할 수 있는 범위로 설정된다. 또한, 상기의 다공성 부재는 볼트 체결에 의한 탈착이 가능하여 다공성 부재에 원하지 않는 물질이 흡착이 되더라도 분리하여 세정할 수 있고, 이러한 세정을 통해 다공성 부재에 원하지 않는 물질이 증착되어 소스 가스 분사홀(120a)이 막히는 것을 방지할 수 있다.
상기 몸체(142)는 3mm ~ 10mm 범위의 두께를 가지도록 형성되는 것이 바람직하다. 이때, 몸체(142)의 두께가 3mm 미만일 경우, 흡착 방지 수단(140)의 가공이 용이하지 않다. 그리고, 몸체(142)의 두께가 10mm 이상일 경우, 제조 비용이 증가하게 된다.
이와 같은, 몸체(142)는 접착 방식 또는 볼트(Bolt) 체결 방식에 의해 가스 분사 수단(120)의 하부 프레임(129)에 결합될 수 있다.
복수의 소스 가스 통과 홀(144) 각각은 복수의 소스 가스 분사 홀(120a) 각각에 중첩되도록 몸체(142)에 형성되어 복수의 소스 가스 분사 홀(120a)로부터 분사되는 소스 가스(SG)를 통과시킨다. 이때, 복수의 소스 가스 통과 홀(144) 각각은 복수의 소스 가스 분사 홀(120a) 각각과 동일한 직경을 가지도록 형성된다. 이러한 복수의 소스 가스 통과 홀(144) 주변에는 몸체(142)의 홀들에 의해 반응 가스(RG)가 지속적으로 흐르게 된다.
이와 같은, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 가스 분사 장치(100)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 흡착 방지 수단(140)을 이용하여 소스 가스(SG)와 반응 가스(RG)를 기판 상에 분사함과 아울러 복수의 소스 가스 분사 홀(120a) 주변에 반응 가스(RG)를 지속적으로 흘림으로써 기판 상에 소정의 박막이 증착되도록 하고, 소스 가스(SG)의 물질 등의 원하지 않는 물질이 소스 가스 분사 홀들(120a) 주변에 흡착되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 가스 분사 장치(100)는 가스 분사 수단(120)의 세정 주기를 연장시켜 생산성을 향상시킬 수 있으며, 세정 주기의 연장으로 인해 직접 마찰 제거 공정을 통한 가스 분사 수단(120)의 세정 횟수가 감소되므로 가스 분사 수단(120)에 스크래치 발생이 감소되어 가스 분사 수단(120)을 반영구적으로 사용할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 가스 분사 장치에 있어서, 접착 방식에 의해 상호 결합되는 가스 분사 수단과 흡착 방지 수단을 설명하기 위한 단면도이다.
도 4를 참조하면, 전술한 흡착 방지 수단(140)은 접착 부재(150)에 의해 가스 분사 수단(120)의 하면, 즉 하부 프레임(129)의 하면에 완전 밀착되도록 결합될 수 있다. 이때, 흡착 방지 수단(140)의 몸체(142)는 가스 분사 수단(120)의 각 반응 가스 분사 홀들(120b)을 덮는다. 그리고, 흡착 방지 수단(140)의 각 소스 가스 통과 홀들(144)은 가스 분사 수단(120)의 각 소스 가스 분사 홀들(120a)에 연통된다.
상기 접착 부재(150)는 내열성을 가지는 양면 테이프 또는 접착제가 될 수 있다.
이와 같은, 전술한 흡착 방지 수단(140)은 접착 부재(150)에 의해 가스 분사 수단(120)의 하면에 완전 밀착됨으로써 복수의 소스 가스 분사 홀(120a) 주변에 반응 가스(RG)를 지속적으로 흘림으로써 소스 물질이 소스 가스 분사 홀들(120a) 주변에 흡착되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 접착 부재(150)에 의해 상호 결합되는 흡착 방지 수단(140)과 가스 분사 수단(120)의 가장자리 부분에는 실링 부재(미도시)가 삽입 설치될 수도 있다. 이때, 실링 부재는 가스켓(Gasket)이 될 수 있다.
실링 부재는 흡착 방지 수단(140)의 상면 가장자리 부분과 가스 분사 수단(120)의 하면 가장자리 부분 사이를 실링하도록 설치된다. 이러한 실링 부재는 흡착 방지 수단(140)과 가스 분사 수단(120) 사이에 발생될 수 있는 공간에 따른 가스의 누설을 방지한다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 가스 분사 장치에 있어서, 볼트 체결 방식에 의해 상호 결합되는 가스 분사 수단과 흡착 방지 수단을 설명하기 위한 단면도이다.
도 5를 참조하면, 전술한 흡착 방지 수단(140)은 복수의 볼트들(160)에 의해 가스 분사 수단(120)의 하면, 즉 하부 프레임(129)의 하면에 결합될 수 있다. 이때, 흡착 방지 수단(140)의 몸체(142)는 가스 분사 수단(120)의 각 반응 가스 분사 홀들(120b)을 덮는다. 그리고, 흡착 방지 수단(140)의 각 소스 가스 통과 홀들(144)은 가스 분사 수단(120)의 각 소스 가스 분사 홀들(120a)에 연통된다.
