KR20160051538A - 가스 분사 노즐 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가스 분사 노즐에 관한 것으로서, 가스를 공급하는 가스공급관; 및 상기 가스공급관으로부터 공급되는 가스를 분사하는 가스분사헤더;를 포함하고, 상기 가스분사헤더는, 내부공간을 갖는 하우징; 및 상기 하우징에 일 방향으로 배열되는 복수의 분사공;을 포함하고, 상기 내부공간에서 상기 분사공의 배열방향에 수직한 단면적을 내부공간의 기준 단면적이라 하고, 상기 분사공에서 가스의 유동방향에 수직한 단면적을 분사공의 기준 단면적이라 할 때, 상기 분사공은 상기 내부공간의 기준 단면적이 상기 분사공의 기준 단면적의 합보다 크거나 같게 형성될 수 있다. 또한, 유로공을 갖는 격벽부를 가스분사헤더의 내부공간에 구비할 수 있다. 이에 의하여, 가스를 균일하게 분사할 수 있다.

Description

가스 분사 노즐{GAS SPRAY NOZZZLE}
본 발명은 가스 분사 노즐에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 분사공으로 가스를 균일하게 분사할 수 있도록 한 가스 분사 노즐에 관한 것이다.
일반적으로, 박막을 증착하는 방법으로는 물리적인 충돌을 이용하는 물리기상증착법(physical vapor deposition, PVD)과 화학반응을 이용하는 화학기상증착법(chemical vapor deposition, CVD)으로 나누어진다.
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 패턴의 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.
상기한 바와 같이 CVD 장치, MOCVD 장치는 챔버 내로 반응가스를 공급하기 위한 가스 분사 노즐을 구비한다.
도 1은 종래의 가스 분사 노즐을 도시한 사시도이다.
첨부된 도 1을 참고하면, 가스 분사 노즐은, 복수의 분사공(H5)이 형성된 가스분사헤더(2)의 중앙에 가스공급관(1)이 연결되어 상기 가스공급관(1)을 통해 상기 가스분사헤더(2) 내부로 공급된 가스를 복수의 분사공(H5)을 통해 분사하여 챔버 내로 가스를 공급하고 있다.
그러나, 상기 가스 분사 노즐은 상기 가스분사헤더(2)의 중앙에 연결된 가스공급관(1)과 분사공(H5)의 거리에 따라 각 분사공(H5)의 분사 압력에 차이가 있어 복수의 분사공(H5)에서 가스가 불균일하게 분사되는 문제점이 있었다. 이에 따라, 상기 가스 분사 노즐이 기상 증착 장치에 적용될 경우, 웨이퍼 표면에 증착 및 성장되는 박막의 균일도와 품질이 저하되고, 불량률이 높아지며, 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은, 가스를 균일하게 분사할 수 있는 가스 분사 노즐을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명은, 상기한 바와 같은 목적 달성을 위해, 가스를 공급하는 가스공급관 및 상기 가스공급관으로부터 공급되는 가스를 분사하는 가스분사헤더를 포함하고, 상기 가스분사헤더는, 내부공간을 갖는 하우징 및 상기 하우징에 일 방향으로 배열되는 복수의 분사공을 포함하며, 상기 내부공간에서 상기 분사공의 배열방향에 수직한 단면적을 내부공간의 기준 단면적이라 하고, 상기 분사공에서 가스의 유동방향에 수직한 단면적을 분사공의 기준 단면적이라 할 때, 상기 분사공은 상기 내부공간의 기준 단면적이 상기 분사공의 기준 단면적의 합보다 크거나 같게 형성되는 가스 분사 노즐을 제공한다.
상기 하우징은, 상기 가스공급관과 연통되는 입구벽부, 상기 입구벽부에 대향되고 상기 분사공이 형성되는 출구벽부 및 상기 입구벽부와 상기 출구벽부 사이에 형성되고, 상기 내부공간을 적어도 둘 이상의 공간으로 구획하는 격벽부를 포함할 수 있다.
상기 격벽부는 하나 또는 복수의 격벽으로 형성될 수 있다.
상기 격벽부는 상기 입구벽부 측으로부터 상기 출구벽부 측으로 차례대로 배열되는 제1 내지 제n 균일도증대격벽;을 포함하고, 상기 제1 내지 제n 균일도증대격벽에는 각 균일도증대격벽의 상류 공간과 하류 공간을 연통시키는 유로공이 형성될 수 있다.
상기 제n 균일도증대격벽과 상기 출구벽부 사이 공간을 제n+1 공간이라 하고, 상기 제n+1 공간에서 상기 분사공의 배열방향에 수직한 단면적을 제n+1 공간의 기준 단면적이라 할 때, 상기 분사공은 상기 제n+1 공간의 기준 단면적이 상기 분사공의 기준 단면적의 합보다 크거나 같게 형성될 수 있다.
상기 제1 내지 제n 균일도증대격벽 중 임의의 균일도증대격벽을 제m 균일도증대격벽이라 하고, 상기 제m 균일도증대격벽에 형성되는 복수의 유로공을 제m 유로공이라 하고, 상기 제m 균일도증대격벽의 상류 공간을 제m 공간이라 하고, 상기 제m 공간에서 상기 제m 유로공의 배열방향에 수직한 단면적을 제m 공간의 기준 단면적이라 하며, 상기 제m 유로공에서 가스의 유동방향에 수직한 단면적을 제m 유로공의 기준 단면적이라 할 때, 상기 유로공은 상기 제m 공간의 기준 단면적이 상기 제m 유로공의 기준 단면적의 합보다 크거나 같게 형성될 수 있다.
