KR20140080961A

KR20140080961A - 가스 분사유닛

Info

Publication number: KR20140080961A
Application number: KR1020120150195A
Authority: KR
Inventors: 하주일
Original assignee: 주식회사 테스
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2014-07-01
Also published as: KR101519827B1

Abstract

본 발명은 가스를 증착 대상 기판에 균일하게 공급할 수 있는 가스 분사유닛에 관한 것이다.

Description

가스 분사유닛{PROCESS GAS SPRAYING UNIT}

본 발명은 기판 처리장치의 가스 분사유닛에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 가스를 증착 대상 기판에 균일하게 공급할 수 있는 가스 분사유닛에 관한 것이다.

일반적으로, 태양전지, 반도체 소자, 또는 평판 표시 패널 등의 기판(예를 들어, 웨이퍼, 플라스틱 기판, 글라스(Glass)) 상에 소정 두께의 박막을 증착하기 위해서는 스퍼터링(Sputtering)과 같이 물리적인 충동을 이용하는 물리 기상 증착(Physical Vapor Deposition; PVD) 방법과, 화학 반응을 이용하는 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition; CVD) 방법 등이 사용되고 있다.

여기서, 화학 기상증착 방법은 공정 챔버에 공급되는 기체 상태의 원료물질(가스)의 화학 반응을 통하여 소정의 박막을 기판에 형성하는 것으로써, 물리 증착 방법보다 기판 상에 형성되는 박막의 스텝 커버리지(Step Coverage), 균일성(Uniformity) 및 양산성 등 같은 증착 특성이 우수하기 때문에 가장 보편적으로 사용되고 있다. 이러한, 화학 기상증착 방법은 LPCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition), APCVD(Atmospheric Pressure Chemical Vapor Deposition), LTCVD(Low Temperature Chemical Vapor Deposition), PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition), MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition) 등으로 나눌 수 있다.

기존의 일반적인 화학 기상증착 방법에 사용되는 기판 처리장치는 기화된 가스를 복수 개의 튜브 형태의 인젝터를 사용하여 공정 챔버 내부로 공급하는 방법을 사용하였다.

따라서, 가스가 여러 가지인 경우, 여러 가지 가스를 각각 공급하는 튜브 형태의 인젝터가 반복적으로 교번하여 배치되는 형태를 가질 수 있다.

인젝터를 구성하는 튜브는 일반적으로 직선 형태를 가지므로, 증착 대상 기판에 공급되는 특정 가스는 인젝터의 위치에 따라 증착 대상 기판의 영역별로 불균일하게 공급될 수 있다.

따라서, 기존의 가스를 공급하기 위한 인젝터는 증착된 기판의 증착막 특성저하 및 얼룩 등의 문제점을 야기할 수 있으며, 증착 대상 기판이 태양전지 기판 등과 같이 대면적화되는 경우에 더욱 심해질 수 있다.

본 발명은 증착 대상 기판에 공급되는 가스의 영역별 편차를 최소화할 수 있는 기판 처리장치의 가스 분사유닛을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 하면에 적어도 2종 이상의 가스가 분사되는 분사구가 각각 복수 개 구비되고, 상면에 상기 분사구로 적어도 2종 이상의 가스를 분배하기 위한 복수 개의 분배홈이 형성되는 가스 분사부재 및, 상기 가스 분사부재의 상면에 밀착되어 장착되며, 상기 분배홈의 상부를 차폐하여 분배유로를 형성하고, 상기 분배홈의 적어도 1 지점으로 가스를 공급하기 위한 상하로 연통된 적어도 1개 이상의 공급구가 형성된 베이스 부재를 포함하는 기판 처리장치의 가스 분사유닛을 제공한다.

이 경우, 상기 가스 분사부재는 복수 개가 인접하여 격자형으로 배치될 수 있다.

또한, 상기 가스 분사부재의 상기 분사구는 상기 분배홈으로 상하 방향 연통되도록 형성될 수 있다.

여기서, 각각의 상기 분배홈은 상기 가스 분사부재의 형상에 대응되는 형상으로 절곡된 나선형 궤적을 가질 수 있다.

이 경우, 서로 다른 종류의 가스의 공급을 위한 상기 분배홈은 하나의 상기 가스 분사부재의 동일한 영역에 복수 개가 교차되지 않도록 형성될 수 있다.

또한, 동일한 가스의 분배를 위한 상기 분배홈은 하나의 상기 가스 분사부재의 서로 다른 영역에 적어도 1개 구비될 수 있다.

여기서, 상기 분배홈은 적어도 1회 절곡된 직선 구간을 갖는 주분배홈과 상기 주분배홈에서 분지된 부분배홈을 포함할 수 있다.

그리고, 상기 가스 분사부재의 상기 분사구는 상기 주분배홈 상에 미리 결정된 간격으로 구비되고, 상기 부분배홈 상에 적어도 1개의 상기 분사구가 형성될 수 있다.

이 경우, 상기 주분배홈은 절곡점에서 상기 분사구가 구비되며, 상기 절곡점 중 적어도 하나의 절곡점에서 상기 부분배홈이 분지될 수 있다.

