KR20150097339A - 가스 분사 장치 및 기판 처리 장치 - Google Patents

가스 분사 장치 및 기판 처리 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가스 분사부의 분사홀 방향으로 가스를 분산시켜서 공급할 수 있는 가스 분사 장치 및 기판 처리 장치에 관한 것으로서, 일측에 가스 유입구가 형성되고, 타측에 분사홀이 형성되며 내부에 가스 수용 공간이 형성되는 가스 분사부 몸체; 상기 가스의 흐름을 1차적으로 분산할 수 있도록 상기 가스 유입구와 상기 분사홀 사이에 설치되는 제 1 확산 플레이트; 상기 제 1 확산 플레이트에 대향하여 상기 가스의 흐름을 2차적으로 분산할 수 있도록 상기 제 1 확산 플레이트와 상기 분사홀 사이에 설치되는 제 2 확산 플레이트; 및 상기 제 1 확산 플레이트와 상기 제 2 확산 플레이트를 서로 연결시키는 연결 부재;를 포함할 수 있다.

Description

가스 분사 장치 및 기판 처리 장치{Gas dispensing apparatus and substrate processing apparatus}
본 발명은 가스 분사 장치 및 기판 처리 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가스 분사부의 분사홀 방향으로 가스를 분산시켜서 공급할 수 있는 가스 분사 장치 및 기판 처리 장치에 관한 것이다.
일반적으로 기판 처리 장치들 중에서 웨이퍼 표면에 원자층 두께의 초미세 층간 증착하기 위한 원자층 증착 장치는, 분자의 흡착과 치환을 번갈아가면서 신속하게 진행하여야 양질의 막을 형성할 수 있다.
이러한 원자층 증착 장치는, 가스 분사부의 분사홀 방향으로 대량의 가스를 대략 0.1 내지 1초 이내의 빠른 속도로 신속하게 공급하여야 한다.
그러나, 종래의 가스 분사부는 분사홀들 중 센터 부분에 위치한 분사홀 방향으로 가스가 집중되거나 유속이 빨라져서 균일한 막을 형성하기 어렵고, 가스 확산 속도가 늦어져서 가스 분사부의 내부에 파티클이 발생되는 등의 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 복수개의 층별 확산 플레이트를 이용하여 가스의 직진성을 제어할 수 있고, 공급되는 가스의 유속과 방향성을 정밀하게 제어하여 가스 분사부의 분사홀 방향으로 피딩 가스나 퍼지 가스 등의 가스를 골고루 신속하게 공급할 수 있게 하는 가스 분사 장치 및 기판 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 가스 분사 장치는, 일측에 가스 유입구가 형성되고, 타측에 분사홀이 형성되며 내부에 가스 수용 공간이 형성되는 가스 분사부 몸체; 상기 가스의 흐름을 1차적으로 분산할 수 있도록 상기 가스 유입구와 상기 분사홀 사이에 설치되는 제 1 확산 플레이트; 상기 제 1 확산 플레이트에 대향하여 상기 가스의 흐름을 2차적으로 분산할 수 있도록 상기 제 1 확산 플레이트와 상기 분사홀 사이에 설치되는 제 2 확산 플레이트; 및 상기 제 1 확산 플레이트와 상기 제 2 확산 플레이트를 서로 연결시키는 연결 부재;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 제 1 확산 플레이트는, 상기 연결 부재와 연결되는 제 1 중심부; 상기 가스 유입구로부터 유입된 가스가 1차 충돌하는 링형상의 제 1 가스 충돌부; 상기 제 1 중심부와 상기 제 1 가스 충돌부 사이에 설치되고, 상기 제 1 가스 충돌부와 충돌된 가스의 일부를 상기 제 2 확산 플레이트 방향으로 유도하는 제 1 관통홀부; 및 상기 제 1 중심부와 상기 제 1 가스 충돌부를 연결하는 적어도 하나의 브릿지부;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 제 2 확산 플레이트는, 상기 연결 부재와 연결되는 제 2 중심부; 및 상기 제 2 중심부와 일체를 이루고, 상기 제 1 확산 플레이트의 제 1 관통홀부에 의해 유도된 상기 가스가 2차 충돌하는 제 2 가스 충돌부;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 제 2 확산 플레이트는, 상기 제 1 확산 플레이트의 상기 제 1 가스 충돌부와 충돌되는 가스의 다른 일부와 2차 충돌하는 링형상의 제 2 가스 충돌 보조부; 상기 제 2 가스 충돌부와 상기 제 2 가스 충돌 보조부 사이에 설치되고, 상기 제 2 가스 충돌 보조부와 충돌되는 가스의 일부를 상기 가스 분사부의 상기 분사홀 방향으로 유도하는 제 2 관통홀부; 및 상기 제 2 가스 충돌부와 상기 제 2 가스 충돌 보조부를 연결하는 적어도 하나의 브릿지부;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 제 1 확산 플레이트의 브릿지부와 상기 제 2 확산 플레이트의 브릿지부는 서로 엇갈리게 설치될 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 제 2 확산 플레이트에 대향하여 상기 가스의 흐름을 3차적으로 분산할 수 있도록 상기 제 2 확산 플레이트와 상기 분사홀 사이에 설치되며, 상기 연결 부재와 연결되는 제 3 확산 