KR20210019471A - 가스 분사 장치 및 이를 포함하는 기판 처리 장치 - Google Patents

가스 분사 장치 및 이를 포함하는 기판 처리 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공정 가스를 분사하는 복수의 가스 분사 홀과 연결되는 복수의 가스 유로를 포함하는 몸체; 상기 몸체의 일측면에 결합되어 상기 복수의 가스 유로 중 일부의 가스 유로들에만 제 1 공정 가스를 주입하기 위한 제 1 가스 주입 모듈; 및 상기 몸체의 일측면과 반대되는 상기 몸체의 타측면에 결합되어 상기 복수의 가스 유로 중 나머지 가스 유로들에만 제 2 공정 가스를 주입하기 위한 제 2 가스 주입 모듈을 포함하는 가스 분사 장치 및 이를 포함하는 기판 처리 장치에 관한 것이다.

Description

가스 분사 장치 및 이를 포함하는 기판 처리 장치{APPARATUS FOR INJECTION GAS AND APPARATUS FOR PROCESSING SUBSTRATE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 가스 분사 장치 및 이를 포함하는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자, 평판 디스플레이, 및 태양전지(Solar Cell) 등을 제조하기 위해서는 기판 표면에 소정의 박막층을 형성하여야 하며, 이를 위해서는 기판에 특정 물질의 박막을 증착하는 박막 증착 공정, 감광성 물질을 사용하여 박막을 선택적으로 노출시키는 포토 공정, 선택적으로 노출된 부분의 박막을 제거하여 패턴을 형성하는 식각 공정 등의 반도체 제조 공정을 수행하게 된다.
이러한 반도체 제조 공정은 해당 공정을 위해 최적의 환경으로 설계된 기판 처리 장치의 내부에서 진행되며, 최근에는 플라즈마를 이용하여 증착 또는 식각 공정을 수행하는 기판 처리 장치가 많이 사용되고 있다.
플라즈마 강화 화학 기상 증착과 같은 기판 처리 장치는 챔버 내로 가스를 도입하기 위해 가스 분사 장치를 이용하게 된다.
가스 분사 장치는 판 형태의 몸체에 형성된 복수의 가스 분사 홀을 통해 각종 공정 가스를 기판 표면에 분사하는 역할을 한다. 이러한 가스 분사 장치의 재질로는 가공성 및 공정 가스와의 반응성 등을 고려하여 통상적으로 알루미늄 재질을 사용하고 있다.
종래의 가스 분사 장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 판 형태의 몸체(10), 드릴 등의 기계 가공에 의해 몸체(10)의 일 방향을 따라 몸체(10)의 내부에 일정한 간격으로 천공된 후, 그 양 끝단이 용접(22)에 의해 밀봉된 복수의 가스 유로(20), 및 복수의 가스 유로(20) 각각에 연결되도록 몸체(10)의 하면에 수직하게 천공된 복수의 가스 분사 홀(30)을 포함한다. 이러한 종래의 가스 분사 장치는 가스 공급관(40)을 통해 복수의 가스 유로(20) 각각의 중앙부에 주입되는 공정 가스를 복수의 가스 분사 홀(30)을 통해 하향 분사하게 된다.
이와 같은, 종래의 가스 분사 장치에서는 공정 가스가 복수의 가스 유로(20) 각각에 주입되고, 이로 인하여 공정 가스를 복수의 가스 유로(20)에 균일하게 주입하는데 어려움이 있다. 또한, 종래의 가스 분사 장치에서는 복수의 가스 유로(20) 각각의 양 끝단이 용접에 의해 영구적으로 밀봉되고, 이로 인하여 가스 유로들(20) 및 가스 분사 홀(30)을 세정하는데 어려움이 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 복수의 가스 분사 홀에 연통되어 있는 복수의 가스 유로에 공정 가스를 균일하게 주입할 수 있도록 한 가스 분사 장치 및 이를 포함하는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
또한, 본 발명은 복수의 가스 분사 홀과 복수의 가스 유로의 세정을 용이하게 할 수 있도록 한 가스 분사 장치 및 이를 포함하는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 또 다른 기술적 과제로 한다.