복수의 볼트들(160) 각각은 흡착 방지 수단(140)을 통해 가스 분사 수단(120)의 하부 프레임(129)에 체결됨으로써 흡착 방지 수단(140)을 하부 프레임(129)에 결합시킨다. 도 5에서는 복수의 볼트들(160) 각각이 흡착 방지 수단(140)의 가장자리 부분에 체결되는 것으로 도시하였지만, 복수의 볼트들(160) 각각은 흡착 방지 수단(140)의 전 영역에 걸쳐 일정한 간격으로 체결될 수 있다. 이 경우, 흡착 방지 수단(140)은 복수의 볼트들(160)에 의해 하부 프레임(129)의 하면에 완전 밀착될 수 있다.
한편, 흡착 방지 수단(140)은 복수의 볼트들(160)에 의해 하부 프레임(129)의 하면에 결합되되 하부 프레임(129)의 하면으로부터 소정의 갭(G)을 가지도록 결합될 수도 있다. 이 경우, 흡착 방지 수단(140)으로 분사되는 반응 가스(RG)는 상기 갭(G)을 통해 각 소스 가스 통과 홀들(144) 쪽으로 진행하여 각 소스 가스 통과 홀들(144)을 통과하는 소스 가스(SG)의 흐름을 방해할 수 있다. 이에 따라, 상기 갭(G)은 소스 가스(SG)의 흐름을 방해하지 않는 범위 내에서 설정되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 갭(G)은 1 ~ 6mm 범위 내로 설정되는 것이 바람직하다.
이와 같은, 전술한 흡착 방지 수단(140)은 복수의 볼트들(160)에 의해 가스 분사 수단(120)의 하면에 결합됨으로써 복수의 소스 가스 분사 홀(120a) 주변에 반응 가스(RG)를 지속적으로 흘림으로써 소스 물질이 소스 가스 분사 홀들(120a) 주변에 흡착되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 복수의 볼트들(160)에 의해 상호 결합되는 흡착 방지 수단(140)과 가스 분사 수단(120)의 가장자리 부분에는 실링 부재(170)가 삽입 설치될 수도 있다. 이때, 실링 부재(170)는 가스켓(Gasket)이 될 수 있다.
실링 부재(170)는 흡착 방지 수단(140)의 상면 가장자리 부분과 가스 분사 수단(120)의 하면 가장자리 부분 사이를 실링하도록 설치된다. 이러한 실링 부재(170)는 흡착 방지 수단(140)과 가스 분사 수단(120) 사이에 발생될 수 있는 공간에 따른 가스의 누설을 방지한다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 가스 분사 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 7은 도 6에 도시된 삽입 핀들의 다양한 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 가스 분사 장치(200)는 가스 분사 수단(120), 흡착 방지 수단(140), 및 복수의 삽입 핀(250)을 포함하여 구성된다. 이러한 구성을 가지는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 가스 분사 장치(200)는 복수의 삽입 핀(250)을 더 포함하여 구성되는 것을 제외하고는 전술한 도 2 내지 도 5에 도시된 가스 분사 장치(100)와 동일하기 때문에, 복수의 삽입 핀(250)을 제외한 나머지 구성들에 대한 중복 설명은 생략하기로 하고, 이하 동일한 구성들에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하기로 한다.
복수의 삽입 핀(250) 각각은 흡착 방지 수단(140)의 각 소스 가스 통과 홀들(144)에 삽입 설치된다. 이때, 복수의 삽입 핀(250) 각각의 하부면은 흡착 방지 수단(140)의 하면에 동일 선상에 위치하는 것이 바람직하다.
상기 복수의 삽입 핀(250) 각각은, 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이, 소스 가스 분사 홀(120a)에 연통되는 중공부를 가지도록 원통 형태로 형성되거나, 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 소스 가스 분사 홀(120a)에 연통되는 중공부를 가지도록 사다리꼴 형태의 원추 형태로 형성될 수 있다. 이러한 복수의 삽입 핀(250) 각각은 흡착 방지 수단(140)과 동일한 다공성 부재로 형성될 수 있다.
전술한 복수의 삽입 핀(250) 각각은 각 소스 가스 통과 홀들(144) 각각을 통과하는 소스 가스(SG)의 분사 흐름을 원활하게 한다.
이와 같은, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 가스 분사 장치(200)는 전술한 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 가스 분사 장치(100)와 동일한 효과를 제공할 뿐만 아니라, 전술한 복수의 삽입 핀(250)을 통해 소스 가스(SG)의 분사 흐름을 원활하게 한다.
도 8은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 가스 분사 장치를 개략적으로 나타내는 후면 사시도이고, 도 9는 도 8에 도시된 가스 분사 장치의 일부를 분해하여 나타내는 분해 사시도이며, 도 10은 도 9에 도시된 I-I'선의 단면을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 8 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 가스 분사 장치(300)는 가스 분사 수단(320), 및 흡착 방지 수단(340)을 포함하여 구성된다.
가스 분사 수단(320)은 외부로부터 공급되는 전술한 소스 가스(SG)를 확산(또는 분배)하여 흡착 방지 수단(340) 쪽으로 분사함과 아울러 외부로부터 공급되는 전술한 반응 가스(RG)를 확산(또는 분배)하여 흡착 방지 수단(340) 쪽으로 분사한다. 이러한 가스 분사 수단(320)은 부채꼴 형태로 형성되어 도넛(Doughnut) 형태를 가지도록 상호 결합되는 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈(320a, 320b, 320c, 320d)을 포함하여 구성된다.