플레이트;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 제 3 확산 플레이트는, 상기 연결 부재와 연결되는 제 3 중심부; 및 상기 제 3 중심부와 일체를 이루고, 상기 제 2 확산 플레이트에 형성된 제 2 관통홀부에 의해 유도된 상기 가스가 3차 충돌하는 제 3 가스 충돌부;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 제 3 확산 플레이트는, 상기 연결 부재와 연결되는 제 3 중심부; 상기 제 2 확산 플레이트에 의해 2차 충돌된 가스와 3차 충돌하는 링형상의 제 3 가스 충돌부; 상기 제 3 중심부와 상기 제 3 가스 충돌부 사이에 설치되고, 상기 제 3 가스 충돌부와 충돌되는 가스의 일부를 상기 가스 분사부의 상기 분사홀 방향으로 유도하는 제 3 관통홀부; 및 상기 제 3 중심부와 상기 제 3 가스 충돌부를 연결하는 적어도 하나의 브릿지부;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 제 2 확산 플레이트 및 상기 제 3 확산 플레이트는 순서대로 최외곽부의 직경이 점점 커지는 형상일 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 제 2 확산 플레이트 및 상기 제 3 확산 플레이트는 순서대로 최외곽부의 직경이 점점 작아지는 형상일 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 제 2 확산 플레이트는, 상기 연결 부재와 연결되는 제 2 중심부; 상기 제 1 확산 플레이트의 제 1 관통홀부에 의해 유도된 상기 가스가 2차 충돌하는 링형상의 제 2 가스 충돌부; 상기 제 2 중심부와 상기 제 2 가스 충돌부 사이에 설치되고, 상기 제 2 가스 충돌부와 충돌되는 가스의 일부를 상기 가스 분사부의 상기 분사홀 방향으로 유도하는 제 2 관통홀부; 및 상기 제 2 중심부와 상기 제 2 가스 충돌부를 연결하는 적어도 하나의 브릿지부;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 제 1 확산 플레이트 및 상기 제 2 확산 플레이트의 가스 충돌면은, 상기 가스 유입구의 방향과 수직한 수직면을 기준으로 경사지게 설치되는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 연결 부재는, 상기 제 1 확산 플레이트 및 상기 제 2 확산 플레이트를 관통하여 상기 가스 분사부의 버퍼 공간의 천장면에 고정되는 축봉; 상기 축봉에 의해 관통된 상기 제 1 확산 플레이트와 상기 제 2 확산 플레이트 사이에 설치되는 스페이서; 및 상기 제 1 확산 플레이트와 상기 제 2 확산 플레이트 및 상기 스페이서가 서로 헛돌지 않도록 상기 제 1 확산 플레이트와 상기 스페이서 또는 상기 제 2 확산 플레이트와 상기 스페이서 사이에 설치되는 적어도 하나의 키 돌기;를 포함할 수 있다.
한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 기판 처리 장치는, 챔버; 상기 챔버에 설치되는 기판 지지부; 및 상기 기판 지지부 상에 대향 설치되는 가스 분사 장치;를 포함하고, 상기 가스 분사 장치는, 상기 청구항 제 1 항 내지 상기 청구항 제 12 항 중 어느 한 항의 가스 분사 장치일 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 복수개의 층별 확산 플레이트를 이용하여 가스의 직진성을 제어할 수 있고, 층간 간격과 확산 플레이트의 직경 및 확산 플레이트의 형상을 조정하여 공급되는 가스의 센터측 유속과 에지측 유속을 정밀하게 제어하고, 이로 인하여 가스 분사부의 분사홀 방향으로 가스를 골고루 신속하게 공급할 수 있어서 웨이퍼에 균일한 막을 형성할 수 있고, 생산성을 크게 증대시킬 수 있는 효과를 갖는 것이다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 가스 분사 장치 및 가스 처리 장치를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 가스 분사 장치를 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일부 또 다른 실시예들에 따른 가스 분사 장치를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일부 또 다른 실시예들에 따른 가스 분사 장치를 나타내는 단면도이다.
도 5은 본 발명의 일부 또 다른 실시예들에 따른 가스 분사 장치를 나타내는 부품 분해 사시도이다.
도 6은 도 5의 가스 분사 장치의 제 1 확산 플레이트를 나타내는 평면도이다.
도 7은 도 5의 가스 분사 장치의 제 1 확산 플레이트 및 제 3 확산 플레이트를 나타내는 평면도이다.
도 8는 도 5의 가스 분사 장치의 부품 조립 사시도이다.
도 9은 본 발명의 일부 또 다른 실시예들에 따른 가스 분사 장치를 나타내는 부품 조립 사시도이다.
도 10은 본 발명의 일부 또 다른 실시예들에 따른 가스 분사 장치를 나타내는 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.