위에서 언급된 본 발명의 기술적 과제 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 가스 분사 장치는 공정 가스를 분사하는 복수의 가스 분사 홀과 연결되는 복수의 가스 유로를 포함하는 몸체; 및 상기 몸체의 적어도 하나의 측면에 결합되어 상기 복수의 가스 유로 각각에 연통되는 적어도 하나의 가스 주입 모듈을 포함하며, 상기 가스 주입 모듈은 외부로부터 공급되는 상기 공정 가스를 1차로 버퍼링하는 제 1 가스 버퍼링 공간; 및 상기 제 1 가스 버퍼링 공간에 연통되어 상기 1차로 버퍼링된 공정 가스를 2차로 버퍼링하여 상기 복수의 가스 유로에 주입하는 제 2 가스 버퍼링 공간을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 가스 주입 모듈은 적어도 하나의 가스 공급관과 연통되는 상기 제 1 가스 버퍼링 공간을 갖도록 형성되어 상기 몸체의 일측면에 결합된 제 1 가스 버퍼링 부재; 및 상기 제 1 가스 버퍼링 공간과 연통되면서 상기 복수의 가스 유로에 연통되는 상기 제 2 가스 버퍼링 공간을 갖도록 형성되어 상기 제 1 가스 버퍼링 공간에 설치된 제 2 가스 버퍼링 부재를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 가스 주입 모듈은 상기 제 2 가스 버퍼링 부재의 내부에 배치되면서 상기 제 2 가스 버퍼링 공간에 연통되는 상기 복수의 가스 유로 각각을 덮도록 상기 몸체의 측면에 결합된 가스 주입 부재를 더 포함하며, 상기 가스 주입 부재에는 상기 제 2 가스 버퍼링 공간에서 2차로 버퍼링되는 공정 가스를 상기 복수의 가스 유로 각각에 주입하는 복수의 가스 주입 홀이 형성되어 있다.
상기 복수의 가스 유로는 인접한 2개 이상의 가스 유로로 이루어진 복수의 가스 유로 그룹으로 분할되고, 상기 제 2 가스 버퍼링 부재는 상기 제 1 가스 버퍼링 공간으로부터 공급되는 공정 가스를 2차로 버퍼링하여 상기 복수의 가스 유로 그룹 각각의 가스 유로들에 주입하는 복수의 그룹 버퍼링 부재를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 가스 주입 모듈은 상기 몸체의 일측면에 결합되어 상기 복수의 가스 유로 중 일부 가스 유로들에만 제 1 공정 가스를 주입하기 위한 상기 제 1 및 제 2 가스 버퍼링 공간을 포함하는 제 1 가스 주입 모듈; 및 상기 몸체의 일측면과 반대되는 상기 몸체의 타측면에 결합되어 상기 복수의 가스 유로 중 나머지 가스 유로들에만 상기 제 1 공정 가스와 같거나 다른 제 2 공정 가스를 주입하기 위한 상기 제 1 및 제 2 가스 버퍼링 공간을 포함하는 제 2 가스 주입 모듈을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 복수의 가스 유로 중 일부 가스 유로들 각각의 일측은 상기 제 1 가스 주입 모듈의 제 2 가스 버퍼링 공간에 연통되고, 상기 일부 가스 유로들 각각의 타측은 폐쇄되고, 상기 복수의 가스 유로 중 나머지 가스 유로들 각각의 타측은 상기 제 2 가스 주입 모듈의 제 2 가스 버퍼링 공간에 연통되고, 상기 나머지 가스 유로들 각각의 일측은 폐쇄될 수 있다.
상기 제 1 가스 주입 모듈은 상기 제 2 가스 버퍼링 공간에서 2차로 버퍼링되는 제 1 공정 가스를 상기 복수의 가스 유로 중 일부 가스 유로들에만 주입하기 위한 복수의 제 1 가스 주입 홀을 갖는 제 1 가스 주입 부재를 더 포함하고, 상기 제 2 가스 주입 모듈은 상기 제 2 가스 버퍼링 공간에서 2차로 버퍼링되는 제 2 공정 가스를 상기 복수의 가스 유로 중 나머지 가스 유로들에만 주입하기 위한 복수의 제 2 가스 주입 홀을 갖는 제 2 가스 주입 부재를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 복수의 가스 유로는 상기 몸체의 제 1 길이 방향과 나란하도록 일정한 간격으로 형성된 복수의 제 1 가스 유로; 및 상기 몸체의 두께 방향으로 상기 복수의 제 1 가스 유로와 이격되면서 상기 몸체의 제 1 길아 방향과 교차하는 제 2 길이 방향과 나란하도록 일정한 간격으로 형성된 복수의 제 2 가스 유로를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 가스 주입 모듈은 상기 몸체의 제 1 측면에 결합되어 복수의 제 1 가스 유로의 일측에 제 1 공정 가스를 주입하기 위한 상기 제 1 및 제 2 가스 버퍼링 공간을 포함하는 제 1 가스 주입 모듈; 상기 제 1 측면과 반대되는 상기 몸체의 제 2 측면에 결합되어 복수의 제 1 가스 유로의 타측에 상기 제 1 공정 가스를 주입하기 위한 상기 제 1 및 제 2 가스 버퍼링 공간을 포함하는 제 2 가스 주입 모듈; 상기 몸체의 제 3 측면에 결합되어 복수의 제 2 가스 유로의 일측에 상기 제 1 공정 가스와 같거나 다른 제 2 공정 가스를 주입하기 위한 상기 제 1 및 제 2 가스 버퍼링 공간을 포함하는 제 3 가스 주입 모듈; 및 상기 제 3 측면과 반대되는 상기 몸체의 제 4 측면에 결합되어 복수의 제 2 가스 유로의 타측에 상기 제 2 공정 가스를 주입하기 위한 상기 제 1 및 제 2 가스 버퍼링 공간을 포함하는 제 4 가스 주입 모듈을 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 상기 제 1 내지 제 4 가스 주입 모듈 각각은 상기 제 2 가스 버퍼링 공간에서 2차로 버퍼링되는 해당 공정 가스를 해당하는 가스 유로에 주입하기 위한 복수의 가스 주입 홀을 갖는 가스 주입 부재를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 