제 1 가스 분사 모듈(320a)은 소정 기울기를 가지는 제 1 및 제 2 측면과 소정 곡률의 호(Arc)를 가지도록 부채꼴 형태로 형성되어 외부로부터 공급되는 소스 가스(SG) 및 반응 가스(RG)를 흡착 방지 수단(340) 쪽으로 분사한다. 이를 위해, 제 1 가스 분사 모듈(320a)은 상부 프레임(321), 중간 프레임(323), 복수의 가스 공급 블록들(325), 및 하부 프레임(327)을 포함하여 구성된다. 이러한 제 1 가스 분사 모듈(320a)의 각 구성들은 소스 가스(SG) 또는 반응 가스(RG)에 부식되지 않고 내열성을 가지는 금속 재질(예를 들어, 스테인리스)로 이루어질 수 있다.
상부 프레임(321)은 중간 프레임(323)의 상면 가장자리 부분에 결합됨으로써 소스 가스 확산 공간(S1)을 마련한다. 이를 위해, 상부 프레임(321)은 하면 가장자리 부분으로부터 소정 높이로 돌출되어 중간 프레임(323)의 상면 가장자리 부분에 결합되는 측벽을 포함하도록 부채꼴 형태로 형성된다. 상기 소스 가스 확산 공간(S1)은 상부 프레임(321)의 제 1 관 결합 홀(321a)에 결합된 소스 가스 공급 관(322a)을 통해 소스 가스(SG)가 공급되고, 소스 가스(SG)는 소스 가스 확산 공간(S1) 내에서 확산(또는 분배)된다.
상기 상부 프레임(321)은 제 1 관 결합 홀(321a), 및 관 관통 홀(321b)을 포함하여 구성된다.
제 1 관 결합 홀(321a)에는 외부로부터 소스 가스(SG)가 공급되는 소스 가스 공급 관(322a)이 결합된다. 이때, 제 1 관 결합 홀(321a)과 소스 가스 공급 관(322a) 사이는 밀봉 부재(미도시)에 의해 밀봉된다.
관 관통 홀(321b)에는 외부로부터 반응 가스(RG)가 공급되는 반응 가스 공급 관(322b)이 관통된다. 이때, 관 관통 홀(321b)과 반응 가스 공급 관(322b) 사이는 밀봉 부재(미도시)에 의해 밀봉된다.
중간 프레임(323)은 하면 가장자리 부분으로부터 소정 높이로 돌출되는 측벽을 포함하도록 부채꼴 형태로 형성된다. 이러한 중간 프레임(323)의 상면은 상기 상부 프레임(321)의 관 관통 홀(321b)을 관통하는 반응 가스 공급 관(322b)에 결합됨과 아울러 상부 프레임(321)의 측벽에 결합된다. 그리고, 중간 프레임(323)의 측벽은 하부 프레임(327)의 상면 가장자리 부분에 결합된다. 이에 따라, 중간 프레임(323)의 상면과 상부 프레임(321)의 하면 사이에는 상기 소스 가스 확산 공간(S1)이 마련된다. 또한, 중간 프레임(323)의 하면과 하부 프레임(327)의 상면 사이에는 반응 가스 확산 공간(S2)이 마련된다.
상기 중간 프레임(323)은 상기 소스 가스 확산 공간(S1)에 공급되는 소스 가스(SG)를 흡착 방지 수단(340) 쪽으로 분사함과 아울러 반응 가스 공급 관(322b)으로부터 공급되는 반응 가스(RG)를 반응 가스 확산 공간(S2)에 분사한다. 이를 위해, 상기 중간 프레임(323)은 복수의 소스 가스 공급 홀(323a), 및 제 2 관 결합 홀(323b)을 포함하도록 평판 형태로 형성된다.
복수의 소스 가스 공급 홀(323a) 각각은 소스 가스 확산 공간(S1)에 연통되도록 중간 프레임(323)에 형성된다. 이때, 복수의 소스 가스 공급 홀(323a) 각각은 격자 형태로 배치되거나 지그재그 형태로 배치될 수 있다.
제 2 관 결합 홀(323b)은 상부 프레임(321)의 관 관통 홀(321b)을 관통하는 반응 가스 공급 관(322b)과 결합된다. 이때, 제 2 관 결합 홀(323b)과 반응 가스 공급 관(322b) 사이는 밀봉 부재(미도시)에 의해 밀봉된다.
복수의 가스 공급 블록들(325) 각각은 중간 프레임(323)에 형성된 복수의 소스 가스 공급 홀(323a) 각각에 연통되도록 반응 가스 확산 공간(S2)에 설치되어 상기 각 소스 가스 공급 홀들(323a)로부터 공급되는 소스 가스(SG)를 흡착 방지 수단(340) 쪽으로 분사한다. 이를 위해, 복수의 가스 공급 블록들(325) 각각은 상기 각 소스 가스 공급 홀들(323a)과 동일한 직경을 가지는 중공 홀(325a)을 가지도록 형성된다. 이때, 복수의 가스 공급 블록들(325) 각각은 중간 프레임(323)의 측벽과 동일한 높이를 가지도록 형성된다. 이러한 복수의 가스 공급 블록들(325) 각각은 각 소스 가스 공급 홀들(323a)에 연통되도록 중간 프레임(323)의 하면에 일체화되거나 하부 프레임(327)의 상면에 일체화될 수 있다.
하부 프레임(327)은 부채꼴 형태를 가지도록 평판 형태로 형성되어 상기 중간 프레임(323)의 측벽과 결합된다. 이에 따라, 하부 프레임(327)의 상면과 중간 프레임(323)의 하면 사이에는 반응 가스 확산 공간(S2)이 마련된다.
상기 반응 가스 확산 공간(S2)은 중간 프레임(323)의 제 2 관 결합 홀(323b)에 결합된 반응 가스 공급 관(322b)을 통해 전술한 반응 가스(RG)가 공급되고, 상기 반응 가스(RG)는 복수의 가스 공급 블록들(325) 사이사이의 공간을 통해 반응 가스 확산 공간(S2) 내에서 확산(또는 분배)된다.