또한, 상기 절곡점에서 분지된 상기 부분배홈은 상기 절곡점에서의 절곡 방향과 평행하지 않은 방향 또는 인접한 절곡점 방향으로 분지될 수 있다.

여기서, 상기 분배홈이 나선형으로 복수 개가 구비되는 경우, 상기 베이스 부재의 상기 공급구는 상기 분배홈의 내측단에 구비된 상기 분사구의 대응되는 위치에 구비될 수 있다.

그리고, 상기 베이스 부재는 복수 개의 상기 가스 분사부재의 상면에 장착되어 복수 개의 상기 가스 분사부재의 상면을 함께 차폐할 수 있다.

이 경우, 상기 가스 분사부재의 상기 분배홈 이외의 영역에 상기 가스 분사부재 및 상기 베이스 부재의 상면과 하면을 관통하는 관통구가 형성될 수 있다.

또한, 상기 베이스 부재에 형성된 상기 공급구는 동일한 가스를 공급하기 위하여 하나의 상기 분배홈 상부의 적어도 2개 이상의 지점에 구비될 수 있다.

본 발명에 따른 기판 처리장치의 가스 분사유닛은 튜브 타입의 인젝터를 채용하지 않고, 이종 가스가 공급되는 가스의 분사구를 분사부재에 골고루 분포시켜 증착된 기판의 증착막 특성저하 및 얼룩 등의 문제점을 최소화할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 기판 처리장치의 가스 분사유닛에 의하면, 증착 대상 기판이 대형화되어도 가스를 분사하는 가스 분사부를 구성하는 가스 분사부재의 개수를 증가시키는 방법으로 대응할 수 있으며, 증착 대상 기판의 크기에 따른 증착된 막품질을 일정하게 유지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 기판 처리장치의 가스 분사유닛에 의하면, 가스 분사부재에서 가스를 각각의 상기 분사구로 분배하기 위한 분배유로를 형성하기 위하여, 가스 분사부재의 상면에 분배홈을 형성하고, 상기 가스 분사부재의 상면에 장착되는 베이스 부재를 채용하므로, 복잡한 가스 분배유로를 쉽게 형성할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 가스 분사유닛을 구비하는 기판 처리장치의 단면도를 도시한다.
도 2은 본 발명에 따른 가스 분사유닛을 구비하는 리드 조립체의 하방향 분해 사시도를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 가스 분사유닛을 구비하는 리드 조립체의 상방향 분해 사시도를 도시한다.
도 4는 도 2 및 도 3에 도시된 리드 조립체의 조립된 상태의 상방향 사시도 및 확대 단면도를 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 가스 분사유닛의 분사부재를 도시한다.
도 6은 본 발명에 따른 가스 분사유닛의 베이스 부재의 상면 및 하면의 평면도를 도시한다.
도 7은 본 발명에 따른 가스 분사유닛의 분사부재의 실시예들을 도시한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 본 발명에 따른 가스 분사유닛(700)을 구비하는 기판 처리장치(1)의 단면도를 도시한다.

본 발명에 따른 가스 분사유닛을 구비하는 기판 처리장치(1)는 공정 챔버(20)와 상기 공정 챔버(20) 상부에 구비되는 리드 조립체(10)를 구비할 수 있다.

상기 리드 조립체(10)는 상기 공정 챔버(20)를 밀폐하고, 증착 과정에 필요한 가스들을 공급하는 역할을 수행할 수 있다.

상기 공정 챔버(20) 내부에는 증착 대상 기판이 거치되며 승강 가능한 기판 거치대(500)가 구비될 수 있으며, 상기 공정 챔버(20)의 일측면에는 증착 대상 기판이 출입하기 위한 개구부(610)와 상기 개구부(610)를 선택적으로 개방 또는 밀폐하기 위한 밀폐수단(630)이 구비될 수 있다.

증착 대상 기판을 지지하기 위한 상기 기판 거치대(500)는 증착 대상 기판을 가열하기 위한 가열수단(미도시)을 구비할 수 있다.

본 발명에 따른 가스 분사유닛(700)을 구비하는 기판 처리장치(1)는 적어도 2종 이상의 가스를 사용하여 증착 과정을 수행할 수 있다.

예를 들면, 도 1에 도시된 기판 처리장치(1)는 금속유기 화학증착 (MOCVD)을 통해 ZnO 등의 투명 전극막을 증착하는 장치일 수 있다.

ZnO 등의 투명 전극막을 증착하기 위하여 액화된 상태의 원료(TMA, H2O등)를 기화시켜 공정 챔버(20) 내부에 분사하여 증착 과정을 수행할 수 있다.

본 발명에 따른 가스 분사유닛을 구비하는 기판 처리장치(1)는 증착 막품질의 균일성을 향상시키고자, 종래의 튜브 타입의 분사부재(400)(인젝터 등)를 사용하지 않고, 분사구를 통해서 분사되는 가스의 영역별 편차를 최소화하기 위하여 서로 다른 가스를 분사하는 분사구가 골고루 분포되는 분사부재(400)를 채용한다.

상기 분사부재(400)는 기판 처리장치(1)의 리드 조립체(10) 하면에 구비되며, 상기 분사부재(400)는 분사구가 상하로 연통되도록 형성된 판재 형태를 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 분사부재(400)는 공정 챔버 또는 증착 대상 기판의 크기 등에 따라 복수 개의 분사부재(400)가 하나의 분사부를 형성하도록 함께 채용될 수 있다.