가스 주입 모듈은 상기 몸체의 제 1 측면에 결합되어 복수의 제 1 가스 유로 중 일부의 제 1 가스 유로들에만 제 1 공정 가스를 주입하기 위한 상기 제 1 및 제 2 가스 버퍼링 공간을 포함하는 제 1 가스 주입 모듈; 상기 제 1 측면과 반대되는 상기 몸체의 제 2 측면에 결합되어 복수의 제 1 가스 유로 중 나머지 제 2 가스 유로들에만 상기 제 1 공정 가스와 같거나 다른 제 2 공정 가스를 주입하기 위한 상기 제 1 및 제 2 가스 버퍼링 공간을 포함하는 제 2 가스 주입 모듈; 상기 몸체의 제 3 측면에 결합되어 복수의 제 2 가스 유로 중 일부의 제 2 가스 유로들에만 상기 제 2 공정 가스와 같거나 다른 제 3 공정 가스를 주입하기 위한 상기 제 1 및 제 2 가스 버퍼링 공간을 포함하는 제 3 가스 주입 모듈; 및 상기 제 3 측면과 반대되는 상기 몸체의 제 4 측면에 결합되어 복수의 제 2 가스 유로 중 나머지 제 2 가스 유로들에만 상기 제 3 공정 가스와 같거나 다른 제 4 공정 가스를 주입하기 위한 상기 제 1 및 제 2 가스 버퍼링 공간을 포함하는 제 4 가스 주입 모듈을 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 상기 제 1 내지 제 4 가스 주입 모듈 각각은 상기 제 2 가스 버퍼링 공간에서 2차로 버퍼링되는 해당 공정 가스를 해당하는 가스 유로에 주입하기 위한 복수의 가스 주입 홀을 갖는 가스 주입 부재를 더 포함하여 구성될 수 있다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판 처리 장치는 공정 챔버; 공정 챔버의 상부를 덮는 챔버 리드; 상기 공정 챔버의 내부에 설치되어 기판을 지지하는 기판 지지 수단; 및 상기 기판 지지 수단에 마주보도록 상기 챔버 리드의 하면에 결합된 가스 분사 수단을 포함하며, 상기 가스 분사 수단은 상기 가스 분사 장치를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 가스 분사 장치는 공정 가스를 분사하는 복수의 가스 분사 홀과 연결되는 복수의 가스 유로를 포함하는 몸체; 상기 몸체의 일측면에 결합되어 상기 복수의 가스 유로 중 일부의 가스 유로들에만 제 1 공정 가스를 주입하기 위한 제 1 가스 주입 모듈; 및 상기 몸체의 일측면과 반대되는 상기 몸체의 타측면에 결합되어 상기 복수의 가스 유로 중 나머지 가스 유로들에만 제 2 공정 가스를 주입하기 위한 제 2 가스 주입 모듈을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 기판 처리 장치는 공정 챔버; 공정 챔버의 상부를 덮는 챔버 리드; 상기 공정 챔버의 내부에 설치되어 기판을 지지하는 기판 지지 수단; 및 상기 기판 지지 수단에 마주보도록 상기 챔버 리드의 하면에 결합된 가스 분사 수단을 포함할 수 있다. 상기 가스 분사 수단은 공정 가스를 분사하는 복수의 가스 분사 홀과 연결되는 복수의 가스 유로를 포함하는 몸체; 상기 몸체의 일측면에 결합되어 상기 복수의 가스 유로 중 일부의 가스 유로들에만 제 1 공정 가스를 주입하기 위한 제 1 가스 주입 모듈; 및 상기 몸체의 일측면과 반대되는 상기 몸체의 타측면에 결합되어 상기 복수의 가스 유로 중 나머지 가스 유로들에만 제 2 공정 가스를 주입하기 위한 제 2 가스 주입 모듈을 포함할 수 있다.
상기 과제의 해결 수단에 의하면, 본 발명은 복수의 가스 유로에 공정 가스를 균일하게 주입할 수 있으며, 복수의 가스 유로와 복수의 가스 분사 홀 각각의 세정을 용이하게 할 수 있다는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 공정 가스를 기판 상에 균일하게 분사할 수 있고, 이를 통해 균일한 기판 처리 공정을 가능하게 할 수 있다는 효과가 있다.
도 1은 종래의 가스 분사 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 예에 따른 가스 분사 장치를 개략적으로 나타내는 배면 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 I-I' 선의 수직 단면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 Ⅱ-Ⅱ' 선의 수평 단면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 복수의 연통 홀을 설명하기 위한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제 1 예에 따른 가스 분사 장치에서, 공정 가스의 흐름을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 제 2 예에 따른 가스 분사 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 7에 도시된 가스 주입 홀을 설명하기 위한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제 2 예에 따른 가스 분사 장치의 변형 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 제 3 예에 따른 가스 분사 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 제 4 예에 따른 가스 분사 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 제 4 예에 따른 가스 분사 장치의 변형 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 제 5 예에 따른 가스 분사 장치를 개략적으로 나타내는 배면 사시도이다.