명세서 전체에 걸쳐서, 막, 영역 또는 기판과 같은 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "상에", "연결되어", "적층되어" 또는 "커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 상기 하나의 구성요소가 직접적으로 다른 구성요소 "상에", "연결되어", "적층되어" 또는 "커플링되어" 접촉하거나, 그 사이에 개재되는 또 다른 구성요소들이 존재할 수 있다고 해석될 수 있다. 반면에, 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "직접적으로 상에", "직접 연결되어", 또는 "직접 커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 그 사이에 개재되는 다른 구성요소들이 존재하지 않는다고 해석된다. 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 제 1, 제 2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제 1 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제 2 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
또한, "상의" 또는 "위의" 및 "하의" 또는 "아래의"와 같은 상대적인 용어들은 도면들에서 도해되는 것처럼 다른 요소들에 대한 어떤 요소들의 관계를 기술하기 위해 여기에서 사용될 수 있다. 상대적 용어들은 도면들에서 묘사되는 방향에 추가하여 소자의 다른 방향들을 포함하는 것을 의도한다고 이해될 수 있다. 예를 들어, 도면들에서 소자가 뒤집어 진다면(turned over), 다른 요소들의 상부의 면 상에 존재하는 것으로 묘사되는 요소들은 상기 다른 요소들의 하부의 면 상에 방향을 가지게 된다. 그러므로, 예로써 든 "상의"라는 용어는, 도면의 특정한 방향에 의존하여 "하의" 및 "상의" 방향 모두를 포함할 수 있다. 소자가 다른 방향으로 향한다면(다른 방향에 대하여 90도 회전), 본 명세서에 사용되는 상대적인 설명들은 이에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 가스 분사 장치(100) 및 이를 포함하는 기판 처리 장치(2000)를 나타내는 단면도이다.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 가스 분사 장치(100)는, 크게 가스 분사부 몸체(1)와, 제 1 확산 플레이트(10)와, 제 2 확산 플레이트(20) 및 연결 부재(80)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 가스 분사부 몸체(1)는, 일측에 가스 유입구(1002)가 형성되고, 타측에 분사홀(N)이 형성되며 내부에 가스 수용 공간이 형성되는 구조물일 수 있다. 이러한, 상기 가스 분사부 몸체(1)는 상기 챔버(C)의 벽이나 리드와 분리가 가능하게 설치되거나, 일체로 형성되는 것이 모두 가능하다.
또한, 상기 제 1 확산 플레이트(10)와, 상기 제 2 확산 플레이트(20)는 상기 연결 부재(80)에 층을 이루어서 설치될 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 확산 플레이트(10)는, 상기 분사홀(N) 방향으로 가스를 공급하는 가스 유입구(1002)에 대향하여 설치되고, 상기 가스(G)의 흐름을 1차적으로 분산할 수 있도록 상기 가스 유입구(1002)와 상기 분사홀(N) 사이에 설치되는 얇은 판 형상의 부재일 수 있다.
이러한, 상기 제 1 확산 플레이트(10)는, 상기 가스(G)의 흐름을 1차적으로 분산할 수 있도록 충분한 강도 및 내구성을 갖는 금속판일 수 있다.
또한, 상기 제 2 확산 플레이트(20)는, 상기 제 1 확산 플레이트(10)와 층을 이루어 설치될 수 있도록 상기 제 1 확산 플레이트(10)에 대향하여 설치되고, 상기 가스(G)의 흐름을 2차적으로 분산할 수 있도록 상기 제 1 확산 플레이트(10)와 상기 분사홀(N) 사이에 설치되는 얇은 판 형상의 부재일 수 있다.
이러한, 상기 제 1 확산 플레이트(10)는, 상기 가스(G)의 흐름을 1차적으로 분산할 수 있도록 충분한 강도 및 내구성을 갖는 금속판일 수 있다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 연결 부재(80)는, 상기 제 1 확산 플레이트(10)와 상기 제 2 확산 플레이트(20)을 서로 연결시키고, 상기 가스 분사부 몸체(1)의 일측에 고정되는 봉 형상의 부재로서, 도 1에서는 하방으로 길게 연장되는 일자형 막대 형상을 예시하였으나, 여기에 국한되지 않고, 다양한 각도로 비스듬하게 설치되거나 다양한 형태로 절곡되는 모든 막대 형상의 부재가 적용될 수 있다.
따라서, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 가스 분사 장치(100)의 작동 과정을 설명하면, 공정 가스나 퍼지 가스 등의 상기 가스(G)가 상기 가스 유입구(1002)를 통해서 상기 가스 분사부 몸체(1) 내부의 가스 수용 공간(A)으로 유입되면 상기 가스 유입구(1002)에 대향하여 설치된 상기 제 1 확산 플레이트(10)에 의해서 1차적으로 직진성을 낮출 수 있고, 이렇게 직진성이 떨어진 가스는 상기 제 2 확산 플레이트(20)에 의해서 2차적으로 상기 가스 분사부 몸체(1)의 에지 방향으로 분산될 수 있다.
즉, 상기 가스(G)는 상기 제 1 확산 플레이트(10)에 의해서 상기 가스 유입구(1002)에 의한 직진성이 줄어들고, 상기 제 2 확산 플레이트(20)에 의해서 상기 가스 분사부 몸체(1)의 센터 부분의 분사홀(N) 방향으로 집중되는 상기 가스(G)의 흐름을 제어할 수 있다. 여기서, 상기 제 1 확산 플레이트(10) 및 상기 제 2 확산 플레이트(20)의 전체적인 직경이나 크기는 상기 버퍼 공간(A)의 크기나 상기 가스(G)의 종류나 흐름 특성이나 가공 환경 등에 의해서 최적화 설계될 수 있다.