이하 도 2 이하를 참조하여, 본 발명에 따른 가스 분사유닛(700)을 구비하는 리드 조립체(10)에 대하여 설명한다.

도 2은 본 발명에 따른 가스 분사유닛(700)을 구비하는 리드 조립체(10)의 하방향 분해 사시도를 도시하며, 도 3은 본 발명에 따른 가스 분사유닛(700)을 구비하는 리드 조립체(10)의 상방향 분해 사시도를 도시하며, 도 4는 도 2 및 도 3에 도시된 리드 조립체(10)의 조립된 상태의 상방향 사시도 및 확대 단면도를 도시한다.

본 발명에 따른 분사유닛(700)은 하면에 적어도 2종 이상의 가스가 분사되는 분사구(425)가 각각 복수 개 구비되고, 상면에 상기 분사구(425)로 적어도 2종 이상의 가스를 분배하기 위한 복수 개의 분배홈(420)이 형성되는 가스 분사부재(400) 및 상기 가스 분사부재(300)의 상면에 밀착되어 장착되며, 상기 분배홈(420)의 상부를 차폐하여 분배유로를 형성하고, 상기 분배홈(420)의 적어도 1 지점으로 가스를 공급하기 위한 상하로 연통된 적어도 1개 이상의 공급구가 형성된 베이스 부재(300)를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 가스 분사유닛(700)을 구비하는 리드 조립체(10)는 상면에 적어도 2종 이상의 가스가 분사되며 상하로 연통된 분사구(425)가 복수 개 구비되고, 하면에 상기 분사구(425)로 가스를 분배하기 위한 복수 개의 분배홈(420)이 형성되며, M행 (M≥1) 및 N열 (N≥1)로 배치되는 가스 분사부재(400), 상기 가스 분사부재(400)의 상면에 밀착되어 상기 분배홈(420)의 상부를 차폐하여 분배유로를 형성하고, 상기 가스 분사부재(400)의 상면에 형성된 분배홈(420)의 적어도 1 지점으로 가스를 공급하기 위한 상하로 연통된 적어도 1개 이상의 상기 공급구(310)가 형성된 베이스 부재(300), 상기 가스 분사유닛을 구성하는 베이스 부재(300)의 상부에 공간을 형성하며 상기 베이스 부재(300) 상면 가장자리에 구비되는 월부재(240), 상기 월부재(240) 상부에 구비되는 상판 부재(230) 및, 상기 상판을 관통하여 상기 베이스 부재(300)에 구비된 공급구(310)로 가스를 공급하는 가스 공급유닛(220)을 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 가스 분사유닛(700)을 구비하는 기판 처리장치(1)의 공정 챔버 상부에 구비되는 리드 조립체(10)는 증착 대상 기판에 가스를 균일하게 공급하기 위하여 서로 다른 가스가 분사되는 상기 분사구(425)가 골고루 분포하는 분사부재(400)를 구비한다.

상기 분사부재(400)는 적어도 2종 이상의 가스가 분사되는 상기 분사구(425)가 복수 개 구비되며, 상기 분사구(425)로 가스를 분배하기 위한 복수 개의 상기 분배홈(420)이 상기 분사부재(400)의 상면에 형성될 수 있다.

가스를 분사하는 상기 분사구(425)를 골고루 분포시키기 위해서는 각각의 상기 분사구(425)로 가스를 분배하는 분배유로가 복잡해질 수 있으나, 상기 분배유로를 분배홈(420) 형태로 구성하여 복잡한 분배유로를 쉽게 구성할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 뒤로 미룬다.

본 발명에 따른 가스 분사유닛(700)을 구비하는 상기 리드 조립체(10)는 서로 다른 가스를 분사하는 상기 분사부재(400)를 블록화하여 상기 기판 처리장치(1) 또는 증착 대상 기판의 크기 등에 따라 상기 분사부재(400)의 개수를 결정할 수 있다.

구체적으로, 본 발명에 따른 가스 분사유닛을 구비하는 상기 리드 조립체(10)는 M행 (M≥1) 및 N열 (N≥1)로 배치되는 상기 가스 분사부재(400)가 인접하여 격자형으로 배치될 수 있다.

도 2 및 도 3은 2행 및 2열의 분사부재(400(1), 400(2), 400(3), 400(4))가 하나의 분사부를 형성한 예를 도시한다.

도 2 및 도 3에 도시된 상기 리드 조립체(10)의 하면에는 2행 및 2열의 상기 분사부재(400(1), 400(2), 400(3), 400(4))가 격자형으로 빈틈없이 인접하여 배치되어 하나의 분사부를 구성하게 된다. 이와 같은 상기 분사부재(400(1), 400(2), 400(3), 400(4))의 구조에 의하여, 대형 증착 기판을 증착하는 경우에도 상기 분사부재(400(1), 400(2), 400(3), 400(4))의 상기 분사구(425)의 분포 밀도는 일정하게 유지될 수 있으며, 증착된 기판의 증착 막품질 역시 균일하게 할 수 있다

도 2의 확대도에 도시된 바와 같이, 상기 리드 조립체(10) 최하부에 배치된 복수 개의 상기 가스 분사부재의 상면에는 각각 복수 개의 가스 분배유로를 형성하기 위한 상기 분배홈(420)이 형성될 수 있다.