도 14는 도 13에 도시된 Ⅲ-Ⅲ' 선의 수직 단면도이다.
도 15는 도 13에 도시된 Ⅳ-Ⅳ' 선의 수평 단면도이다.
도 16은 본 발명의 일 예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "제 1", "제 2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제 1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제 1 항목, 제 2 항목 또는 제 3 항목 각각 뿐만 아니라 제 1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.
"상에"라는 용어는 어떤 구성이 다른 구성의 바로 상면에 형성되는 경우 뿐만 아니라 이들 구성들 사이에 제3의 구성이 개재되는 경우까지 포함하는 것을 의미한다.
이하에서는 본 발명에 따른 가스 분사 장치 및 이를 포함하는 기판 처리 장치의 바람직한 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 제 1 예에 따른 가스 분사 장치를 개략적으로 나타내는 배면 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 I-I' 선의 수직 단면도이며, 도 4는 도 2에 도시된 Ⅱ-Ⅱ' 선의 수평 단면도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 제 1 예에 따른 가스 분사 장치(100)는 몸체(110), 제 1 및 제 2 가스 주입 모듈(120a, 120b)을 포함하여 구성된다.
상기 몸체(110)는 일정한 두께를 가지는 평판 형태의 금속 재질, 예를 들어, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성될 수 있다. 이러한 상기 몸체(110)는 공정 챔버(미도시)의 상부를 덮는 챔버 리드(chamber lid)의 하면에 분리 가능하게 장착됨으로써 공정 챔버의 바닥면에 설치되어 있는 기판 지지 수단(미도시)에 마주보게 된다.
상기 몸체(110)에는 복수의 가스 유로(111)와 복수의 가스 분사 홀(113)이 형성되어 있다.
상기 복수의 가스 유로(111) 각각은 몸체(110)의 가로 방향(X) 또는 세로 방향(Y)과 나란하면서 일정한 간격을 가지도록 몸체(110)에 내부에 형성된다. 예를 들어, 상기 복수의 가스 유로(111) 각각은 건 드릴(gun drill) 가공에 의해 몸체(110)의 일측면과 타측면을 관통하도록 천공되어 형성될 수 있다. 이러한 복수의 가스 유로(111)에는 제 1 및 제 2 가스 주입 모듈(120a, 120b)로부터 공정 가스가 주입된다.
상기 복수의 가스 분사 홀(113) 각각은 일정한 간격을 가지도록 상기 몸체(110)의 배면으로부터 수직하게 형성되어 상기 복수의 가스 유로(111) 각각에 연통된다. 이러한 복수의 가스 분사 홀(113) 각각은 복수의 가스 유로(111)에 주입되는 공정 가스를 일정한 압력으로 하향 분사한다. 상기 복수의 가스 분사 홀(113) 각각은 공정 가스의 분사 면적, 분사 각도, 및 분사량 중 적어도 하나에 최적화되도록 하나 이상의 분사구를 포함하여 이루어질 수 있다. 예를 들어, 일 예에 따른 복수의 가스 분사 홀(113) 각각은 가스 유로(111)보다 작은 직경을 가지는 원통 형태로 형성될 수 있다. 다른 예에 따른 복수의 가스 분사 홀(113)은, 도시하지 않았지만, 일명 깔대기 모양, 즉 가스 유로(111)에 연통되는 제 1 직경의 제 1 분사구와 제 1 분사구에 연통되면서 제 1 분사구로부터 몸체(110)의 배면으로 갈수록 직경이 증가하는 제 2 분사구를 포함하여 이루어질 수 있다. 또 다른 예에 따른 복수의 가스 분사 홀(113) 각각은, 도시하지 않았지만, 가스 유로(111)에 연통되는 제 1 직경의 제 1 분사구, 제 1 분사구에 연통되면서 제 1 직경보다 작은 제 2 직경을 가지는 제 2 분사구, 및 제 2 분사구에 연통되면서 제 1 분사구로부터 몸체(110)의 배면으로 갈수록 직경이 증가하는 제 3 분사구를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 제 1 가스 주입 모듈(120a)은 상기 몸체(110)의 일측면에 결합되어 적어도 하나의 제 1 가스 공급관(130a)을 통해 공급되는 공정 가스를 상기 복수의 가스 유로(111) 각각에 주입한다. 일 예에 따른 제 1 가스 주입 모듈(120a)은 제 1 가스 공급관(130a)으로부터 공급되는 공정 가스를 1차로 버퍼링하는 제 1 가스 버퍼링 공간(GBS1)과 상기 제 1 가스 버퍼링 공간(GBS1)으로부터 공급되는 공정 가스를 2차로 버퍼링하여 상기 복수의 가스 유로(111) 각각의 일측에 주입하는 제 2 가스 버퍼링 공간(GBS2)을 포함하여 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제 1 가스 주입 모듈(120a)은 제 1 가스 버퍼링 공간(GBS1)을 갖는 제 1 가스 버퍼링 부재(121), 및 제 2 가스 버퍼링 공간(GBS2)을 갖는 제 2 가스 버퍼링 부재(123)를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 제 1 가스 버퍼링 부재(121)는 상기 제 1 가스 공급관(130a)을 통해 공급되는 공정 가스를 1차로 버퍼링하는 제 1 가스 버퍼링 공간(GBS1)을 포함하도록 형성되고, 복수의 가스 유로(111) 각각의 일측을 덮도록 몸체(110)의 일측면에 결합된다. 예를 들어, 제 1 가스 버퍼링 부재(121)는 외측면과 외측면에 수직한 각 측벽들에 의해 둘러싸이는 제 1 가스 버퍼링 공간(GBS1)을 포함하도록 복수의 가스 유로(111)와 마주하는 내측면이 개구된 상자 형태로 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 제 1 가스 버퍼링 부재(121)는 제 1 가스 공급관(130a)을 통해 공급되는 공정 가스를 제 1 가스 버퍼링 공간(GBS1)에서 1차로 버퍼링하거나 확산시킨다.