그러므로, 상기 제 1 확산 플레이트(10) 및 상기 제 2 확산 플레이트(20)을 이용하여 상기 분사홀(N)에 공급되는 상기 가스(G)의 흐름을 층별로, 즉 3차원적으로 제어함으로써 기판 지지부(S)에 안착된 웨이퍼(W)의 활성면에 상기 가스(G)가 골고루 공급될 수 있고, 이로 인하여 상기 웨이퍼(W)의 활성면에 양질의 막이 형성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 가스 분사 장치(200)를 나타내는 단면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 가스 분사 장치(200)의 제 1 확산 플레이트(10)는, 제 1 중심부(11)와, 제 1 가스 충돌부(12)와, 제 1 관통홀부(13) 및 도 7의 브릿지부(B)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제 1 중심부(11)는, 상기 연결 부재(80)와 접촉되어 연결되는 부분일 수 있다.
또한, 상기 제 1 가스 충돌부(12)는, 상기 가스 유입구(1002)로부터 분출된 가스(G)가 1차 충돌하는 링형상의 부분일 수 있다.
또한, 상기 제 1 관통홀부(13)는, 상기 제 1 중심부(11)와 상기 제 1 가스 충돌부(12) 사이에 설치되고, 상기 제 1 가스 충돌부(12)와 충돌된 가스(G)의 일부를 상기 제 2 확산 플레이트(20) 방향으로 유도하는 부분일 수 있다.
또한, 도 7의 상기 브릿지부(B)는, 상기 제 1 중심부(11)와 상기 제 1 가스 충돌부(12)를 연결하는 부분일 수 있다. 여기서, 상기 브릿지부(B)는 도 7에 예시된 바와 같이, 4개의 직선형 브릿지부(B)일 수 있으나, 상기 브릿지부(B)의 개수는 4개에 국한되지 않고, 적어도 하나 이상 복수개가 가능하고, 직선형 이외에도 소용돌이 형태나 곡선형태 등 다양한 형태로 형성될 수 있다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 확산 플레이트(20)는, 제 2 중심부(21) 및 제 2 가스 충돌부(22)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제 2 중심부(21)는, 상기 연결 부재(80)와 접촉되어 연결되는 부분일 수 있다.
또한, 상기 제 2 가스 충돌부(22)는, 상기 제 2 중심부(21)와 일체를 이루고, 상기 제 1 확산 플레이트(10)의 제 1 관통홀부(13)에 의해 유도된 상기 가스(G)가 2차 충돌하는 원판 형태의 부분일 수 있다.
따라서, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 가스 분사 장치(200)에 의하면, 공정 가스나 퍼지 가스 등의 상기 가스(G)가 상기 가스 유입구(1002)를 통해서 상기 가스 분사부 몸체(1) 내부의 버퍼 공간(A)으로 유입되면 상기 가스 유입구(1002)에 대향하여 설치된 상기 제 1 확산 플레이트(10)에 의해서 1차적으로 상기 제 1 확산 플레이트(10)의 외측과 내측으로 분지되어 분산될 수 있고, 이렇게 분지된 가스는 상기 제 2 확산 플레이트(20)에 의해서 2차적으로 상기 가스 분사부 몸체(1)의 에지 방향으로 분산되어 유도될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일부 또 다른 실시예들에 따른 가스 분사 장치(300)를 나타내는 단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 또 다른 실시예들에 따른 가스 분사 장치(300)의 제 2 확산 플레이트(20)는, 제 2 가스 충돌 보조부(23)와, 제 2 관통홀부(24) 및 도 7의 브릿지부(B)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제 2 가스 충돌 보조부(23)는, 상기 제 1 확산 플레이트(10)의 상기 제 1 가스 충돌부(12)와 충돌되는 가스(G)의 다른 일부와 2차 충돌하는 링형상의 부분일 수 있다.
또한, 상기 제 2 관통홀부(24)는, 상기 제 2 가스 충돌부(22)와 상기 제 2 가스 충돌 보조부(23) 사이에 설치되고, 상기 제 2 가스 충돌 보조부(23)와 충돌되는 가스(G)의 일부를 상기 가스 분사부 몸체(1)의 상기 분사홀(N) 방향으로 유도하는 부분일 수 있다.
또한, 도 7의 상기 브릿지부(B)는, 상기 제 2 가스 충돌부(22)와 상기 제 2 가스 충돌 보조부(23)를 연결하는 부분일 수 있다. 여기서, 상기 브릿지부(B)는 도 7에 예시된 바와 같이, 4개의 직선형 브릿지부(B)일 수 있으나, 상기 브릿지부(B)의 개수는 4개에 국한되지 않고, 적어도 하나 이상 복수개가 가능하고, 직선형 이외에도 소용돌이 형태나 곡선형태 등 다양한 형태로 형성될 수 있다.
또한, 상기 제 1 확산 플레이트(10)의 브릿지부(B)와 상기 제 2 확산 플레이트(20)의 브릿지부(B)는 그 방향이 서로 엇갈리게 설치될 수 있다.