분배유로를 형성하기 위한 분배홈(420)의 상부는 상기 가스 분사부재(400) 상부에 구비되는 상기 베이스 부재(300)에 의하여 차폐되어 각각의 가스 분배유로를 형성할 수 있다.

상기 분사부재(400)는 하면에 복수 개의 상기 분사구(425)가 구비되고, 각각의 상기 분사구(425)는 상기 분사부재(400)의 상면에 형성된 분배유로와 각각 연통되도록 구성될 수 있다.

그리고, 상기 베이스 부재(300)에는 상기 가스 분사부재(400)의 상면에 형성된 분배홈(420)의 적어도 1 지점으로 가스를 공급하기 위한 상하로 연통된 적어도 1개 이상의 상기 공급구(310)가 구비될 수 있다.

상기 공급구(310)는 상기 가스 분사부재(400)의 상면에 형성된 상기 분배홈(420)의 적어도 1 지점으로 가스를 분배할 수 있으며, 특정 가스가 분배되기 위한 하나의 상기 분배홈(420)에 가스가 공급되는 상기 공급구(310)는 복수 개가 구비되어도 무방하다.

즉, 상기 분배홈(420)의 길이가 길어지면 가스 분사과정의 응답성이 저하될 수 있으므로, 이를 보상하기 위하여 하나의 상기 분배홈(420)에 복수 개의 상기 공급구(310)를 연결하는 방법을 사용할 수 있다.

즉, 상기 베이스 부재(300)에 형성된 상기 공급구(310)는 동일한 가스를 공급하기 위하여 하나의 상기 분배홈(420)의 적어도 2개 이상의 지점에 구비될 수 있다.

도 2 및 도 3에 도시된 리드 조립체(10)는 2(M=2)행 및 2열(N=2)의 제1 내지 제4 분사부재(400(1), 400(2), 400(3), 400(4))가 구비되고, 각각의 분사부재(400(1), 400(2), 400(3), 400(4))를 통해 공급되는 가스는 2종인 경우, 상기 베이스 부재(300)에 구비되는 상기 공급구(310)는 각각의 상기 분사부재(400)의 대응되는 영역에 최소 2개씩 구비될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 베이스 부재(300)에는 8개의 상기 공급구(310)가 형성됨이 도시된다.

상기 8개의 상기 공급구(310) 중 4개의 상기 공급구(310)들은 동일한 가스가 공급될 수 있으며, 나머지 4개의 상기 공급구(310)들은 다른 가스가 공급될 수 있다.

본 발명에 따른 가스 분사유닛을 구비하는 리드 조립체(10)는 상기 베이스 부재(300)에 구비된 공급구(310)로 가스를 공급하는 가스 공급유닛(220)을 구비할 수 있다.

도 2에 도시된 실시예에서, 서로 다른 2가지 가스를 공급하기 위한 가스 공급유닛(220)은 한 쌍이 구비됨이 도시된다.

상기 가스 공급유닛(220)은 리드 조립체(10)의 상면을 형성하는 상판 부재(230)를 관통하여 가스를 공급하는 공급관(도면부호 미도시)과 상기 공급관에서 분지되어 각각의 상기 베이스 부재(300)의 상기 공급구(310)로 연결된 분지관(도면부호 미도시)으로 구성될 수 있다.

상기 가스 공급유닛(220)을 구성하는 상기 공급관은 각각 4개의 분지관으로 분지되는 구조를 가질 수 있으며, 하나의 상기 분지관은 각각의 베이스 부재(300)의 상기 공급구(310)로 가스를 공급할 수 있다.

증착 과정에서 사용되는 가스의 종류에 따라 가스 공급유닛(220)의 개수는 증감될 수도 있다.

또한, 하나의 분배유로를 형성하는 상기 분배홈(420)과 연결되는 상기 공급구(310)는 전술한 바와 같이 복수 개일 수 있으므로, 각각의 상기 가스 공급유닛(220)의 분지관의 개수는 상기 분사부재(400)의 개수보다 많을 수 있다.

그리고, 상기 베이스 부재(300) 상면에는 냉각부재(330)가 구비될 수 있다.

상기 냉각부재(330)는 상기 분사부재(400) 등을 간접적으로 냉각시켜, 상기 분사부재(400)의 상기 분사구(425) 또는 분배유로를 형성하는 상기 분배홈(420) 등이 증착되는 것을 방지하여, 상기 분사부재(400)의 세정 주기를 증가시키거나 또는 분배유로 등의 막힘 현상을 완화할 수 있다.

상기 냉각부재(330)는 그 내부로 냉각유체(냉각용 가스 또는 액체 등)를 유동시키는 방법으로 냉각을 수행할 수 있다.

도 2에 도시된 베이스 부재(300) 상부에 구비된 상기 냉각부재(330)는 U자 형태로 반복적으로 방향이 변화되는 궤적을 갖는 것으로 도시되었으나, 상기 베이스 부재(300) 전체 영역을 골고루 냉각시키기 위하여 다양한 형상으로 변형될 수 있다.