상기 입구벽부에는 상기 가스공급관에 연통되는 유입공이 형성되고, 상기 제1 균일도증대격벽의 유로공은 상기 유입공보다 개수가 많게 형성되고, 상기 제2 내지 제n 균일도증대격벽 중 임의의 균일도증대격벽의 유로공은 그 임의의 균일도증대격벽의 상류 공간 측 균일도증대격벽의 유로공보다 개수가 많게 형성되며, 상기 분사공은 상기 제n 균일도증대격벽의 유로공보다 개수가 많게 형성될 수 있다.
상기 제1 내지 제n 균일도증대격벽은 가스의 진행방향을 따라 각 균일도증대격벽 사이 거리가 증가되게 형성되고, 상기 제1 균일도증대격벽은 상기 제2 균일도증대격벽까지의 거리가 상기 입구벽부까지의 거리보다 길게 형성되고, 상기 제n 균일도증대격벽은 상기 출구벽부까지의 거리가 상기 제n-1 균일도증대격벽까지의 거리보다 길게 형성될 수 있다.
상기 분사공으로 분사된 가스와 접촉되는 물체를 분사대상이라 할 때, 상기 출구벽부는 상기 분사대상까지의 거리가 상기 제n 균일도증대격벽까지의 거리보다 길게 형성될 수 있다.
상기 입구벽부에는 상기 가스공급관에 연통되는 유입공이 형성되고, 상기 유입공은 상기 제1 균일도증대격벽의 유로공 사이 사이에 대향되게 형성되고, 상기 제1 내지 제n-1 균일도증대격벽 중 임의의 균일도증대격벽의 유로공은 그 임의의 균일도증대격벽의 하류 공간 측 균일도증대격벽의 유로공 사이 사이에 대향되게 형성되고, 상기 제n 균일도증대격벽의 유로공은 상기 분사공 사이 사이에 대향되게 형성될 수 있다.
상기 유입공은 상기 제1 균일도증대격벽의 유로공 중 인접한 두 유로공까지의 거리가 서로 동일하게 형성되고, 상기 제1 내지 제n-1 균일도증대격벽 중 임의의 균일도증대격벽의 유로공은 그 임의의 균일도증대격벽의 하류 공간 측 균일도증대격벽의 유로공 중 인접한 두 유로공까지의 거리가 서로 동일하게 형성되고, 상기 제n 균일도증대격벽의 유로공은 상기 분사공 중 인접한 두 분사공까지의 거리가 서로 동일하게 형성될 수 있다.
상기 분사공으로 분사된 가스와 접촉되는 물체를 분사대상이라 할 때, 상기 출구벽부는 상기 분사공과 상기 분사대상 사이 거리가 일정하게 형성되고, 상기 격벽부는 상기 출구벽부에 평행하게 형성될 수 있다.
상기 가스분사헤더는 상기 분사공이 형성된 분사면의 외주부로부터 분사방향으로 연장된 가이드부가 형성될 수 있다.
또한, 본 발명은, 가스를 공급하는 가스공급관 및 상기 가스공급관으로부터 공급되는 가스를 분사하는 가스분사헤더를 포함하고, 상기 가스분사헤더는, 상기 가스공급관과 연통되는 입구벽부, 상기 입구벽부에 대향되고 복수의 분사공이 형성되는 출구벽부 및 상기 입구벽부와 상기 출구벽부 사이에 형성되는 격벽부를 포함하고, 상기 격벽부에는 그 격벽부의 상류 공간과 하류 공간을 연통시키는 복수의 유로공이 형성되고, 상기 상류 공간에서 상기 유로공의 배열방향에 수직한 단면적을 상류 공간의 기준 단면적이라 하고, 상기 유로공에서 가스의 유동방향에 수직한 단면적을 유로공의 기준 단면적이라 할 때, 상기 유로공은 상기 상류 공간의 기준 단면적이 상기 유로공의 기준 단면적의 합보다 크거나 같게 형성되는 가스 분사 노즐을 제공한다.
본 발명에 의한 가스 분사 노즐은, 가스분사헤더의 내부공간의 기준 단면적이 분사공의 기준 단면적의 합보다 크거나 같게 형성됨으로써, 가스를 균일하게 분사할 수 있다. 또한, 유로공을 갖는 격벽부를 가스분사헤더의 내부공간에 구비함으로써, 가스를 더욱 균일하게 분사할 수 있다. 이에 따라, 가스 분사 노즐이 기상 증착 장치에 적용될 경우, 웨이퍼 표면에 증착 및 성장되는 박막의 균일도와 품질을 향상시키고, 불량률을 줄여, 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래의 가스 분사 노즐을 도시한 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 분사 노즐을 도시한 사시도,
도 3은 도 2의 Ⅰ-Ⅰ선 단면도,
도 4는 도 2의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가스 분사 노즐을 도시한 사시도,
도 6은 도 5의 Ⅲ-Ⅲ선 단면도,
도 7은 도 5의 Ⅳ-Ⅳ선 단면도이다.