따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 가스 분사 장치(300)에 의하면, 공정 가스나 퍼지 가스 등의 상기 가스(G)가 상기 가스 유입구(1002)를 통해서 상기 가스 분사부 몸체(1) 내부의 버퍼 공간(A)으로 유입되면 상기 가스 유입구(1002)에 대향하여 설치된 상기 제 1 확산 플레이트(10)에 의해서 1차적으로 상기 제 1 확산 플레이트(10)의 외측과 내측으로 분지되어 분산될 수 있고, 이렇게 분지된 가스(G)는 상기 제 2 확산 플레이트(20)에 의해서 2차적으로 다시 상기 제 2 확산 플레이트(20)의 외측과 내측으로 분지되어 분산될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일부 또 다른 실시예들에 따른 가스 분사 장치(400)를 나타내는 단면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 또 다른 실시예들에 따른 가스 분사 장치(400)는, 상기 제 2 확산 플레이트(20)에 대향하여 설치되고, 상기 가스(G)의 흐름을 3차적으로 분산할 수 있도록 상기 제 2 확산 플레이트(20)와 상기 분사홀(N) 사이에 설치되며, 상기 연결 부재(80)와 연결되는 제 3 확산 플레이트(30)을 더 포함할 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제 3 확산 플레이트(30)은, 제 3 중심부(31)와, 제 3 가스 충돌부(32)와, 제 3 관통홀부(33) 및 도 7의 브릿지부(B)를 포함할 수 있다.
여기서, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제 3 중심부(31)는 상기 연결 부재(80)와 접촉되어 연결되는 부분일 수 있다.
또한, 상기 제 3 가스 충돌부(32)는, 상기 제 2 확산 플레이트(20)에 의해 2차 충돌된 가스와 3차 충돌하는 링형상의 부분일 수 있다.
또한, 상기 제 3 관통홀부(33)는, 상기 제 3 중심부(31)와 상기 제 3 가스 충돌부(32) 사이에 설치되고, 상기 제 3 가스 충돌부(32)와 충돌되는 가스(G)의 일부를 상기 가스 분사부 몸체(1)의 상기 분사홀(N) 방향으로 유도하는 부분일 수 있다.
또한, 도 7의 상기 브릿지부(B)는, 상기 제 3 중심부(31)와 상기 제 3 가스 충돌부(32)를 연결하는 부분일 수 있다. 여기서, 상기 브릿지부(B)는 도 7에 예시된 바와 같이, 4개의 직선형 브릿지부(B)일 수 있으나, 상기 브릿지부(B)의 개수는 4개에 국한되지 않고, 적어도 하나 이상 복수개가 가능하고, 직선형 이외에도 소용돌이 형태나 곡선형태 등 다양한 형태로 형성될 수 있다.
따라서, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 가스 분사 장치(400)에 의하면, 공정 가스나 퍼지 가스 등의 상기 가스(G)가 상기 가스 유입구(1002)를 통해서 상기 가스 분사부 몸체(1) 내부의 버퍼 공간(A)으로 유입되면 상기 가스 유입구(1002)에 대향하여 설치된 상기 제 1 확산 플레이트(10)에 의해서 1차적으로 상기 제 1 확산 플레이트(10)의 외측과 내측으로 분지되어 분산될 수 있고, 이렇게 분지된 가스(G)는 상기 제 2 확산 플레이트(20)에 의해서 2차적으로 다시 상기 제 2 확산 플레이트(20)의 외부로 분지되고, 이렇게 분지된 가스(G)는 상기 제 3 확산 플레이트(30)에 의해서 다시 3차적으로 상기 제 3 확산 플레이트(30)의 외측과 내측으로 분지되어 분산될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일부 또 다른 실시예들에 따른 가스 분사 장치(500)를 나타내는 부품 분해 사시도이고, 도 6은 도 5의 가스 분사 장치(500)의 제 1 확산 플레이트(10)을 나타내는 평면도이고, 도 7은 도 5의 가스 분사 장치(500)의 제 1 확산 플레이트(10) 및 제 3 확산 플레이트(30)를 나타내는 평면도이고, 도 8은 도 5의 가스 분사 장치(500)의 부품 조립 사시도이다.
도 5 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 또 다른 실시예들에 따른 가스 분사 장치(500)는, 상기 제 2 확산 플레이트(20)에 대향하여 설치되고, 상기 가스(G)의 흐름을 3차적으로 분산할 수 있도록 상기 제 2 확산 플레이트(20)와 상기 분사홀(N) 사이에 설치되며, 상기 연결 부재(80)와 연결되는 제 3 확산 플레이트(30)를 포함할 수 있다.
여기서, 도 5의 상기 제 1 확산 플레이트(10) 및 상기 제 3 확산 플레이트(30)의 브릿지부(B)는, 4개의 직선형 브릿지부(B)일 수 있으나, 상기 브릿지부(B)의 개수는 4개에 국한되지 않고, 적어도 하나 이상 복수개가 가능하고, 직선형 이외에도 소용돌이 형태나 곡선형태 등 다양한 형태로 형성될 수 있다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 가스(G)를 점점 넓은 범위로 분산시킬 수 있도록 상기 제 2 확산 플레이트(20) 및 상기 제 3 확산 플레이트(30)는 순서대로 최외곽부의 직경(D1)(D2)이 점점 커지는 형상일 수 있다.