상기 베이스 부재(300)의 상부에 공간을 형성하며 상기 베이스 부재(300) 상면 가장자리에 구비되는 상기 월부재(240) 및 상기 월부재(240) 상부에 구비되는 상기 상판 부재(230)를 더 포함할 수 있다.

상기 월부재(240)에 의하여 형성된 내측 공간(C)은 상기 냉각부재(330) 및 상기 가스 공급유닛(220) 등이 배치되는 공간일 수 있다.

상기 월부재(240) 상부에 구비되는 상기 상판 부재(230)는 압력판으로서 작용하며 상기 월부재(240)에 의하여 형성된 내측 공간(C)을 차폐할 수 있다.

상기 상판 부재(230)에는 상기 가스 공급유닛(220)을 구성하는 상기 공급관과 상기 원격 플라즈마 시스템(도 1의 도면부호 100) 등에서 상기 공정 챔버의 세척을 위하여 공급되는 플라즈마 공급관 등이 설치될 수 있다.

또한, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 월부재(240)는 ‘ㄴ’자 단면 형상을 가지며, 상기 베이스 부재(300)는 ‘ㄱ’자 단면 형상을 가질 수 있다. 따라서, 상기 베이스 부재(300)의 수평 방향 돌출부(302)는 상기 월부재(240)의 수평 방향 돌출부(242)에 걸림되는 방식으로 장착되며, 상기 분사부재(400)는 상기 베이스 부재(300) 측에 장착부재(250)에 의하여 장착될 수 있으며, 상기 장착부재(250)와 상기 월부재(240) 간의 기밀 유지를 위하여 밀폐부재(260) 등이 구비될 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 가스 분사유닛의 분사부재(400)를 도시한다. 보다 상세하게, 도 5(a)는 상기 분사부재(400)의 상면을 도시하며, 도 5(b)는 상기 분사부재(400)의 하면을 도시한다.

본 발명에 따른 가스 분사유닛을 구성하는 상기 분사부재(400)에 구비된 상기 분사구(425) 중 동종 가스가 토출되는 상기 분사구(425)는 튜브 형태의 인젝터와 달리 분배홈(420)의 형성 궤적에 따라 다양한 패턴으로 분포되어 영역별 가스의 분사량 편차가 최소화될 수 있다.

또한, 본 발명은 기판 처리장치에서 가스를 균일하게 분사하기 위하여, 적어도 2종 이상의 가스가 분사되는 상기 분사구(425)가 각각 복수 개 구비되고, 상기 분사구(425)로 적어도 2종 이상의 가스를 분배하기 위한 복수 개의 상기 분배홈(420)이 상면에 형성되는 가스 분사부재(400) 및, 상기 가스 분사부재(400)의 상면에 밀착되어 장착되며, 상기 분배홈(420)의 상부를 차폐하여 분배유로를 형성하고, 상기 가스 분사부재의 상면에 형성된 분배홈(420)의 적어도 1 지점으로 가스를 공급하기 위한 상하로 연통된 적어도 1개 이상의 상기 공급구(310)가 형성된 베이스 부재(300)를 포함하는 기판 처리장치의 가스 분사유닛을 구비할 수 있다.

즉, 상기 가스 분사부재(400) 및 상기 베이스 부재(300)는 별도로 분사유닛을 구성하여 도 4에 도시된 기판 처리장치의 상기 리드 조립체 이외의 다른 형태의 기판 처리장치에도 적용이 가능하다고 볼 수 있다.

이 경우, 상기 가스 분사부재(400)는 복수 개가 인접하여 격자형으로 배치될 수도 있고, 단독으로 하나의 분사부를 구성하여 사용될 수도 있다.

또한, 상기 베이스 부재(300)는 하나의 분사부재(400)의 상면을 차폐하도록 제공될 수도 있고, 상기 베이스 부재(300)는 복수 개의 상기 가스 분사부재(400)의 상면에 장착되어 복수 개의 상기 가스 분사부재(400)의 상면을 함께 차폐하도록 구성될 수도 있다. 즉, 상기 분사부재(400)와 상기 베이스 부재(300)의 개수는 필요에 따라 증감이 가능하다.

도 5에 도시된 분사부재(400)는 사각형 판재 형태이다. 상기 분사부재(400)의 상면에 구비되는 분배홈(420)은 상기 분사부재(400)의 형상에 대응되는 형상으로 절곡된 나선형 궤적으로 형성될 수 있다.

상기 분배홈(420)은 복수 개일 수 있으며, 도 5(a)에 도시된 분사부재(400)는 상면에 2개의 상기 분배홈(420(1), 420(2))이 형성된 예를 도시한다.

도 5(a)에 도시된 분사부재(400)에 형성된 제1 및 제2 분배홈(420(1), 420(2))은 상호 교차되거나 접촉되지 않도록 나선형 궤적을 갖도록 구성될 수 있다. 각각의 상기 분배홈(420(1), 420(2))이 동일 영역 내에서 나선형으로 형성되는 이유는 단일 분사부재가 커버하는 하나의 분사 영역 내에서 상기 분배홈(420)을 따라 형성될 분사구(425)를 최대한 촘촘하게 형성하도록 하기 위함이다.