이하, 본 발명에 의한 가스 분사 노즐을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 분사 노즐을 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2의 Ⅰ-Ⅰ선 단면도이고, 도 4는 도 2의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도이다.
첨부된 도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 분사 노즐은, 가스를 공급하는 가스공급관(1) 및 상기 가스공급관(1)으로부터 공급되는 가스를 분사하는 가스분사헤더(2)를 포함할 수 있다.
상기 가스공급관(1)은 가스를 별도의 가스공급장치(미도시)로부터 상기 가스분사헤더(2)로 안내할 수 있다. 여기서, 본 실시예의 경우, 상기 가스공급관(1)은 도 2에 도시된 바와 같이 상기 가스분사헤더(2)에 수직한 방향으로 장착되나 다른 실시예가 있을 수 있다. 예를 들어, 상기 가스분사헤더(2)의 다른 측면에 연결될 수도 있다.
상기 가스분사헤더(2)는 내부공간(V)을 갖는 하우징(21) 및 그 하우징(21)에 형성되는 유입공(H1)과 분사공(H5)을 포함할 수 있다.
상기 하우징(21)은, 상기 가스공급관(1)과 연통되는 입구벽부(211), 상기 입구벽부(211)에 대향되고 가스가 분사되는 출구벽부(212), 상기 입구벽부(211)의 일단부와 상기 출구벽부(212)의 일단부를 잇는 제1 측벽부(213), 상기 입구벽부(211)의 타단부와 상기 출구벽부(212)의 타단부를 잇는 제2 측벽부(214), 상기 입구벽부(211)와 상기 출구벽부(212) 사이에서 상기 입구벽부(211)와 상기 출구벽부(212)에 평행하게 형성되는 격벽부(215), 상기 입구벽부(211), 상기 출구벽부(212), 상기 제1 측벽부(213), 상기 제2 측벽부(214) 및 상기 격벽부(215)의 저부와 상부를 각각 복개하는 기저벽부(216) 및 상벽부(217)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 입구벽부(211), 상기 출구벽부(212), 상기 기저벽부(216) 및 상기 상벽부(217)는 서로 절곡되지 않게 연결되고, 상기 제1 측벽부(213), 상기 제2 측벽부(214), 상기 격벽부(215)는 각각 원판평으로 형성되어, 상기 하우징(21)이 원통형으로 형성될 수 있다.
상기 입구벽부(211)에는 상기 가스공급관(1)에 연통되는 상기 유입공(H1)이 형성될 수 있다.
상기 유입공(H1)은 후술할 복수의 제1 유로공(H2)까지의 거리가 일정하도록 상기 입구벽부(211)의 중단부 측에 형성되는 것이 바람직할 수 있다.
상기 격벽부(215)는 상기 입구벽부(211)와 상기 출구벽부(212) 사이에 형성되고, 상기 가스분사헤더(2)의 내부공간(V)(상기 입구벽부(211), 상기 출구벽부(212), 상기 제1 측벽부(213), 상기 제2 측벽부(214), 상기 기저벽부(216) 및 상기 상벽부(217)가 이루는 공간)을 복수의 공간으로 구획하도록 형성될 수 있다.
상기 격벽부(215)는 상기 가스공급관(1)으로부터 공급되는 가스의 균일도를 단계적으로 향상시켜 상기 분사공(H5)으로부터 분사되는 반응가스의 균일도를 더욱 향상시키도록 형성될 수 있다.
더욱 구체적으로, 상기 격벽부(215)는, 상기 입구벽부(211)와 상기 출구벽부(212)를 가로지르는 방향을 따라 배열되는 제1 균일도증대격벽(2151), 제2 균일도증대격벽(2152) 및 제3 균일도증대격벽(2153)을 포함하고, 상기 가스공급관(1)으로부터 공급되는 가스가 상기 제1 균일도증대격벽(2151), 상기 제2 균일도증대격벽(2152) 및 상기 제3 균일도증대격벽(2153)을 순차적으로 통과하여 균일도가 단계적으로 향상되도록 형성될 수 있다. 여기서, 본 실시예의 경우 세 개의 균일도증대격벽(2151, 2152, 2153)을 구비하였으나, 상기 균일도증대격벽의 개수는 적절히 조절될 수 있다. 다만, 상기 균일도증대격벽의 개수가 많을수록 크기 측면에서는 불리하나, 균일도 향상 측면에서는 유리할 수 있다.
상기 제1 균일도증대격벽(2151)은 외주부가 상기 제1 측벽부(213), 상기 제2 측벽부(214), 상기 기저벽부(216) 및 상기 상벽부(217)에 연결되게 형성될 수 있다.
그리고, 상기 제1 균일도증대격벽(2151)은 그 제1 균일도증대격벽(2151)의 상류공간(이하, 제1 공간)(V1)으로부터 그 제1 균일도증대격벽(2151)의 하류공간(상기 제2 균일도증대격벽(2152)의 상류공간)(이하, 제2 공간)(V2)으로 이동되는 가스의 균일도를 향상시키기 위해 그 제1 균일도증대격벽(2151)과 상기 제2 균일도증대격벽(2152) 사이 거리(L2)가 그 제1 균일도증대격벽(2151)과 상기 입구벽부(211) 사이 거리(L1)보다 더 길게 형성될 수 있다. 여기서, 격벽과 격벽 사이 거리는 가스의 분사방향 거리일 수 있다.