상기 하부 프레임(327)은 반응 가스 확산 공간(S2)에 공급되는 반응 가스(RG)를 흡착 방지 수단(340) 쪽으로 분사함과 아울러 복수의 가스 공급 블록들(325)로부터 공급되는 소스 가스(SG)를 흡착 방지 수단(340) 쪽으로 분사한다. 이를 위해, 상기 하부 프레임(327)은 복수의 소스 가스 분사 홀(327a), 및 복수의 반응 가스 분사 홀(327b)을 포함하도록 형성된다.
복수의 소스 가스 분사 홀(327a) 각각은 복수의 가스 공급 블록들(325) 각각에 연통되도록 형성되어 각 가스 공급 블록들(325)로부터 공급되는 소스 가스(SG)를 흡착 방지 수단(340) 쪽으로 분사한다. 이때, 복수의 소스 가스 분사 홀(327a) 각각은 복수의 소스 가스 공급 홀(323a) 각각과 동일한 격자 형태로 배치되거나 지그재그 형태로 배치될 수 있다.
복수의 반응 가스 분사 홀(327b) 각각은 반응 가스 확산 공간(S2)에 연통되도록 형성되어 반응 가스 확산 공간(S2)에 공급되는 반응 가스(RG)를 흡착 방지 수단(340) 쪽으로 분사한다. 이때, 복수의 반응 가스 분사 홀(320b) 각각은 복수의 소스 가스 분사 홀(320a) 사이사이에 배치될 수 있다.
제 2 가스 분사 모듈(320b)은 소정 기울기를 가지는 제 1 및 제 2 측면과 소정 곡률의 호(Arc)를 가지도록 부채꼴 형태로 형성되어 외부로부터 공급되는 소스 가스(SG) 및 반응 가스(RG)를 흡착 방지 수단(340) 쪽으로 분사한다. 이러한 제 2 가스 분사 모듈(320b)은 전술한 제 1 가스 분사 모듈(320a)과 동일한 구성을 가지므로 이에 대한 상세한 설명은 제 1 가스 분사 모듈(320a)에 대한 설명으로 대신하기로 한다. 상기 제 2 가스 분사 모듈(320b)의 제 2 측면은 제 1 가스 분사 모듈(320a)의 제 1 측면에 배치된다.
제 3 가스 분사 모듈(320c)은 소정 기울기를 가지는 제 1 및 제 2 측면과 소정 곡률의 호(Arc)를 가지도록 부채꼴 형태로 형성되어 외부로부터 공급되는 소스 가스(SG) 및 반응 가스(RG)를 흡착 방지 수단(340) 쪽으로 분사한다. 이러한 제 3 가스 분사 모듈(320c)은 전술한 제 1 가스 분사 모듈(320a)과 동일한 구성을 가지므로 이에 대한 상세한 설명은 제 1 가스 분사 모듈(320a)에 대한 설명으로 대신하기로 한다. 상기 제 3 가스 분사 모듈(320c)의 제 2 측면은 제 2 가스 분사 모듈(320b)의 제 1 측면에 배치되고, 제 1 가스 분사 모듈(320a)과 대칭되도록 배치된다.
제 4 가스 분사 모듈(320d)은 소정 기울기를 가지는 제 1 및 제 2 측면과 소정 곡률의 호(Arc)를 가지도록 부채꼴 형태로 형성되어 외부로부터 공급되는 소스 가스(SG) 및 반응 가스(RG)를 흡착 방지 수단(340) 쪽으로 분사한다. 이러한 제 4 가스 분사 모듈(320d)은 전술한 제 1 가스 분사 모듈(320a)과 동일한 구성을 가지므로 이에 대한 상세한 설명은 제 1 가스 분사 모듈(320a)에 대한 설명으로 대신하기로 한다. 상기 제 4 가스 분사 모듈(320d)은 제 1 및 제 3 가스 분사 모듈(320a, 320c) 사이에 배치되고, 제 2 가스 분사 모듈(320b)과 대칭되도록 배치된다.
상기 흡착 방지 수단(340)은 가스 분사 수단(320)으로부터 분사되는 소스 가스(SG)를 하부로 분사하고, 가스 분사 수단(320)으로부터 분사되는 반응 가스(RG)를 하부로 분사함과 아울러 소스 가스 분사 홀들(327a) 각각의 주변으로 진행시킴으로써 소스 가스(SG)의 물질, 공정 부산물, 또는 이물질 등의 원하지 않는 물질이 소스 가스 분사 홀들(327a) 각각의 주변에 흡착되는 것을 방지한다. 이러한 흡착 방지 수단(340)은 부채꼴 형태로 형성되어 가스 분사 수단(320)의 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈(320a, 320b, 320c, 320d) 각각의 하면에 결합되는 제 1 내지 제 4 흡착 방지 모듈(340a, 340b, 340c, 340d)을 포함하여 구성된다.
제 1 흡착 방지 모듈(340a)은 가스 분사 수단(320)의 제 1 가스 분사 모듈(320a)과 동일한 부채꼴 형태로 형성되어 제 1 가스 분사 모듈(320a)의 하면에 결합된다. 이러한 제 1 흡착 방지 모듈(340a)은 제 1 가스 분사 모듈(320a)로부터 분사되는 소스 가스(SG)를 통과시키고, 제 1 가스 분사 모듈(320a)로부터 분사되는 반응 가스(RG)를 하부로 분사함과 아울러 제 1 가스 분사 모듈(320a)의 각 소스 가스 분사 홀들(327a) 주변으로 진행시킴으로써 원하지 않는 물질이 제 1 가스 분사 모듈(320a)의 소스 가스 분사 홀들(327a) 각각의 주변에 흡착되는 것을 방지한다. 이를 위해, 제 1 흡착 방지 모듈(340a)은 몸체(342), 및 복수의 소스 가스 통과 홀(344)을 포함하여 구성된다.