각각의 제1 및 제2 분배홈(420(1), 420(2))에 의하여 형성된 상기 분배유로는 각각 다른 가스가 분배되는 유로이므로 교차되거나 접촉되어 각각의 분배유로를 흐르던 가스가 섞이는 것을 방지할 수 있다.

그리고, 상기 분사부재(400)에 형성된 각각의 상기 분사구(425)는 상기 분배홈(420)과 연통되도록 구성될 수 있으며, 분사구(425)는 분배홈(420)과 수직 방향으로 연통되도록 구성될 수 있다. 즉, 각각의 상기 분사구(425)를 분배홈(420) 하부에 수직하게 형성하는 경우, 상기 분배홈(420)에 의하여 형성된 분배유로로 공급되는 가스는 상기 분배유로를 따라 유동되는 과정에서 각각의 상기 분사구(425)를 따라 분사될 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 가스 분사유닛을 구성하는 분사부재(400)의 상기 분사구(425)는 주분배홈(421) 상에 미리 결정된 간격으로 형성될 수 있으며, 상기 주분배홈(421)에서 미리 결정된 간격으로 분지된 상기 부분배홈(422)에도 분사구(425)가 형성될 수 있다.

도 5(a)에 도시된 분사부재(400)의 경우 상기 주분배홈(421)에서 분지된 상기 부분배홈(422) 상에는 상기 부분배홈(422)의 단부에 상기 분사구(425)가 하나만 형성되는 것으로 도시되었으나, 상기 부분배홈(422)의 길이와 상기 부분배홈(422) 상에 형성되는 상기 분사구(425)의 개수는 상기 주분배홈(421)의 간격 등에 따라 다르게 형성될 수 있다.

도 5(a)에 도시된 분사부재(400)는 2개의 상기 분배홈(420(1), 420(2))을 나선형으로 상호 교차되지 않도록 상기 분사부재(400)의 직사각형 판재 형태에 대응하여 나선형으로 절곡시켜 형성하고, 상기 분배홈(420)을 구성하는 상기 주분배홈(421)과 상기 부분배홈(422)을 전술한 바와 같이 구성하면, 각각의 인접한 상기 분사구(425)는 서로 다른 상기 분배홈(420)에서 공급되는 가스가 되도록 구성할 수 있다.

이 경우, 각각의 상기 분사구(425)는 상기 주분배홈(421)을 따라 미리 결정된 간격으로 형성하고, 상기 부분배홈(422)이 분지되는 분지점을 주분배홈(421)에 형성된 분사구(425) 사이에 오도록 구성하면, 도 5(a)에 도시된 바와 같이, 직사각형 판재 형태의 상기 분사부재(400)의 각각의 측면과 평행한 A-A’선 및 B-B’선을 기준으로 각각 서로 다른 분배유로 상의 상기 분사구(425)가 배치될 수 있다.

따라서, 이와 같은 방법으로 증착 대상 기판의 영역별 가스 분사 편차를 최소화할 수 있다.

그리고, 상기 분사부재(400)는 상기 분배홈(420)이 형성하는 상기 분배유로에 형성된 상기 분사구(425) 이외에 상기 분사부재(400)의 상면과 하면을 연통시키는 상기 관통구(440)가 형성될 수 있다.

상기 관통구(440)는 리드 조립체(10) 외부에 구비된 원격 플라즈마 시스템 등에서 공정 챔버의 크리닝을 위하여 제공되는 플라즈마 등의 통로로 사용될 수 있다.

상기 분사부재(400)의 상기 관통구(440)는 상기 분배홈(420) 이외의 영역에 형성되어야 한다.

도 6은 본 발명에 따른 가스 분사유닛을 구성하는 상기 베이스 부재(300)의 상면 및 하면의 평면도를 도시한다. 구체적으로, 도 6(b)는 상기 베이스 부재(300)의 상면의 평면도를 도시하며, 도 6(b)는 상기 베이스 부재(300)의 상면의 하면도를 도시한다.

전술한 바와 같이, 상기 베이스 부재(300)의 상면에는 상기 냉각부재(330) 및 상기 가스 공급유닛(220) 등이 구비될 수 있으며, 상기 가스 공급유닛(220)의 상기 분지관(222)은 상기 베이스 부재(300)의 상면과 하면을 관통하는 상기 공급구(310)에 각각 가스를 공급할 수 있으며, 상기 베이스 부재(300) 역시 도 5에 도시된 상기 분사부재(400)의 상면과 하면을 관통하도록 형성된 상기 관통구(440)와 대응되는 위치에 상기 관통구(340)를 구비할 수 있다.

상기 베이스 부재(300)의 상기 관통구(340)는 상기 원격 플라즈마 시스템(도 1의 100)에서 공급되는 플라즈마를 상기 분사부재(400)의 상기 관통구(440)로 공급하여, 상기 공정 챔버 내부의 증착 공간으로 전달되도록 할 수 있다.

도 7은 본 발명에 따른 가스 분사유닛의 분사부재(400)의 실시예들을 도시한다.

도 7(a)에 도시된 분사부재(400)는 도 5에 도시된 상기 분사부재(400)의 상기 분배홈(420)을 도시한다.