상기 제1 균일도증대격벽(2151)에는 상기 제1 공간(V1)과 상기 제2 공간(V2)을 연통시키는 제1 유로공(H2)이 형성될 수 있다.
상기 제1 유로공(H2)은 그 제1 유로공(H2)을 통과하는 가스의 균일도를 향상시키도록 사전에 결정된 개수, 사전에 결정된 위치 및 사전에 결정된 크기로 형성될 수 있다.
상기 제1 유로공(H2)은 상기 유입공(H1)보다 개수가 많거나 같게 형성될 수 있다. 여기서, 상기 제1 유로공(H2)의 개수는 그 제1 유로공(H2)을 통과하는 반응가스의 균일도를 효과적이고 효율적으로 향상시키도록 상기 유입공(H1)보다 두 배 많게 형성되는 것이 바람직할 수 있다.
상기 제1 유로공(H2)은 일 방향으로 배열될 수 있다.
그리고, 상기 제1 유로공(H2)은 임의의 제1 유로공(H2)으로부터 상기 유입공(H1)까지의 거리가 일정하도록 형성될 수 있다. 더욱 구체적으로, 본 실시예를 참조하면, 상기 제1 유로공(H2)은 두 개로 형성될 수 있다. 즉, 상기 제1 유로공(H2)은 상기 제1 균일도증대격벽(2151)의 길이방향 중심으로부터 상기 제1 균일도증대격벽(2151)의 일단부 측으로 사전에 결정된 거리만큼 이격 형성되는 제1-1 유로공(H21) 및 상기 제1 균일도증대격벽(2151)의 길이방향 중심을 기준으로 상기 제1-1 유로공(H21)에 대칭되게 형성되는 제1-2 유로공(H22)을 포함할 수 있다. 상기 제1 유로공(H2)은 상기 제1-1 유로공(H21)과 상기 유입공(H1) 사이 거리, 상기 제1-2 유로공(H22)과 상기 유입공(H1) 사이 거리가 동등 수준이 되도록 형성될 수 있다.
상기 제1 유로공(H2)은 상기 제1 공간(V1)의 기준 단면적이 상기 제1 유로공(H2)의 기준 단면적 합보다 크거나 같게 형성될 수 있다. 여기서, 상기 제1 공간(V1)의 기준 단면적은 가스의 진행방향(상기 입구벽부(211)와 상기 제1 균일도증대격벽(2151)을 가로지르는 방향)에 평행하고, 상기 제1 유로공(H2)의 배열방향에 수직한 단면적으로서, 상기 제1 측벽부(213)와 상기 제2 측벽부(214)에 평행한 단면적을 지칭한다. 그리고, 상기 제1 유로공(H2)의 기준 단면적 합은 각 제1 유로공(H2)의 기준 단면적을 합한 것을 지칭하며, 각 제1 유로공(H2)의 기준 단면적은 그 제1 유로공(H2)을 통과하는 가스의 유동방향에 수직한 단면적을 지칭한다.
상기 제2 균일도증대격벽(2152)은 상기 제1 균일도증대격벽(2151)과 동일한 원리로 형성될 수 있다.
즉, 상기 제2 균일도증대격벽(2152)은 외주부가 상기 제1 측벽부(213), 상기 제2 측벽부(214), 상기 기저벽부(216) 및 상기 상벽부(217)에 연결되게 형성될 수 있다.
그리고, 상기 제2 균일도증대격벽(2152)은 상기 제2 공간(V2)으로부터 그 제2 균일도증대격벽(2152)의 하류공간(상기 제3 균일도증대격벽(2153)의 상류공간)(이하, 제3 공간)(V3)으로 이동되는 가스의 균일도를 향상시키기 위해 그 제2 균일도증대격벽(2152)과 상기 제3 균일도증대격벽(2153) 사이 거리(L3)가 그 제2 균일도증대격벽(2152)과 상기 제1 균일도증대격벽(2151) 사이 거리(L2)보다 더 길게 형성될 수 있다.
상기 제2 균일도증대격벽(2152)에는 상기 제2 공간(V2)과 상기 제3 공간(V3)을 연통시키는 제2 유로공(H3)이 형성될 수 있다.
상기 제2 유로공(H3)은 그 제2 유로공(H3)을 통과하는 가스의 균일도를 향상시키도록 사전에 결정된 개수, 사전에 결정된 위치 및 사전에 결정된 크기로 형성될 수 있다.
상기 제2 유로공(H3)은 상기 제1 유로공(H2)보다 개수가 많게 형성될 수 있다. 여기서, 상기 제2 유로공(H3)의 개수는 그 제2 유로공(H3)을 통과하는 반응가스의 균일도를 효과적이고 효율적으로 향상시키도록 상기 제1 유로공(H2)보다 두 배 많게 형성되는 것이 바람직할 수 있다.
상기 제2 유로공(H3)은 일 방향으로 배열될 수 있다.