몸체(342)는 제 1 가스 분사 모듈(320a)의 각 반응 가스 분사 홀들(327b)로부터 분사되는 반응 가스(RG)의 일부를 하부로 진행시킴과 아울러 반응 가스(RG)의 나머지를 상기 소스 가스 분사 홀들(327a) 각각의 주변으로 진행시킴으로써 상기 원하지 않는 물질이 소스 가스 분사 홀들(327a) 각각의 주변에 흡착되는 것을 방지한다. 이를 위해, 몸체(342)는 무질서하게 배열되는 다수의 홀(또는 기공, 다공)로 형성된 다공성 부재로 형성된다.
상기 몸체(342)는 도 3을 참조하여 전술한 몸체(142)와 동일한 재질 및 두께를 가지도록 형성되므로 이에 대한 상세한 설명은 전술한 설명으로 대신하기로 한다.
복수의 소스 가스 통과 홀(344) 각각은 복수의 소스 가스 분사 홀(327a) 각각에 중첩되도록 몸체(342)에 형성되어 복수의 소스 가스 분사 홀(327a)로부터 분사되는 소스 가스(SG)를 통과시킨다. 이때, 복수의 소스 가스 통과 홀(344) 각각은 복수의 소스 가스 분사 홀(327a) 각각과 동일한 직경을 가지도록 형성된다. 이러한 복수의 소스 가스 통과 홀(344) 주변에는 몸체(342)의 홀들에 의해 반응 가스(RG)가 지속적으로 흐르게 된다.
한편, 제 1 흡착 방지 모듈(340a)은 도 4를 참조하여 전술한 접착 부재를 이용한 접착 방식에 의해 제 1 가스 분사 모듈(320a)에 결합되거나, 도 5를 참조하여 전술한 볼트(Bolt) 체결 방식에 의해 제 1 가스 분사 모듈(320a)에 결합될 수 있다. 이러한 제 1 흡착 방지 모듈(340a)과 제 1 가스 분사 모듈(320a)의 결합 방식에 대한 상세한 설명은 전술한 설명으로 대신하기로 한다.
다른 한편, 복수의 소스 가스 통과 홀(344) 각각에는, 도 6 및 도 7에 도시된 삽입 핀(250)이 삽입될 수 있으며, 상기 삽입 핀(250)에 대한 상세한 설명은 전술한 설명으로 대신하기로 한다.
제 2 흡착 방지 모듈(340b)은 가스 분사 수단(320)의 제 2 가스 분사 모듈(320b)과 동일한 부채꼴 형태로 형성되어 제 2 가스 분사 모듈(320b)의 하면에 결합된다. 이러한 제 2 흡착 방지 모듈(340b)은 제 2 가스 분사 모듈(320b)로부터 분사되는 소스 가스(SG)를 통과시키고, 제 2 가스 분사 모듈(320b)로부터 분사되는 반응 가스(RG)를 하부로 분사함과 아울러 제 2 가스 분사 모듈(320b)의 각 소스 가스 분사 홀들(327a) 주변으로 진행시킴으로써 원하지 않는 물질이 제 1 가스 분사 모듈(320b)의 소스 가스 분사 홀들(327a) 각각의 주변에 흡착되는 것을 방지한다. 이와 같은, 제 2 흡착 방지 모듈(340b)은 전술한 제 1 흡착 방지 모듈(340a)과 동일한 구성을 가지므로 이에 대한 상세한 설명은 제 1 흡착 방지 모듈(340a)에 대한 설명으로 대신하기로 한다.
제 3 흡착 방지 모듈(340c)은 가스 분사 수단(320)의 제 3 가스 분사 모듈(320c)과 동일한 부채꼴 형태로 형성되어 제 3 가스 분사 모듈(320c)의 하면에 결합된다. 이러한 제 3 흡착 방지 모듈(340c)은 제 3 가스 분사 모듈(320c)로부터 분사되는 소스 가스(SG)를 통과시키고, 제 3 가스 분사 모듈(320c)로부터 분사되는 반응 가스(RG)를 하부로 분사함과 아울러 제 3 가스 분사 모듈(320c)의 각 소스 가스 분사 홀들(327a) 주변으로 진행시킴으로써 원하지 않는 물질이 제 3 가스 분사 모듈(320c)의 소스 가스 분사 홀들(327a) 각각의 주변에 흡착되는 것을 방지한다. 이와 같은, 제 3 흡착 방지 모듈(340c)은 전술한 제 1 흡착 방지 모듈(340a)과 동일한 구성을 가지므로 이에 대한 상세한 설명은 제 1 흡착 방지 모듈(340a)에 대한 설명으로 대신하기로 한다.