따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 가스 분사 장치(500)에 의하면, 공정 가스나 퍼지 가스 등의 상기 가스(G)가 상기 가스 유입구(1002)를 통해서 상기 가스 분사부 몸체(1) 내부의 버퍼 공간(A)으로 유입되면 상기 가스 유입구(1002)에 대향하여 설치된 상기 제 1 확산 플레이트(10)에 의해서 1차적으로 상기 제 1 확산 플레이트(10)의 외측과 내측으로 분지되어 분산될 수 있고, 이렇게 분지된 가스(G)는 상기 제 2 확산 플레이트(20)에 의해서 2차적으로 다시 상기 제 2 확산 플레이트(20)의 외부로 분지되고, 이렇게 분지된 가스(G)는 상기 제 3 확산 플레이트(30)에 의해서 다시 3차적으로 상기 제 3 확산 플레이트(30)의 외측과 내측으로 분지되어 분산될 수 있다.
한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 또 다른 실시예들에 따른 가스 분사 장치(500)의 상기 연결 부재(80)는, 상기 제 1 확산 플레이트(10) 및 상기 제 2 확산 플레이트(20)을 관통하여 상기 가스 분사부 몸체(1)의 버퍼 공간(A)의 천장면(A-1)에 고정되는 축봉(81)과, 상기 축봉(81)에 의해 관통된 상기 제 1 확산 플레이트(10)와 상기 제 2 확산 플레이트(20) 및 상기 제 3 확산 플레이트(30)들 사이 사이에 각각 설치되는 스페이서(82) 및 상기 제 1 확산 플레이트(10)와 상기 제 2 확산 플레이트(20) 및 상기 스페이서(82)가 서로 헛돌지 않도록 상기 제 1 확산 플레이트(10)와 상기 스페이서(82) 또는 상기 제 2 확산 플레이트(20)와 상기 스페이서(82) 사이에 설치되고, 키 홈(85)에 키 결합되는 적어도 하나의 키 돌기(83)를 포함할 수 있다.
따라서, 상기 축봉(81)에 상기 키 돌기(83)가 상기 키 홈(85)에 키 결합되도록 상기 제 3 확산 플레이트(30)과, 상기 스페이서(82)와, 상기 제 2 확산 플레이트(20)와, 상기 스페이서(82)와, 상기 제 1 확산 플레이트(10) 및 상기 스페이서(82)를 순서대로 조립한 다음, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 축봉(81)을 상기 가스 분사부 몸체(1)의 버퍼 공간(A)의 천장면(A-1)에 견고하게 고정시킬 수 있다.
한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 가스 유입구(1002)를 통해서 상기 가스 분사부 몸체(1) 내부의 버퍼 공간(A)으로 유입되는 상기 가스(G)의 가스 투입 포인트(P1)(P2)(P3)(P4)는 상기 가스 분사 장치(500)의 상기 제 1 확산 플레이트(10)의 상기 제 1 가스 충돌부(12) 상에 위치될 수 있다.
따라서, 상기 가스 유입구(1002)를 통해서 상기 가스 분사부 몸체(1) 내부의 버퍼 공간(A)으로 유입되는 상기 가스(G)는 1차적으로 상기 제 1 확산 플레이트(10)의 상기 제 1 가스 충돌부(12)와 충돌되면서 직진성이 약화될 수 있다.
또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 확산 플레이트(10)의 상기 브릿지부(B)의 길이 방향과 상기 제 3 확산 플레이트(30)의 상기 브릿지부(B)의 길이 방향은 서로 평행하지 않고 엇갈리게 배치될수 있다. 따라서, 상기 브릿지부(B) 역시 최대한 상기 가스(G)의 직진 흐름을 방해하여 상기 가스(G)를 분산시킬 수 있다.
도 9은 본 발명의 일부 또 다른 실시예들에 따른 가스 분사 장치(600)를 나타내는 부품 조립 사시도이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 또 다른 실시예들에 따른 가스 분사 장치(600)의 제 2 확산 플레이트(50)은, 상기 연결 부재(80)와 연결되는 제 2 중심부(51)와, 상기 제 1 확산 플레이트(10)의 제 1 관통홀부(13)에 의해 유도된 상기 가스(G)가 2차 충돌하는 링형상의 제 2 가스 충돌부(52)와, 상기 제 2 중심부(51)와 상기 제 2 가스 충돌부(52) 사이에 설치되고, 상기 제 2 가스 충돌부(52)와 충돌되는 가스(G)의 일부를 상기 가스 분사부 몸체(1)의 상기 분사홀(N) 방향으로 유도하는 제 2 관통홀부(53) 및 상기 제 2 중심부(51)와 상기 제 2 가스 충돌부(52)를 연결하는 적어도 하나의 브릿지부(B)를 포함할 수 있다.
또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 또 다른 실시예들에 따른 가스 분사 장치(600)은, 상기 제 2 확산 플레이트(20)에 대향하여 설치되고, 상기 가스(G)의 흐름을 3차적으로 분산할 수 있도록 상기 제 2 확산 플레이트(20)와 상기 분사홀(N) 사이에 설치되며, 상기 연결 부재(80)와 연결되는 제 3 확산 플레이트(60)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제 2 확산 플레이트(50) 및 상기 제 3 확산 플레이트(60)는 순서대로 최외곽부의 직경(D4)(D5)이 점점 작아지는 형상일 수 있다.