그리고, 상기 제2 유로공(H3)은 임의의 제2 유로공(H3)으로부터 그 임의의 제2 유로공(H3)에 인접한 제1 유로공(H2)까지의 거리가 일정하도록 형성될 수 있다. 더욱 구체적으로, 본 실시예를 참조하면, 상기 제2 유로공(H3)은 네 개로 형성될 수 있다. 즉, 상기 제2 유로공(H3)은 상기 제2 균일도증대격벽(2152)의 일단부 측에 형성되는 제2-1 유로공(H31), 상기 제2-1 유로공(H31)을 기준으로 상기 제2 균일도증대격벽(2152)의 타단부 측에 형성되는 제2-2 유로공(H32), 상기 제2-2 유로공(H32)을 기준으로 상기 제2-1 유로공(H31)의 반대측에 형성되는 제2-3 유로공(H33) 및 상기 제2-3 유로공(H33)을 기준으로 상기 제2-2 유로공(H32)의 반대측에 형성되는 제2-4 유로공(H34)을 포함할 수 있다. 상기 제2-1 내지 제2-4 유로공(H31 내지 H34)은 상기 제2 균일도증대격벽(2152)의 길이방향을 따라 등간격으로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제2 유로공(H3)은 상기 제2-1 유로공(H31)과 상기 제1-1 유로공(H21) 사이 거리, 상기 제2-2 유로공(H32)과 상기 제1-1 유로공(H21) 사이 거리, 상기 제2-3 유로공(H33)과 상기 제1-2 유로공(H22) 사이 거리 및 상기 제2-4 유로공(H34)과 상기 제1-2 유로공(H22) 사이 거리가 동등 수준이 되도록 형성될 수 있다.
상기 제2 유로공(H3)은 상기 제2 공간(V2)의 기준 단면적이 상기 제2 유로공(H3)의 기준 단면적 합보다 크거나 같게 형성될 수 있다. 여기서, 상기 제2 공간(V2)의 기준 단면적은 가스의 진행방향(상기 제1 균일도증대격벽(2151)과 상기 제2 균일도증대격벽(2152)을 가로지르는 방향)에 평행하고, 상기 제2 유로공(H3)의 배열방향에 수직한 단면적으로서, 상기 제1 측벽부(213)와 상기 제2 측벽부(214)에 평행한 단면적을 지칭한다. 그리고, 상기 제2 유로공(H3)의 기준 단면적 합은 각 제2 유로공(H3)의 기준 단면적을 합한 것을 지칭하며, 각 제2 유로공(H3)의 기준 단면적은 그 제2 유로공(H3)을 통과하는 가스의 유동방향에 수직한 단면적을 지칭한다.
상기 제3 균일도증대격벽(2153)은 상기 제2 균일도증대격벽(2152)과 동일한 원리로 형성될 수 있다.
즉, 상기 제3 균일도증대격벽(2153)은 외주부가 상기 제1 측벽부(213), 상기 제2 측벽부(214), 상기 기저벽부(216) 및 상기 상벽부(217)에 연결되게 형성될 수 있다.
그리고, 상기 제3 균일도증대격벽(2153)은 상기 제3 공간(V3)으로부터 그 제3 균일도증대격벽(2153)의 하류공간(상기 출구벽부(212)의 상류공간)(이하, 제4 공간)(V4)으로 이동되는 가스의 균일도를 향상시키기 위해 그 제3 균일도증대격벽(2153)과 상기 출구벽부(212) 사이 거리(L4)가 그 제3 균일도증대격벽(2153)과 상기 제2 균일도증대격벽(2152) 사이 거리(L3)보다 더 길게 형성될 수 있다. 여기서, 상기 가스분사헤더(2)는 상기 제1 공간(V1), 상기 제2 공간(V2), 상기 제3 공간(V3) 및 상기 제4 공간(V4)이 상기 입구벽부(211)로부터 상기 출구벽부(212) 측으로 갈수록 점차 커지도록 형성될 수 있다.
상기 제3 균일도증대격벽(2153)에는 상기 제3 공간(V3)과 상기 제4 공간(V4)을 연통시키는 제3 유로공(H4)이 형성될 수 있다.
상기 제3 유로공(H4)은 그 제3 유로공(H4)을 통과하는 가스의 균일도를 향상시키도록 사전에 결정된 개수, 사전에 결정된 위치 및 사전에 결정된 크기로 형성될 수 있다.
상기 제3 유로공(H4)은 상기 제2 유로공(H3)보다 개수가 많게 형성될 수 있다. 여기서, 상기 제3 유로공(H4)의 개수는 그 제3 유로공(H4)을 통과하는 가스의 균일도를 효과적이고 효율적으로 향상시키도록 상기 제2 유로공(H3)보다 두 배 많게 형성되는 것이 바람직할 수 있다.
상기 제3 유로공(H4)은 일 방향으로 배열될 수 있다.
그리고, 상기 제3 유로공(H4)은 임의의 제3 유로공(H4)으로부터 그 임의의 제3 유로공(H4)에 인접한 제2 유로공(H3)까지의 거리가 일정하도록 형성될 수 있다. 상세한 설명은 상기 제2 유로공(H3)과 유사하므로 생략하기로 한다.