제 4 흡착 방지 모듈(340d)은 가스 분사 수단(320)의 제 4 가스 분사 모듈(320d)과 동일한 부채꼴 형태로 형성되어 제 4 가스 분사 모듈(320d)의 하면에 결합된다. 이러한 제 4 흡착 방지 모듈(340d)은 제 4 가스 분사 모듈(320d)로부터 분사되는 소스 가스(SG)를 통과시키고, 제 4 가스 분사 모듈(320d)로부터 분사되는 반응 가스(RG)를 하부로 분사함과 아울러 제 4 가스 분사 모듈(320d)의 각 소스 가스 분사 홀들(327a) 주변으로 진행시킴으로써 원하지 않는 물질이 제 4 가스 분사 모듈(320d)의 소스 가스 분사 홀들(327a) 각각의 주변에 흡착되는 것을 방지한다. 이와 같은, 제 4 흡착 방지 모듈(340d)은 전술한 제 1 흡착 방지 모듈(340a)과 동일한 구성을 가지므로 이에 대한 상세한 설명은 제 1 흡착 방지 모듈(340a)에 대한 설명으로 대신하기로 한다.
이와 같은, 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 가스 분사 장치(300)는 가스 분사 수단(320)과 흡착 방지 수단(340) 각각이 복수로 모듈로 구성되어 원 형태로 배치되는 것을 제외하고는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 가스 분사 장치(100)와 유사하므로 상기 가스 분사 장치(100)와 동일한 효과를 제공할 수 있다.
도 11은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 박막 증착 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 박막 증착 장치(500)는 챔버(510), 기판 지지부(520), 챔버 리드(530), 및 가스 분사부(540)를 포함하여 구성된다.
챔버(510)는 상부 개구부를 가지도록 형성되어 박막 증착 공정을 위한 공정 공간을 제공한다. 상기 챔버(510)는 공정 공간 내부의 가스를 배기시키기 위해 바닥면에 연통되는 배기구(미도시)를 포함하여 이루어질 수 있다.
기판 지지부(520)는 챔버(510)의 내부에 설치되어 외부로부터 로딩되는 복수의 기판(502)을 지지한다. 이러한 기판 지지부(520)는 챔버(510)의 바닥면을 관통하는 구동축(522)에 지지된다. 이때, 구동축(522)은 벨로우즈(524)에 의해 감싸여진다. 상기 기판 지지부(520)는 박막 증착 공정에 따른 구동축(522)의 회전에 의해 소정 방향으로 회전될 수 있다.
챔버 리드(530)는 챔버(510)의 상부 개구부를 덮도록 설치되어 가스 분사 수단(540)을 지지한다.
가스 분사부(540)는 기판 지지부(520)에 대향되도록 챔버 리드(530)의 하부에 설치된다. 이러한 상기 가스 분사부(540)는 소스 가스 공급관(122a)으로부터 공급되는 소스 가스와 반응 가스 공급관(122b)으로부터 공급되는 반응 가스를 복수의 기판(502) 상에 분사하여 각 기판들(502) 상에 소정의 박막이 형성되도록 하고, 소스 가스를 분사하는 소스 가스 분사 홀들 주변에 상기 반응 가스의 일부를 흘려 소스 가스의 물질, 공정 부산물, 또는 이물질 등의 원하지 않는 물질이 소스 가스 분사 홀들 주변에 흡착되는 것을 방지한다. 이를 위해, 가스 분사부(540)는 가스 분사 수단(542), 및 흡착 방지 수단(544)을 포함하여 구성된다.
가스 분사 수단(542)은 소스 가스 공급관(122a)으로부터 공급되는 소스 가스와 반응 가스 공급관(122b)으로부터 공급되는 반응 가스를 흡착 방지 수단(544) 쪽으로 분사한다. 이러한 가스 분사 수단(542)은 도 2 내지 7을 참조하여 전술한 가스 분사 수단(120)과 동일하게 구성되는 것으로, 이에 대한 상세한 설명은 전술한 설명으로 대신하기로 한다.
흡착 방지 수단(544)은 가스 분사 수단(542)의 소스 가스 분사 홀들 각각으로부터 분사되는 소스 가스를 통과시켜 소스 가스가 기판(502) 상에 분사되도록 한다. 또한, 흡착 방지 수단(544)은 가스 분사 수단(542)의 반응 가스 분사 홀들 각각으로부터 분사되는 반응 가스를 기판(502) 상에 분사함과 아울러 가스 분사 수단(542)의 소스 가스 분사 홀들 주변으로 진행시킴으로써 원하지 않는 물질이 가스 분사 수단(542)의 소스 가스 분사 홀들 주변에 흡착되는 것을 방지한다. 이러한 흡착 방지 수단(544)은 도 2 내지 7을 참조하여 전술한 흡착 방지 수단(140)과 동일하게 구성되는 것으로, 이에 대한 상세한 설명은 전술한 설명으로 대신하기로 한다.
이와 같은, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 박막 증착 장치(500)의 동작을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 복수의 기판(502)을 기판 지지부(520)에 로딩시켜 안착시킨다.
그런 다음, 가스 분사부(540)의 가스 분사 수단(542)에 전술한 소스 가스 및 전술한 반응 가스를 공급하여 기판(502) 상에 소스 가스와 반응 가스를 분사한다. 이에 따라, 기판(502)에는 소스 가스와 반응 가스의 화학 반응에 의해 소스 물질이 증착됨으로써 소정의 박막이 형성되는 박막 증착 공정이 수행된다.
상기 박막 증착 공정에서, 상기 소스 가스는 가스 분사 수단(542)의 소스 가스 분사 홀들과 흡착 방지 수단(544)의 소스 가스 통과 홀들을 통과하여 복수의 기판(502) 상에 분사된다. 그리고, 반응 가스는 가스 분사 수단(542)의 반응 가스 분사 홀들과 흡착 방지 수단(544)의 홀들을 통과하여 복수의 기판(502) 상에 분사됨과 아울러 홀들에 의해 소스 가스 분사 홀들 주변에 흐른다. 이때, 상기 반응 가스는 박막의 증착 공정 동안 및 박막의 증착 공정 완료된 이후 소정 시간 동안 소스 가스 분사 홀들 주변에 흐르게 된다.