상기 제 1 가스 버퍼링 부재(121)의 측면, 예를 들어 상측면에는 상기 제 1 가스 공급관(130a)에 연통되는 가스 공급 홀(120h)이 형성되어 있다. 이때, 상기 제 1 가스 버퍼링 부재(121)의 상측면과 상기 제 1 가스 공급관(130a) 사이에는 실링 부재가 개재될 수 있다. 추가적으로, 상기 제 1 가스 공급관(130a)과 가스 공급 홀(120h)의 결합부는 실링 자켓(131)에 의해 실링될 수도 있다. 여기서, 상기 제 1 가스 버퍼링 부재(121)에는 2개 이상의 제 1 가스 공급관(130a)이 설치될 수 있는데, 이 경우, 2개 이상의 제 1 가스 공급관(130a) 각각은 개별적으로 가스 공급 수단(미도시)에 연결되거나 가스 공급 수단에 연결된 하나의 메인 공급관으로부터 분기된 분기관이 될 수 있다.
상기 제 1 가스 버퍼링 부재(121)의 각 측벽과 몸체(110)의 일측면 사이에는 실링 부재(125)가 개재된다. 여기서, 실링 부재(125)는 공정 가스에 의해 손상되지 않는 재질로 이루어진 오-링(O-ring) 또는 패드로 이루어질 수 있다.
상기 제 2 가스 버퍼링 부재(123)는 상기 제 1 가스 버퍼링 부재(121)의 제 1 가스 버퍼링 공간(GBS1)에서 1차로 버퍼링된 공정 가스를 2차로 버퍼링하여 상기 복수의 가스 유로(111)에 주입하기 위한 제 2 가스 버퍼링 공간(GBS2)을 포함하도록 형성되고, 상기 제 1 가스 버퍼링 부재(121)의 내부에 배치되면서 복수의 가스 유로(111) 각각의 일측을 덮도록 몸체(110)의 일측면에 결합된다. 예를 들어, 제 2 가스 버퍼링 부재(123)는 외측면과 각 측벽들에 의해 둘러싸이는 제 2 가스 버퍼링 공간(GBS2)을 포함하도록 복수의 가스 유로(111)와 마주하는 내측면이 개구된 상자 형태로 형성될 수 있다. 여기서, 일 예에 따른 제 2 가스 버퍼링 공간(GBS2)은 제 1 가스 버퍼링 공간(GBS1)과 같은 면적으로 형성될 수 있다. 다른 예에 따른 제 2 가스 버퍼링 공간(GBS2)은 제 1 가스 버퍼링 공간(GBS1)에서 1차로 버퍼링된 공정 가스를 공급받기 때문에 제 1 가스 버퍼링 공간(GBS1)보다 상대적으로 작은 면적을 가지도록 형성될 수 있으며, 이 경우 제 1 가스 주입 모듈(120a)의 폭을 감소시킬 수 있다.
상기 제 2 가스 버퍼링 부재(123)의 외측면, 즉 제 1 가스 버퍼링 부재(121)의 외측면과 대향되는 대향면에는 제 1 가스 버퍼링 공간(GBS1)에 연통되도록 일정한 간격으로 형성된 복수의 연통 홀(123h)이 형성되어 있다. 복수의 연통 홀(123h)은 제 1 가스 버퍼링 공간(GBS1)에서 버퍼링 및 확산되는 공정 가스가 제 2 가스 버퍼링 공간(GBS2)으로 공급되는 유로를 형성한다. 이러한 복수의 연통 홀(123h)은 제 1 가스 버퍼링 공간(GBS1)에서 1차 확산에 의해 압력이 낮아진 공정 가스를 일정한 압력으로 제 2 가스 버퍼링 공간(GBS2)에 분사함으로써 1차 확산된 공정 가스가 제 2 가스 버퍼링 공간(GBS2)에서 보다 원활하게 2차 확산되도록 한다.