상기 제3 유로공(H4)은 상기 제3 공간(V3)의 기준 단면적이 상기 제3 유로공(H4)의 기준 단면적 합보다 크거나 같게 형성될 수 있다. 여기서, 상기 제3 공간(V3)의 기준 단면적은 상기 반응가스의 진행방향(상기 제2 균일도증대격벽(2152)과 상기 제3 균일도증대격벽(2153)을 가로지르는 방향)에 평행하고, 상기 제3 유로공(H4)의 배열방향에 수직한 단면적으로서, 상기 제1 측벽부(213)와 상기 제2 측벽부(214)에 평행한 단면적을 지칭한다. 그리고, 상기 제3 유로공(H4)의 기준 단면적 합은 각 제3 유로공(H4)의 기준 단면적을 합한 것을 지칭하며, 각 제3 유로공(H4)의 기준 단면적은 그 제3 유로공(H4)을 통과하는 가스의 유동방향에 수직한 단면적을 지칭한다.
상기 출구벽부(212)는 그 출구벽부(212)로부터 분사대상(미도시)까지의 거리가 일정하도록 형성될 수 있다. 여기서, 분사대상(미도시)은 상기 분사공(H5)으로 분사된 가스와 접촉되는 물체를 지칭한다.
그리고, 상기 출구벽부(212)는 그 출구벽부(212)로부터 분사되는 가스의 균일도를 향상시키기 위해 그 출구벽부(212)와 상기 분사대상(미도시) 사이 거리가 그 출구벽부(212)와 상기 제3 균일도증대격벽(2153) 사이 거리(L4)보다 더 길게 형성될 수 있다.
상기 출구벽부(212)에는 상기 제4 공간(V4)과 그 출구벽부(212)의 하류공간(상기 가스분사노즐의 외부)(이하, 제5 공간)(V5)을 연통시키는 상기 분사공(H5)이 형성될 수 있다. 즉, 상기 출구벽부(212)에는 상기 분사대상(미도시) 측으로 가스를 분사하는 상기 분사공(H5)이 형성될 수 있다.
상기 분사공(H5)은 그 분사공(H5)을 통과하는 가스의 균일도를 향상시키도록 사전에 결정된 개수, 사전에 결정된 위치 및 사전에 결정된 크기로 형성될 수 있다.
상기 분사공(H5)은 상기 제3 유로공(H4)보다 개수가 많게 형성될 수 있다. 여기서, 상기 분사공(H5)의 개수는 그 분사공(H5)을 통과하는 반응가스의 균일도를 효과적이고 효율적으로 향상시키도록 상기 제3 유로공(H4)보다 두 배 많게 형성되는 것이 바람직할 수 있다.
상기 분사공(H5)은 일 방향으로 배열될 수 있다.
그리고, 상기 분사공(H5)은 임의의 분사공(H5)으로부터 그 임의의 분사공(H5)에 인접한 제3 유로공(H4)까지의 거리가 일정하도록 형성될 수 있다. 상세한 설명은 상기 제2 유로공(H3)과 유사하므로 생략하기로 한다.
상기 분사공(H5)은 상기 제4 공간(V4)의 기준 단면적이 상기 분사공(H5)의 기준 단면적 합보다 크거나 같게 형성될 수 있다. 여기서, 상기 제4 공간(V4)의 기준 단면적은 상기 가스의 진행방향(상기 제3 균일도증대격벽(2153)와 상기 출구벽부(212)를 가로지르는 방향)에 평행하고, 상기 분사공(H5)의 배열방향에 수직한 단면적으로서, 상기 제1 측벽부(213)와 상기 제2 측벽부(214)에 평행한 단면적을 지칭한다. 그리고, 상기 분사공(H5)의 기준 단면적 합은 각 분사공(H5)의 기준 단면적을 합한 것을 지칭하며, 각 분사공(H5)의 기준 단면적은 그 분사공(H5)을 통과하는 가스의 유동방향에 수직한 단면적을 지칭한다.
그리고, 상기 분사공(H5)은 상기 하우징(21) 내부공간(V)의 기준 단면적이 상기 분사공(H5)의 기준 단면적 합보다 크거나 같게 형성될 수 있다. 여기서, 상기 하우징(21) 내부공간(V)의 기준 단면적은 가스의 진행방향(상기 입구벽부(211)와 상기 출구벽부(212)를 가로지르는 방향)에 평행하고, 상기 분사공(H5)의 배열방향에 수직한 단면적으로서, 상기 제1 측벽부(213)와 상기 제2 측벽부(214)에 평행한 단면적을 지칭한다. 그리고, 상기 제1 내지 제4 공간(V4)의 기준 단면적을 합한 값일 수 있다.
이하, 본 실시예에 따른 가스 분사 노즐의 작용효과에 대해 설명한다.
즉, 본 발명에 의한 가스 분사 노즐은, 가스분사헤더(2)(더욱 상세히는, 하우징(21)) 내부공간(V)의 기준 단면적이 분사공(H5)의 기준 단면적의 합보다 크거나 같게 형성됨으로써, 가스를 상기 분사대상(미도시) 측으로 균일하게 분사할 수 있다.