전술한 바와 같이, 2개의 상기 분배홈(420(1), 420(2))을 나선형으로 상호 교차되지 않도록 상기 분사부재(400)의 직사각형 판재 형태에 대응하여 나선형으로 절곡시켜 형성하고, 각각의 상기 분사구(425)를 상기 주분배홈(421)을 따라 미리 결정된 간격으로 형성하고, 부분배홈(422)이 분지되는 분지점을 주분배홈(421(1), 421(2))에 형성된 분사구(425) 사이에 오도록 구성할 수 있다.

상기 주분배홈(421(1), 421(2))에서 분지되는 상기 부분배홈(422(1), 422(2))은 상기 주분배홈(421(1), 421(2))의 방향과 수직한 방향으로 분지될 수 있다.

직선 구간의 상기 주분배홈(421(1), 421(2))을 따라 형성된 상기 분사구(425)들은 일렬로 배치되지만, 평행한 직선 구간의 상기 주분배홈(421(1), 421(2)) 사이에 형성되는 상기 부분배홈(422(1), 422(2)) 상에 형성되는 상기 분사구(425)들은 서로 다른 분배유로에서 가스를 공급받을 수 있으므로, 복수 개의 튜브 형태의 인젝터가 번갈아 배치되는 종래의 인젝터보다 가스의 영역별 편차를 최소화할 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 분사유닛의 분사부재(400)에 구비되는 상기 분배홈(420(1), 420(2))은 적어도 1회 절곡된 직선 구간을 갖는 상기 주분배홈(421(1), 421(2))과 상기 주분배홈(421(1), 421(2))에서 분지된 상기 부분배홈(422(1), 422(2))을 포함할 수 있으며, 상기 분사부재(400)의 상기 분사구(425)는 상기 주분배홈(421(1), 421(2)) 상에 미리 결정된 간격으로 구비되고, 상기 부분배홈(422(1), 422(2)) 상에 적어도 1개의 상기 분사구(425)가 형성될 수 있으며, 상기 주분배홈(421(1), 421(2))은 절곡점에서 분사구(425)가 구비되고, 상기 주분배홈(421(1), 421(2))은 절곡점에서 부분배홈(422(1), 422(2))이 분지될 수 있으며, 상기 절곡점에서 분지된 상기 부분배홈(422(1), 422(2))은 절곡점에서의 절곡 방향과 평행하지 않은 방향, 즉 인접한 절곡점 방향 또는 대각선 방향으로 분지될 수 있다.

또한, 전술한 바와 같이, 상기 분배홈(420(1), 420(2))이 나선형으로 복수 개가 구비되는 경우, 상기 베이스 부재의 상기 공급구는 상기 분배홈(420(1), 420(2))의 내측단에 구비된 상기 분사구(425)로 가스를 공급할 수 있는 위치에 구비될 수 있다.

도 7(a)에 도시된 실시예는 서로 다른 종류의 가스의 공급을 위한 상기 분배홈(420(1), 420(2))이 하나의 상기 가스 분사부재(400)의 동일한 영역에 복수 개가 교차되지 않도록 형성된 경우에 사용될 수 있다.

반면 도 7(b)에 도시된 실시예는 하나의 분사부재(400)가 영역별로 구획되어 분배홈(420a, 420b)이 형성된 예를 도시한다. 이 경우, 동일한 가스의 분배를 위한 분배홈(420a, 420b)이 하나의 상기 가스 분사부재(400)의 서로 다른 영역에 적어도 1개 구비되도록 할 수 있다.

그리고, 도 7(b)에 도시된 분사부재(400)는 나선형 형태로 분배홈(420a, 420b)을 형성하는 것이 아니라 도 7(a)에 도시된 분사부재(400)보다 훨씬 많은 개수의 상기 분배홈(420a, 420b)을 사각형 형태로 중첩시켜 형성하였다. 즉, 각각의 상기 분배홈(420a, 420b)에 의하여 형성되는 분배유로는 순환유로를 형성할 수 있다.

도 7(b)에 도시된 분사부재(400)는 하나의 분사부재(400)가 좌우 2개의 영역으로 분할되고 각각의 영역에 분배홈(420a, 420b)이 중첩되어 형성된 경우를 도시한다.

이 경우, 각각의 중첩된 분배홈(420a, 420b) 중 인접한 각각의 상기 분배홈(420a, 420b)에 공급되는 가스들의 종류가 다르게 구성하는 것이 바람직하다. 만일 공급되는 가스가 2종인 경우에는 중첩되는 각각의 상기 분배홈에 가스의 종류가 번갈아 공급될 수 있도록 구성할 수 있다.

각각의 상기 분배홈에 서로 다른 가스가 번갈아 공급되도록 구성하면, 도 7(b)에 도시된 경우에, 직선 구간의 주분배홈(421a, 421b)을 따라 형성된 분사구(425a 또는 425b)들은 일렬로 배치되지만, 평행한 가로(세로)방향 직선 구간의 주분배홈(421a, 421b)이 평행하게 배치된 영역에서는 세로(가로) 방향으로는 인접한 분사구(425a, 425b)들이 서로 다른 분배유로에서 가스를 공급받을 수 있으므로, 복수 개의 튜브 형태의 인젝터가 번갈아 배치되는 종래의 인젝터보다 가스의 영역별 편차를 최소화할 수 있다.