이와 같은, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 박막 증착 장치는 소스 가스와 반응 가스를 각 기판들(502) 상에 분사하여 각 기판들(502) 상에 소정의 박막을 형성함과 아울러 소스 가스를 분사하는 소스 가스 분사 홀들 주변에 반응 가스를 지속적으로 흘림으로써 상기 박막의 증착 공정시 및/또는 박막 증착 공정 완료된 이후에 소스 가스의 물질 등이 가스 분사 수단(540)의 가스 분사 홀들 주변에 흡착되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 박막 증착 장치(500)는 기판 지지부(520)에 지지된 복수의 기판(502)을 소정 온도로 가열하기 위한 기판 가열 수단(550)을 더 포함하여 구성될 수 있다.
기판 가열 수단(550)은 기판 지지부(520)의 하면에 인접하도록 설치되어 기판 지지부(520)를 소정 온도로 가열함으로써 가열되는 기판 지지부(520)를 통해 복수의 기판(502) 각각의 온도를 소정 온도로 가열한다.
상기 기판 가열 수단(550)에 의해 기판들(502)을 가열하는 경우, 가열되는 기판(502) 및/또는 기판 지지부(520)의 온도에 의해 가스 분사부(540)의 흡착 방지 수단(544)이 소정 온도로 가열되고, 이로 인해 흡착 방지 수단(544)을 통과하는 소스 가스와 반응 가스가 흡착 방지 수단(544)의 온도에 의해 가열되어 기판들(502) 상에 분사될 수 있다. 이 경우, 소스 가스와 반응 가스가 가열된 상태로 기판(502) 상에 분사됨으로써 기판들(502) 상에 형성되는 박막의 증착율 및 공정 효율이 향상될 수 있다.
도 12는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 박막 증착 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 박막 증착 장치(600)는 챔버(510), 기판 지지부(520), 챔버 리드(530), 및 가스 분사부(640)를 포함하여 구성된다. 이러한 구성을 가지는 제 2 실시 예의 박막 증착 장치(600)는 가스 분사부(640)를 제외하고, 도 11에 도시된 전술한 박막 증착 장치(500)와 동일하므로 동일한 구성들에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.
가스 분사부(640)는 기판 지지부(520)에 대향되도록 챔버 리드(530)의 하부에 설치된다. 이러한 상기 가스 분사부(640)는 소스 가스 공급관(322a)으로부터 공급되는 소스 가스와 반응 가스 공급관(322b)으로부터 공급되는 반응 가스를 복수의 기판(502) 상에 분사하여 각 기판들(502) 상에 소정의 박막이 형성되도록 하고, 소스 가스를 분사하는 소스 가스 분사 홀들 주변에 상기 반응 가스의 일부를 흘려 소스 가스의 물질, 공정 부산물, 또는 이물질 등의 원하지 않는 물질이 소스 가스 분사 홀들 주변에 흡착되는 것을 방지한다. 이를 위해, 가스 분사부(640)는 모듈 지지 수단(642), 가스 분사 수단(644), 및 흡착 방지 수단(644)을 포함하여 구성된다.
모듈 지지 수단(642)은 챔버 리드(530)에 설치되어 가스 분사 수단(644)을 지지한다. 이를 위해, 모듈 지지 수단(642)은 가스 분사 수단(644)의 측면에 결합되거나, 가스 분사 수단(644)의 상면에 결합될 수 있다.
가스 분사 수단(644)은 기판 지지부(520)에 대향되도록 모듈 지지 수단(642)에 결합되어 소스 가스 공급관(322a)으로부터 공급되는 소스 가스와 반응 가스 공급관(322b)으로부터 공급되는 반응 가스를 흡착 방지 수단(646) 쪽으로 분사한다. 이러한 상기 가스 분사 수단(644)은 도 8 내지 10을 참조하여 전술한 가스 분사 수단(320)과 동일하게 구성되는 것으로, 이에 대한 상세한 설명은 전술한 설명으로 대신하기로 한다. 이에 따라, 상기 가스 분사 수단(644)의 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈 각각은 부채꼴 형태로 형성되어 원 형태를 가지도록 상기 모듈 지지 수단(642)에 결합된다.
흡착 방지 수단(646)은 가스 분사 수단(644)의 소스 가스 분사 홀들 각각으로부터 분사되는 소스 가스를 통과시켜 소스 가스가 기판(502) 상에 분사되도록 한다. 또한, 흡착 방지 수단(646)은 가스 분사 수단(644)의 반응 가스 분사 홀들 각각으로부터 분사되는 반응 가스를 기판(502) 상에 분사함과 아울러 가스 분사 수단(644)의 소스 가스 분사 홀들 주변으로 진행시킴으로써 원하지 않는 물질이 가스 분사 수단(644)의 소스 가스 분사 홀들 주변에 흡착되는 것을 방지한다. 이러한 흡착 방지 수단(646)은 도 8 내지 10을 참조하여 전술한 흡착 방지 수단(340)과 동일하게 구성되는 것으로, 이에 대한 상세한 설명은 전술한 설명으로 대신하기로 한다.
이와 같은, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 박막 증착 장치(600)의 동작을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 복수의 기판(502)을 기판 지지부(520)에 로딩시켜 안착시킨다.
그런 다음, 복수의 기판(502)이 안착된 기판 지지부(520)를 소정 방향으로 회전시킨다.