또한, 유로공을 갖는 격벽부(215)를 가스분사헤더(2)의 내부공간(V)에 구비함으로써, 가스를 더욱 균일하게 분사할 수 있다. 여기서, 상기 격벽부(215)는, 상기 가스공급관(1)으로 공급되는 가스의 균일도를 단계적으로 향상시켜 상기 분사공(H5)으로부터 분사되는 가스의 균일도를 더욱 증가시킬 수 있다.
이에 따라, 가스 분사 노즐이 기상 증착 장치에 적용될 경우, 웨이퍼 표면에 증착 및 성장되는 박막의 균일도와 품질을 향상시키고, 불량률을 줄여, 생산성을 향상시킬 수 있다.
한편, 전술한 실시예의 경우, 상기 가스분사헤더(2)는 원통형으로 형성되나, 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 다른 실시예가 있을 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가스 분사 노즐을 도시한 사시도이고, 도 6은 도 5의 Ⅲ-Ⅲ선 단면도이고, 도 7은 도 5의 Ⅳ-Ⅳ선 단면도이다.
첨부된 도 5 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 가스 분사 노즐은, 상기 출구벽부(212)가 곡면(원호형)으로 형성되고, 상기 입구벽부(211), 상기 격벽부(215)가 상기 출구벽부(212)에 평행한 곡면(원호형)으로 형성되며, 상기 기저벽부(216)와 상기 상벽부(217)가 평평한 판형으로 형성될 수 있다.
본 실시예에 따른 구성과 작용효과는 전술한 실시예와 대동소이할 수 있다.
다만, 본 실시예의 경우 상기 분사대상(O)이 원판형으로 형성될 때 상기 출구벽부(212)로부터 원판형의 상기 분사대상(0)까지의 거리가 일정하게 형성될 수 있다. 즉, 통상적으로 서셉터가 원판형으로 형성되는 화학 기상 장치에 적용되는 가스 분사 노즐은 본 실시예와 같이 상기 출구벽부(212)가 원호형으로 형성됨에 따라 상기 출구벽부(212)와 상기 서셉터(분사대상(O)) 사이 거리(L5)가 일정하게 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 화학 기상 증착 장치에서 증착 및 성장되는 박막의 균일도와 품질을 더욱 향상시키고, 불량률을 줄여, 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시예의 경우, 상기 기저벽부(216), 상기 제1 측벽부(213), 상기 제2 측벽부(214) 및 상기 상벽부(217)는 상기 출구벽부(212)를 기준으로 상기 입구벽부(211)의 반대측으로 상기 출구벽부(212)보다 더 돌출되게 형성될 수 있다. 즉, 상기 출구벽부(212)의 외주부로부터 가스의 분사방향으로 연장된 가이드부(G)가 형성될 수 있다.
상기 가이드부(G)는 상기 가스 분사 노즐의 외부 유체 흐름에 의해 상기 분사공(H5)으로부터 분사되는 가스의 흐름이 불규칙적으로 변하는 것을 방지할 수 있다.
1: 가스공급관 2: 가스분사헤더
21: 하우징 211: 입구벽부
212: 출구벽부 213: 제1 측벽부
214: 제2 측벽부 215: 격벽부
216: 기저벽부 217: 상벽부
2151: 제1 균일도증대격벽 2152: 제2 균일도증대격벽
2153: 제3 균일도증대격벽 H1: 유입공
H2: 제1 유로공 H3: 제2 유로공
H4: 제3 유로공 H5: 분사공
0: 분사대상 V: 내부공간
V1: 제1 공간 V2: 제2 공간
V3: 제3 공간 V4: 제4 공간
V5: 제5 공간

Claims (14)

  1. 가스를 공급하는 가스공급관; 및
    상기 가스공급관으로부터 공급되는 가스를 분사하는 가스분사헤더;를 포함하고,
    상기 가스분사헤더는,
    내부공간을 갖는 하우징; 및
    상기 하우징에 일 방향으로 배열되는 복수의 분사공;을 포함하고,
    상기 내부공간에서 상기 분사공의 배열방향에 수직한 단면적을 내부공간의 기준 단면적이라 하고,
    상기 분사공에서 가스의 유동방향에 수직한 단면적을 분사공의 기준 단면적이라 할 때,
    상기 분사공은 상기 내부공간의 기준 단면적이 상기 분사공의 기준 단면적의 합보다 크거나 같게 형성되는 가스 분사 노즐.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하우징은,
    상기 가스공급관과 연통되는 입구벽부;
    상기 입구벽부에 대향되고 상기 분사공이 형성되는 출구벽부; 및
    상기 입구벽부와 상기 출구벽부 사이에 형성되고, 상기 내부공간을 적어도 둘 이상의 공간으로 구획하는 격벽부;를 포함하는 가스 분사 노즐.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 격벽부는 하나 또는 복수의 격벽으로 형성되는 가스 분사 노즐.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 격벽부는 상기 입구벽부 측으로부터 상기 출구벽부 측으로 차례대로 배열되는 제1 내지 제n 균일도증대격벽;을 포함하고,
    상기 제1 내지 제n 균일도증대격벽에는 각 균일도증대격벽의 상류 공간과 하류 공간을 연통시키는 유로공이 형성되는 가스 분사 노즐.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제n 균일도증대격벽과 상기 출구벽부 사이 공간을 제n+1 공간이라 하고,