따라서, 먼저 상기 제 2 확산 플레이트(50)을 이용하여 2차적으로 상기 가스(G)를 상기 가스 분사부 몸체(1)의 에지 방향으로 분산시킨 후, 상기 제 3 확산 플레이트(60)를 이용하여 차차 상기 가스(G)의 상기 가스 분사부 몸체(1)의 센터 방향의 흐름을 제어할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일부 또 다른 실시예들에 따른 가스 분사 장치(700)를 나타내는 단면도이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 또 다른 실시예들에 따른 가스 분사 장치(700)는, 상기 제 1 확산 플레이트(10)와, 상기 제 2 확산 플레이트(20)와, 상기 제 3 확산 플레이트(30)의 가스 충돌면이, 상기 가스 유입구(1002)의 방향과 수직한 수직면을 기준으로 각각 유도 각도(K1)(K2)(K3)로 경사지게 설치될 수 있다.
따라서, 상기 가스(G)는 경사진 상기 가스 충돌면과 비스듬하게 충돌되어 와류를 줄이거나 상기 가스(G)의 유속을 제어할 수 있다.
한편, 상술된 확산 플레이트들의 설치 개수나 형상이나 위치나 모양 등은 도면에 국한되지 않고, 매우 다양한 종류나 형태로 형성될 수 있다. 예컨데, 상기 확산 플레이트들의 설치 개수는 4개 이상 복수개가 설치되는 것도 가능하다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 기판 처리 장치(2000)는, 챔버(C), 상기 챔버(C)에 설치되는 기판 지지부(S), 상기 기판 지지부(S) 상에 대향 설치되는 가스 분사 장치(100)를 포함하고, 상기 가스 분사 장치(100)는, 일측에 가스 유입구(1002)가 설치되고, 타측에 분사홀(N)이 설치되는 상기 가스 분사부 몸체(1)와, 상기 분사홀(N) 방향으로 가스(G)를 공급하는 상기 가스 유입구(1002)에 대향하여 설치되고, 상기 가스(G)의 흐름을 1차적으로 분산할 수 있도록 상기 가스 유입구(1002)와 상기 분사홀(N) 사이에 설치되는 제 1 확산 플레이트(10)와, 상기 제 1 확산 플레이트(10)에 대향하여 설치되고, 상기 가스(G)의 흐름을 2차적으로 분산할 수 있도록 상기 제 1 확산 플레이트(10)와 상기 분사홀(N) 사이에 설치되는 제 2 확산 플레이트(20) 및 상기 제 1 확산 플레이트(10)와 상기 제 2 확산 플레이트(20)을 서로 연결시키는 연결 부재(80)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 챔버(C)는 내부에 기판 처리 환경을 조성할 수 있는 것으로서, 각종 게이트나 진공 라인이나 가스 공급 라인들이 연결될 수 있다.
또한, 상기 제 1 확산 플레이트(10)와, 상기 제 2 확산 플레이트(20) 및 상기 연결 부재(80)는, 도 1 내지 도 12에서 상술된 본 발명의 일부 다양한 실시예들에 따른 가스 분사 장치(100)(200)(300)(400)(500)(600)(700)들의 그것들과 그 구성이나 역할이 동일할 수 있다. 따라서, 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 기판 처리 장치(2000)는 화학 기상 증착 장비 등 각종 증착 장비나 원자층 증착 장비를 포함할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 제 1 확산 플레이트
20: 제 2 확산 플레이트
80: 연결 부재
100, 200, 300, 400, 500, 600, 700: 가스 분사 장치
N: 분사홀
1002: 가스 유입구
2000: 기판 처리 장치

Claims (15)

  1. 일측에 가스 유입구가 형성되고, 타측에 분사홀이 형성되며 내부에 가스 수용 공간이 형성되는 가스 분사부 몸체;
    상기 가스의 흐름을 1차적으로 분산할 수 있도록 상기 가스 유입구와 상기 분사홀 사이에 설치되는 제 1 확산 플레이트;
    상기 제 1 확산 플레이트에 대향하여 상기 가스의 흐름을 2차적으로 분산할 수 있도록 상기 제 1 확산 플레이트와 상기 분사홀 사이에 설치되는 제 2 확산 플레이트; 및
    상기 제 1 확산 플레이트와 상기 제 2 확산 플레이트를 서로 연결시키는 연결 부재;
    를 포함하는, 가스 분사 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 확산 플레이트는,
    상기 연결 부재와 연결되는 제 1 중심부;
    상기 가스 유입구로부터 유입된 가스가 1차 충돌하는 링형상의 제 1 가스 충돌부;
    상기 제 1 중심부와 상기 제 1 가스 충돌부 사이에 설치되고, 상기 제 1 가스 충돌부와 충돌된 가스의 일부를 상기 제 2 확산 플레이트 방향으로 유도하는 제 1 관통홀부; 및
    상기 제 1 중심부와 상기 제 1 가스 충돌부를 연결하는 적어도 하나의 브릿지부;
    를 포함하는, 가스 분사 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 확산 플레이트는,
    상기 연결 부재와 연결되는 제 2 중심부; 및
    상기 제 2 중심부와 일체를 이루고, 상기 제 1 확산 플레이트의 제 1 관통홀부에 의해 유도된 상기 가스가 2차 충돌하는 제 2 가스 충돌부;
    를 포함하는, 가스 분사 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 확산 플레이트는,
    상기 제 1 확산 플레이트의 상기 제 1 가스 충돌부와 충돌되는 가스의 다른 일부와 2차 충돌하는 링형상의 제 2 가스 충돌 보조부;