이 경우, 각각의 상기 분배홈(420a, 420b)에 가스를 공급하기 위한 베이스 부재(300)의 상기 공급구는 최소한 분배홈(420a, 420b)의 개수만큼 필요하다.

또한, 서로 다른 영역에 복수 개가 구비되는 분배홈(420a, 420b)은 나선형으로 구성될 수도 있고, 중첩된 형태를 가질 수도 있으나, 도 7(b)에서는 중첩된 형태의 실시예를 도시한다.

도 7(b)에 도시된 실시예에서, 하나의 분사부재(400)가 두 영역으로 분할되어 각각의 상기 분배홈(420)의 길이를 최소화할 수 있으므로, 가스의 분사 과정의 응답성을 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있으며, 증착 대상 기판 또는 분사부재가 대형화되는 경우 유용할 수 있다.

그리고, 각각의 영역별로 형성된 분배홈(420a, 420b)의 경계 영역에 형성된 주분배홈(421a, 421b)에서 다른 영역 방향 또는 수직한 방향으로 분지된 상기 부분배홈(422a, 422b)이 형성될 수 있다.

본 명세서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.

1 : 기판 처리장치
10 : 리드 조립체
300 : 베이스 부재
400 : 분사부재
420 : 분배홈
425 : 분사구

Claims

하면에 적어도 2종 이상의 가스가 분사되는 분사구가 각각 복수 개 구비되고, 상면에 상기 분사구로 적어도 2종 이상의 가스를 분배하기 위한 복수 개의 분배홈이 형성되는 가스 분사부재; 및,
상기 가스 분사부재의 상면에 밀착되어 장착되며, 상기 분배홈의 상부를 차폐하여 분배유로를 형성하고, 상기 분배홈의 적어도 1 지점으로 가스를 공급하기 위한 상하로 연통된 적어도 1개 이상의 공급구가 형성된 베이스 부재;를 포함하는 기판 처리장치의 가스 분사유닛.
제1항에 있어서,
상기 가스 분사부재는 복수 개가 인접하여 격자형으로 배치되는 것을 특징으로 하는 가스 분사유닛.
제1항에 있어서,
상기 가스 분사부재의 상기 분사구는 상기 분배홈으로 상하 방향 연통되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 가스 분사유닛.
제1항에 있어서,
각각의 상기 분배홈은 상기 가스 분사부재의 형상에 대응되는 형상으로 절곡된 나선형 궤적을 갖는 것을 특징으로 하는 가스 분사유닛.
제1항에 있어서,
서로 다른 종류의 가스의 공급을 위한 상기 분배홈은 하나의 상기 가스 분사부재의 동일한 영역에 복수 개가 교차되지 않도록 형성된 것을 특징으로 하는 가스 분사유닛.
제1항에 있어서,
동일한 가스의 분배를 위한 상기 분배홈은 하나의 상기 가스 분사부재의 서로 다른 영역에 적어도 1개 구비되는 것을 특징으로 하는 가스 분사유닛.
제1항에 있어서,
상기 분배홈은 적어도 1회 절곡된 직선 구간을 갖는 주분배홈과 상기 주분배홈에서 분지된 부분배홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 분사유닛.
제7항에 있어서,
상기 가스 분사부재의 상기 분사구는 상기 주분배홈 상에 미리 결정된 간격으로 구비되고, 상기 부분배홈 상에 적어도 1개의 상기 분사구가 형성되는 것을 특징으로 하는 가스 분사유닛.
제7항에 있어서,
상기 주분배홈은 절곡점에서 상기 분사구가 구비되며, 상기 절곡점 중 적어도 하나의 절곡점에서 상기 부분배홈이 분지되는 것을 특징으로 하는 가스 분사유닛.
제9항에 있어서,
상기 절곡점에서 분지된 상기 부분배홈은 상기 절곡점에서의 절곡 방향과 평행하지 않은 방향 또는 인접한 절곡점 방향으로 분지되는 것을 특징으로 하는 가스 분사유닛.
제4항에 있어서,
상기 분배홈이 나선형으로 복수 개가 구비되는 경우, 상기 베이스 부재의 상기 공급구는 상기 분배홈의 내측단에 구비된 상기 분사구의 대응되는 위치에 구비되는 것을 특징으로 하는 가스 분사유닛.
제2항에 있어서,
상기 베이스 부재는 복수 개의 상기 가스 분사부재의 상면에 장착되어 복수 개의 상기 가스 분사부재의 상면을 함께 차폐하는 것을 특징으로 하는 가스 분사유닛.
제1항에 있어서,
상기 가스 분사부재의 상기 분배홈 이외의 영역에 상기 가스 분사부재 및 상기 베이스 부재의 상면과 하면을 관통하는 관통구가 형성된 것을 특징으로 하는 가스 분사유닛.
제1항에 있어서,
상기 베이스 부재에 형성된 상기 공급구는 동일한 가스를 공급하기 위하여 하나의 상기 분배홈 상부의 적어도 2개 이상의 지점에 구비되는 것을 특징으로 하는 가스 분사유닛.