일 예에 따른 복수의 연통 홀(123h)은 상기 제 2 가스 버퍼링 부재(123)의 외측면에 일정한 간격과 일정한 직경(또는 크기)을 가지도록 형성될 수 있다.
도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 다른 예에 따른 복수의 연통 홀(123h) 각각의 직경(D1, D2, D3)은, 공정 가스의 흐름 거리를 고려하여, 상기 제 2 가스 버퍼링 부재(123)의 외측면을 기준으로 중심부로부터 양 끝단(또는 몸체(110)의 일측면 길이 방향을 기준으로 몸체(110)의 양 끝단)으로 갈수록 커질 수 있다. 이 경우, 제 1 가스 버퍼링 공간(GBS1)으로부터 제 2 가스 버퍼링 공간(GBS2)에 공급되는 공정 가스를 보다 균일하게 버퍼링하거나 확산시킬 수 있다.
도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 다른 예에 따른 복수의 연통 홀(123h) 각각은 서로 동일한 직경을 가지면서, 인접한 연통 홀(123h)의 중심부 간의 간격(S1, S2)은, 공정 가스의 흐름 거리를 고려하여 상기 제 2 가스 버퍼링 부재(123)의 외측면을 기준으로 중심부로부터 양 끝단으로 갈수록 좁아질 수 있다. 이 경우에도, 제 1 가스 버퍼링 공간(GBS1)으로부터 제 2 가스 버퍼링 공간(GBS2)에 공급되는 공정 가스를 보다 균일하게 버퍼링하거나 확산시킬 수 있다. 추가적으로, 도시하지 않았지만, 공정 가스의 흐름 거리를 고려하여 상기 제 2 가스 버퍼링 부재(123)의 외측면을 기준으로 중심부로부터 양 끝단으로 갈수록, 복수의 연통 홀(123h) 각각의 직경(D1, D2, D3)은 증가하고, 인접한 연통 홀(123h)의 중심부 간의 간격(S1, S2)은 좁아지도록 형성될 수도 있다.
상기 제 2 가스 주입 모듈(120b)은 상기 몸체(110)의 일측면과 반대되는 몸체(110)의 타측면에 결합되어 적어도 하나의 제 2 가스 공급관(130b)을 통해 공급되는 공정 가스를 상기 복수의 가스 유로(111) 각각에 주입한다. 일 예에 따른 제 2 가스 주입 모듈(120b)은 제 2 가스 공급관(130b)으로부터 공급되는 공정 가스를 1차로 버퍼링하는 제 1 가스 버퍼링 공간(GBS1)과 상기 제 1 가스 버퍼링 공간(GBS1)으로부터 공급되는 공정 가스를 2차로 버퍼링하여 상기 복수의 가스 유로(111)에 주입하는 제 2 가스 버퍼링 공간(GBS2)을 포함하여 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제 1 가스 주입 모듈(120a)은 제 1 가스 버퍼링 공간(GBS1)을 갖는 제 1 가스 버퍼링 부재(121), 및 제 2 가스 버퍼링 공간(GBS2)을 갖는 제 2 가스 버퍼링 부재(123)를 포함하여 이루어질 수 있다. 이와 같은, 상기 제 2 가스 주입 모듈(120b)은 제 2 가스 공급관(130b)으로부터 공급되는 공정 가스를 상기 복수의 가스 유로(111) 각각의 타측에 주입하는 것을 제외하고는 전술한 제 1 가스 주입 모듈(120a)과 동일하므로, 동일한 구성들에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하기로 하고, 그에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 6은 본 발명의 제 1 예에 따른 가스 분사 장치에서, 공정 가스의 흐름을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6에서 알 수 있듯이, 본 발명의 제 1 예에 따른 가스 분사 장치에서, 제 1 및 제 2 가스 공급관(130a, 130b)에 공급되는 공정 가스(PG)는 상기 제 1 및 제 2 가스 주입 모듈(120a, 120b)의 제 1 가스 버퍼링 공간(GBS1)에서 1차로 버퍼링 및 확산되고, 1차로 버퍼링된 공정 가스는 상기 제 1 및 제 2 가스 주입 모듈(120a, 120b)의 연통 홀(123h)을 통해 제 2 가스 버퍼링 공간(GBS2)으로 공급되어 제 2 가스 버퍼링 공간(GBS2)에서 2차 버퍼링 및 확산되면서 복수의 가스 유로(111)에 주입된다. 그런 다음, 복수의 가스 유로(111)에 주입되는 공정 가스는 복수의 가스 유로(111) 내에서 3차 버퍼링 및 확산되면서 복수의 가스 분사 홀(113)을 통해 하향 분사되게 된다.