    상기 제 2 가스 충돌부와 상기 제 2 가스 충돌 보조부 사이에 설치되고, 상기 제 2 가스 충돌 보조부와 충돌되는 가스의 일부를 상기 가스 분사부의 상기 분사홀 방향으로 유도하는 제 2 관통홀부; 및
    상기 제 2 가스 충돌부와 상기 제 2 가스 충돌 보조부를 연결하는 적어도 하나의 브릿지부;를 포함하는, 가스 분사 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 확산 플레이트의 브릿지부와 상기 제 2 확산 플레이트의 브릿지부는 서로 엇갈리게 설치되는, 가스 분사 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 확산 플레이트에 대향하여 상기 가스의 흐름을 3차적으로 분산할 수 있도록 상기 제 2 확산 플레이트와 상기 분사홀 사이에 설치되며, 상기 연결 부재와 연결되는 제 3 확산 플레이트;
    을 포함하는, 가스 분사 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 3 확산 플레이트는,
    상기 연결 부재와 연결되는 제 3 중심부; 및
    상기 제 3 중심부와 일체를 이루고, 상기 제 2 확산 플레이트에 형성된 제 2 관통홀부에 의해 유도된 상기 가스가 3차 충돌하는 제 3 가스 충돌부;
    를 포함하는, 가스 분사 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 3 확산 플레이트는,
    상기 연결 부재와 연결되는 제 3 중심부;
    상기 제 2 확산 플레이트에 의해 2차 충돌된 가스와 3차 충돌하는 링형상의 제 3 가스 충돌부;
    상기 제 3 중심부와 상기 제 3 가스 충돌부 사이에 설치되고, 상기 제 3 가스 충돌부와 충돌되는 가스의 일부를 상기 가스 분사부의 상기 분사홀 방향으로 유도하는 제 3 관통홀부; 및
    상기 제 3 중심부와 상기 제 3 가스 충돌부를 연결하는 적어도 하나의 브릿지부;
    를 포함하는, 가스 분사 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 확산 플레이트 및 상기 제 3 확산 플레이트는 순서대로 최외곽부의 직경이 점점 커지는 형상인, 가스 분사 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 확산 플레이트 및 상기 제 3 확산 플레이트는 순서대로 최외곽부의 직경이 점점 작아지는 형상인, 가스 분사 장치.
  11. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 확산 플레이트는,
    상기 연결 부재와 연결되는 제 2 중심부;
    상기 제 1 확산 플레이트의 제 1 관통홀부에 의해 유도된 상기 가스가 2차 충돌하는 링형상의 제 2 가스 충돌부;
    상기 제 2 중심부와 상기 제 2 가스 충돌부 사이에 설치되고, 상기 제 2 가스 충돌부와 충돌되는 가스의 일부를 상기 가스 분사부의 상기 분사홀 방향으로 유도하는 제 2 관통홀부; 및
    상기 제 2 중심부와 상기 제 2 가스 충돌부를 연결하는 적어도 하나의 브릿지부;
    를 포함하는, 가스 분사 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 확산 플레이트 및 상기 제 2 확산 플레이트의 가스 충돌면은, 상기 가스 유입구의 방향과 수직한 수직면을 기준으로 경사지게 설치되는 것인, 가스 분사 장치.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항의 어느 한 항에 있어서,
    상기 연결 부재는,
    상기 제 1 확산 플레이트 및 상기 제 2 확산 플레이트를 관통하여 상기 가스 분사부의 버퍼 공간의 천장면에 고정되는 축봉;
    상기 축봉에 의해 관통된 상기 제 1 확산 플레이트와 상기 제 2 확산 플레이트 사이에 설치되는 스페이서; 및
    상기 제 1 확산 플레이트와 상기 제 2 확산 플레이트 및 상기 스페이서가 서로 헛돌지 않도록 상기 제 1 확산 플레이트와 상기 스페이서 또는 상기 제 2 확산 플레이트와 상기 스페이서 사이에 설치되는 적어도 하나의 키 돌기;
    를 포함하는, 가스 분사 장치.
  14. 챔버;
    상기 챔버에 설치되는 기판 지지부; 및
    상기 기판 지지부 상에 대향 설치되는 가스 분사 장치;를 포함하고,
    상기 가스 분사 장치는,
    상기 청구항 제 1 항 내지 상기 청구항 제 12 항 중 어느 한 항의 가스 분사 장치인, 기판 처리 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 연결 부재는,
    상기 제 1 확산 플레이트 및 상기 제 2 확산 플레이트를 관통하여 상기 가스 분사부의 버퍼 공간의 천장면에 고정되는 축봉;
    상기 축봉에 의해 관통된 상기 제 1 확산 플레이트와 상기 제 2 확산 플레이트 사이에 설치되는 스페이서; 및
    상기 제 1 확산 플레이트와 상기 제 2 확산 플레이트 및 상기 스페이서가 서로 헛돌지 않도록 상기 제 1 확산 플레이트와 상기 스페이서 또는 상기 제 2 확산 플레이트와 상기 스페이서 사이에 설치되는 적어도 하나의 키 돌기;
    를 포함하는, 기판 처리 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN108827892A (zh) * 2018-06-21 2018-11-16 芜湖市金马电子信息有限责任公司 一种用于食品安全检测的干式分析装置

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