    상기 제n+1 공간에서 상기 분사공의 배열방향에 수직한 단면적을 제n+1 공간의 기준 단면적이라 할 때,
    상기 분사공은 상기 제n+1 공간의 기준 단면적이 상기 분사공의 기준 단면적의 합보다 크거나 같게 형성되는 가스 분사 노즐.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 내지 제n 균일도증대격벽 중 임의의 균일도증대격벽을 제m 균일도증대격벽이라 하고,
    상기 제m 균일도증대격벽에 형성되는 복수의 유로공을 제m 유로공이라 하고,
    상기 제m 균일도증대격벽의 상류 공간을 제m 공간이라 하고,
    상기 제m 공간에서 상기 제m 유로공의 배열방향에 수직한 단면적을 제m 공간의 기준 단면적이라 하며,
    상기 제m 유로공에서 가스의 유동방향에 수직한 단면적을 제m 유로공의 기준 단면적이라 할 때,
    상기 유로공은 상기 제m 공간의 기준 단면적이 상기 제m 유로공의 기준 단면적의 합보다 크거나 같게 형성되는 가스 분사 노즐.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 입구벽부에는 상기 가스공급관에 연통되는 유입공이 형성되고,
    상기 제1 균일도증대격벽의 유로공은 상기 유입공보다 개수가 많게 형성되고,
    상기 제2 내지 제n 균일도증대격벽 중 임의의 균일도증대격벽의 유로공은 그 임의의 균일도증대격벽의 상류 공간 측 균일도증대격벽의 유로공보다 개수가 많게 형성되며,
    상기 분사공은 상기 제n 균일도증대격벽의 유로공보다 개수가 많게 형성되는 가스 분사 노즐.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 제1 내지 제n 균일도증대격벽은 가스의 진행방향을 따라 각 균일도증대격벽 사이 거리가 증가되게 형성되고,
    상기 제1 균일도증대격벽은 상기 제2 균일도증대격벽까지의 거리가 상기 입구벽부까지의 거리보다 길게 형성되고,
    상기 제n 균일도증대격벽은 상기 출구벽부까지의 거리가 제n-1 균일도증대격벽까지의 거리보다 길게 형성되는 가스 분사 노즐.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 분사공으로 분사된 가스와 접촉되는 물체를 분사대상이라 할 때,
    상기 출구벽부는 상기 분사대상까지의 거리가 상기 제n 균일도증대격벽까지의 거리보다 길게 형성되는 가스 분사 노즐.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 입구벽부에는 상기 가스공급관에 연통되는 유입공이 형성되고,
    상기 유입공은 상기 제1 균일도증대격벽의 유로공 사이 사이에 대향되게 형성되고,
    상기 제1 내지 제n-1 균일도증대격벽 중 임의의 균일도증대격벽의 유로공은 그 임의의 균일도증대격벽의 하류 공간 측 균일도증대격벽의 유로공 사이 사이에 대향되게 형성되고,
    상기 제n 균일도증대격벽의 유로공은 상기 분사공 사이 사이에 대향되게 형성되는 가스 분사 노즐.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 유입공은 상기 제1 균일도증대격벽의 유로공 중 인접한 두 유로공까지의 거리가 서로 동일하게 형성되고,
    상기 제1 내지 제n-1 균일도증대격벽 중 임의의 균일도증대격벽의 유로공은 그 임의의 균일도증대격벽의 하류 공간 측 균일도증대격벽의 유로공 중 인접한 두 유로공까지의 거리가 서로 동일하게 형성되고,
    상기 제n 균일도증대격벽의 유로공은 상기 분사공 중 인접한 두 분사공까지의 거리가 서로 동일하게 형성되는 가스 분사 노즐.
  12. 제2항에 있어서,
    상기 분사공으로 분사된 가스와 접촉되는 물체를 분사대상이라 할 때,
    상기 출구벽부는 상기 분사공과 상기 분사대상 사이 거리가 일정하게 형성되고,
    상기 격벽부는 상기 출구벽부에 평행하게 형성되는 가스 분사 노즐.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 가스분사헤더는 상기 분사공이 형성된 분사면의 외주부로부터 분사방향으로 연장된 가이드부가 형성되는 가스 분사 노즐.
  14. 가스를 공급하는 가스공급관; 및
    상기 가스공급관으로부터 공급되는 가스를 분사하는 가스분사헤더;를 포함하고,
    상기 가스분사헤더는,
    상기 가스공급관과 연통되는 입구벽부;
    상기 입구벽부에 대향되고, 복수의 분사공이 형성되는 출구벽부; 및
    상기 입구벽부와 상기 출구벽부 사이에 형성되는 격벽부;를 포함하고,
    상기 격벽부에는 그 격벽부의 상류 공간과 하류 공간을 연통시키는 복수의 유로공이 형성되고,
    상기 상류 공간에서 상기 유로공의 배열방향에 수직한 단면적을 상류 공간의 기준 단면적이라 하고,
    상기 유로공에서 가스의 유동방향에 수직한 단면적을 유로공의 기준 단면적이라 할 때,
    상기 유로공은 상기 상류 공간의 기준 단면적이 상기 유로공의 기준 단면적의 합보다 크거나 같게 형성되는 가스 분사 노즐.
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