한편, 전술한 설명에서는 제 1 및 제 2 가스 주입 모듈(120a, 120b) 각각에서 공정 가스를 버퍼링하여 복수의 가스 유로(111)의 양측에 주입하는 것으로, 이는 복수의 가스 유로(111) 각각에 균일한 공정 가스의 주입을 위해 보다 바람직하지만, 이에 한정되지 않고, 제 2 가스 주입 모듈(120b)은 생략 가능하다. 이 경우, 복수의 가스 유로(111)의 타측 끝단은 용접 등에 의해 영구적으로 폐쇄되지 않고 세정을 용이하게 하기 위해 분리 가능한 밀봉 캡에 의해 폐쇄될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 제 1 예에 따른 가스 분사 장치에 따르면, 복수의 가스 유로(111)와 복수의 가스 분사 홀(113)이 형성되어 있는 몸체(110)의 일측면과 타측면 각각에 가스 주입 모듈(120a, 120b)이 분리 가능하게 결합되고, 가스 주입 모듈(120a, 120b)에서 공정 가스가 1차 버퍼링과 2차 버퍼링을 통해 복수의 가스 분사 홀(113)에 연통되어 있는 복수의 가스 유로(111)에 주입됨으로써 복수의 가스 유로(111)에 공정 가스를 균일하게 주입할 수 있으며, 가스 주입 모듈(120a, 120b)의 분리를 통해 복수의 가스 유로(111)와 복수의 가스 분사 홀(113) 각각의 세정을 용이하게 할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제 2 예에 따른 가스 분사 장치를 설명하기 위한 도면으로서, 이는 도 1 내지 도 4에 도시된 제 1 및 제 2 가스 주입 모듈 각각에 가스 주입 부재를 추가로 구성한 것이다. 이에 따라, 이하의 설명에서는 가스 주입 부재에 대해서만 설명하기로 한다.
먼저, 상기 제 1 가스 주입 모듈(120a)의 제 1 가스 주입 부재(127a)는 전술한 제 2 가스 버퍼링 공간(GBS2)에서 2차로 확산된 공정 가스를 복수의 가스 유로(111)의 일측에 일정한 압력으로 주입(또는 분사)한다. 이를 위해, 상기 제 1 가스 주입 부재(127a)는 일정한 두께를 가지는 플레이트 형태로 형성되어 복수의 가스 유로(111) 각각의 일측을 덮도록 몸체(111)의 일측면에 결합된다. 이러한 제 1 가스 주입 부재(127a)에는 복수의 가스 유로(111) 각각에 일대일로 중첩되도록 형성되어 제 2 가스 버퍼링 공간(GBS2)에서 2차로 버퍼링되는 공정 가스를 복수의 가스 유로(111) 각각의 일측에 일정한 압력으로 주입하기 위한 복수의 가스 주입 홀(127h)이 형성되어 있다.
상기 복수의 가스 주입 홀(127h) 각각은 제 2 가스 버퍼링 공간(GBS2)에서 복수의 가스 유로(111)에 주입되는 공정 가스를 압력을 증가시키기 위한 직경 및/또는 단면 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 복수의 가스 주입 홀(127h) 각각은 가스 유로(111)의 직경보다 상대적으로 작은 직경을 가지도록 형성될 수 있다.
추가적으로, 제 2 가스 버퍼링 공간(GBS2) 내에서 2차로 버퍼링된 공정 가스의 흐름을 고려하여 복수의 가스 유로(111) 각각에 균일한 공정 가스가 주입될 수 있도록, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 가스 주입 홀(127h) 각각의 직경(또는 크기)(D1 내지 D5)는 몸체(110)의 일측면 길이 방향을 기준으로 몸체(110)의 중심부로부터 양 끝단으로 갈수록 커질 수 있다.
상기 복수의 가스 유로(111) 각각의 일측 주변과 상기 복수의 가스 주입 홀(127h)의 주변을 제외한 몸체(110)의 일측면과 제 1 가스 주입 부재(127a) 사이에는 실링 부재(미도시)가 개재되는 것이 바람직하다.
상기 제 2 가스 주입 모듈(120b)의 제 2 가스 주입 부재(127b)는 전술한 제 2 가스 버퍼링 공간(GBS2)에서 2차로 확산된 공정 가스를 복수의 가스 유로(111)의 타측에 일정한 압력으로 주입(또는 분사)한다. 이를 위해, 상기 제 2 가스 주입 부재(127b)는 일정한 두께를 가지는 플레이트 형태로 형성되어 복수의 가스 유로(111) 각각의 타측을 덮도록 몸체(111)의 타측면에 결합된다. 이러한 제 2 가스 주입 부재(127b)에는 복수의 가스 유로(111) 각각에 일대일로 중첩되도록 형성되어 제 2 가스 버퍼링 공간(GBS2)에서 2차로 버퍼링되는 공정 가스를 복수의 가스 유로(111) 각각의 타측에 일정한 압력으로 주입하기 위한 복수의 가스 주입 홀(127h)이 형성되어 있다. 상기 복수의 가스 주입 홀(127h) 각각은 제 1 가스 주입 부재(127a)와 동일하므로 동일한 도면 부호를 부여하여 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
상기 복수의 가스 유로(111) 각각의 타측 주변과 상기 복수의 가스 주입 홀(127h)의 주변을 제외한 몸체(110)의 타측면과 제 2 가스 주입 부재(127b) 사이에는 실링 부재(미도시)가 개재되는 것이 바람직하다.