그런 다음, 가스 분사부(640)의 가스 분사 수단(644)에 전술한 소스 가스 및 전술한 반응 가스를 공급하여 기판(502) 상에 소스 가스와 반응 가스를 분사한다. 이에 따라, 기판(502)에는 소스 가스와 반응 가스의 화학 반응에 의해 소스 물질이 증착됨으로써 소정의 박막이 형성되는 박막 증착 공정이 수행된다.
상기 박막 증착 공정에서, 상기 소스 가스는 가스 분사 수단(644)의 소스 가스 분사 홀들과 흡착 방지 수단(646)의 소스 가스 통과 홀들을 통과하여 복수의 기판(502) 상에 분사된다. 그리고, 반응 가스는 가스 분사 수단(644)의 반응 가스 분사 홀들과 흡착 방지 수단(646)의 홀들을 통과하여 복수의 기판(502) 상에 분사됨과 아울러 홀들에 의해 소스 가스 분사 홀들 주변에 흐른다. 이때, 상기 반응 가스는 박막의 증착 공정 동안 및 박막의 증착 공정 완료된 이후 소정 시간 동안 소스 가스 분사 홀들 주변에 흐르게 된다.
이와 같은, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 박막 증착 장치는 소스 가스와 반응 가스를 각 기판들(502) 상에 분사하여 각 기판들(502) 상에 소정의 박막을 형성함과 아울러 소스 가스를 분사하는 소스 가스 분사 홀들 주변에 반응 가스를 지속적으로 흘림으로써 상기 박막의 증착 공정시 및/또는 박막 증착 공정 완료된 이후에 소스 가스의 물질 등이 가스 분사 수단(540)의 가스 분사 홀들 주변에 흡착되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 가스 분사 장치 120: 가스 분사 수단
120a: 소스 가스 분사 홀 120b: 반응 가스 분사 홀
140: 흡착 방지 수단 142: 몸체
144: 소스 가스 통과 홀 150: 접착 부재
160: 볼트 250: 삽입 핀

Claims (12)

  1. 소스 가스를 분사하기 위한 복수의 소스 가스 분사 홀과 반응 가스를 분사하기 위한 복수의 반응 가스 분사 홀을 포함하는 가스 분사 수단; 및
    상기 가스 분사 수단의 하면에 설치되어 상기 가스 분사 수단으로부터 분사되는 상기 소스 가스와 반응 가스를 하부 쪽으로 통과시키고, 상기 반응 가스의 일부를 상기 복수의 소스 가스 분사 홀 주변으로 진행시키는 흡착 방지 수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 가스 분사 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 흡착 방지 수단은 다수의 홀로 이루어진 다공성 부재로 이루어진 것을 특징으로 하는 가스 분사 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 흡착 방지 수단에서 차지하는 상기 홀들의 다공율은 5 ~ 80% 범위인 것을 특징으로 하는 가스 분사 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 흡착 방지 수단은 다수의 홀을 포함하는 세라믹 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 가스 분사 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 흡착 방지 수단은,
    다공성 부재로 이루어져 상기 가스 분사 수단의 하면에 설치된 몸체; 및
    상기 복수의 소스 가스 분사 홀 각각에 연통되도록 상기 몸체에 형성된 복수의 소스 가스 통과 홀을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 가스 분사 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 흡착 방지 수단은,
    다공성 부재로 이루어져 상기 가스 분사 수단의 하면에 설치된 몸체;
    상기 복수의 소스 가스 분사 홀 각각에 연통되도록 상기 몸체에 형성된 복수의 소스 가스 통과 홀; 및
    다공성 부재로 형성되어 상기 복수의 소스 가스 통과 홀 각각에 삽입된 복수의 삽입 핀을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 가스 분사 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 흡착 방지 수단은 상기 가스 분사 수단의 하면에 밀착되어 결합되거나 상기 가스 분사 수단의 하면과 소정 거리 이격되도록 결합된 것을 특징으로 하는 가스 분사 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스 분사 수단은,
    소스 가스 공급 관을 통해 상기 소스 가스가 공급되고 상기 복수의 소스 가스 분사 홀 각각에 연통된 소스 가스 확산 공간; 및
    반응 가스 공급 관을 통해 상기 반응 가스가 공급되고 상기 복수의 반응 가스 분사 홀 각각에 연통된 반응 가스 확산 공간을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 가스 분사 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스 분사 수단은 복수의 가스 분사 모듈로 분리되어 원 형태로 결합되고,
    상기 흡착 방지 수단은 상기 복수의 가스 분사 모듈 각각과 동일한 형태로 형성되어 상기 복수의 가스 분사 모듈 각각의 하면에 설치된 것을 특징으로 하는 가스 분사 장치.
  10. 박막 증착 공정을 위한 공정 공간을 마련하는 챔버;
    상기 챔버 내부에 설치되어 복수의 기판을 지지하는 기판 지지부;
    상기 기판 지지부에 대향되도록 상기 챔버의 상부를 덮는 챔버 리드; 및
    상기 챔버 리드에 지지되어 소스 가스와 반응 가스를 상기 복수의 기판 상에 분사하는 가스 분사부를 포함하여 구성되고,
    상기 가스 분사부는 청구항 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 가스 분사 장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 기판 지지부를 가열시켜 상기 복수의 기판을 가열하는 기판 가열 수단을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 가스 분사부의 흡착 방지 수단은 상기 기판 가열 수단의 온도에 따라 가열되고,
    상기 흡착 방지 수단을 통과하는 상기 소스 가스와 반응 가스는 상기 흡착 방지 수단의 온도에 의해 가열되어 기판 상에 분사되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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