한편, 전술한 제 1 가스 주입 부재(127a)는, 도 9에 도시된 바와 같이, 몸체(110)의 일측면에 일정한 깊이로 오목하게 형성된 제 1 삽입 홈(115a)에 삽입 결합될 수도 있다. 이때, 제 1 가스 주입 부재(127a)는 몸체(110)의 일측면 외부로 돌출되지 않는 것이 바람직하다. 이와 마찬가지로, 전술한 제 2 가스 주입 부재(127b)는 몸체(110)의 타측면에 일정한 깊이로 오목하게 형성된 제 2 삽입 홈(115b)에 삽입 결합될 수도 있다. 이때, 제 2 가스 주입 부재(127b)는 몸체(110)의 타측면 외부로 돌출되지 않는 것이 바람직하다. 이와 같이, 제 1 및 제 2 가스 주입 부재(127a, 127b)가 몸체(110)의 일측면과 타측면 각각에 삽입 배치될 경우, 제 1 및 제 2 가스 버퍼링 부재(121, 123) 각각과 몸체(110) 간의 실링이 용이할 수 있다.
이와 같은, 본 발명의 제 3 예에 따른 가스 분사 장치(200)는 전술한 본 발명의 제 1 예의 가스 분사 장치(100)와 동일한 효과를 제공하되, 가스 주입 부재(127a, 127b)를 통해 제 2 가스 버퍼링 공간(GBS2)으로부터 복수의 가스 유로(111) 각각에 주입되는 공정 가스의 압력을 증가시킴으로써 복수의 가스 유로(111)에 공정 가스를 보다 균일하게 주입할 수 있다.
도 10은 본 발명의 제 3 예에 따른 가스 분사 장치를 설명하기 위한 도면으로서, 이는 도 1 내지 도 4에 도시된 제 1 및 제 2 가스 주입 모듈 각각에서, 제 2 가스 버퍼링 부재의 구조를 변경하여 구성한 것이다. 이에 따라, 이하의 설명에서는 제 2 가스 버퍼링 부재에 대해서만 설명하기로 한다.
먼저, 몸체(110)에 형성되어 있는 복수의 가스 유로(111)는 인접한 2개 이상의 가스 유로로 이루어진 복수의 가스 유로 그룹(GPG1, GPG2)으로 분할되어 그룹화된다. 예를 들어, 몸체(110)에 10개의 가스 유로(111)가 형성되어 있는 경우, 10개의 가스 유로(111)는 인접한 5개의 가스 유로로 그룹화된 제 1 및 제 2 가스 유로 그룹(GPG1, GPG2)으로 분할될 수 있다.
전술한 제 1 및 제 2 가스 주입 모듈(120a, 120b) 각각의 상기 제 2 가스 버퍼링 부재(123)는 상기 제 1 가스 버퍼링 공간(GBS1)으로부터 공급되는 공정 가스를 2차로 버퍼링하여 복수의 가스 유로 그룹(GPG1, GPG2) 각각의 가스 유로들에 주입하는 복수의 그룹 버퍼링 부재(123a, 123b)를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 복수의 그룹 버퍼링 부재(123a, 123b) 각각은 제 1 가스 버퍼링 공간(GBS1)에서 1차로 버퍼링된 공정 가스를 2차로 버퍼링하여 해당 가스 유로 그룹(GPG1, GPG2)에 그룹화된 가스 유로(111)에 공정 가스를 공통적으로 주입하기 위한, 제 2 가스 버퍼링 공간(GBS2)과 적어도 하나의 연통 홀(123h)을 포함하여 구성되며, 이러한 상기 복수의 그룹 버퍼링 부재(123a, 123b) 각각의 구성은 도 1 내지 도 4에 도시된 제 2 가스 버퍼링 부재(123)와 동일하므로 동일한 도면 부호를 부여하기로 하고 이들에 대한 설명은 생략하기로 한다.
이와 같은, 본 발명의 제 3 예에 따른 가스 분사 장치(300)는 전술한 본 발명의 제 1 예의 가스 분사 장치(100)와 동일한 효과를 제공하되, 제 2 가스 버퍼링 공간(GBS2)을 복수로 분할하고, 각 분할 영역을 통해 복수의 가스 유로(111) 각각에 주입되는 공정 가스를 주입함으로써 복수의 가스 유로(111)에 공정 가스를 보다 균일하게 주입할 수 있다.
한편, 본 발명의 제 3 예에 따른 가스 분사 장치(300)는 복수의 그룹 버퍼링 부재(123a, 123b) 각각의 내부에 배치되면서 복수의 가스 유로 그룹(GPG1, GPG2) 각각에 대응되는 몸체(111)의 일측면과 타측면 각각에 결합된 가스 주입 부재(미도시)를 더 포함하여 구성될 수도 있다. 여기서, 가스 주입 부재는 도 8 내지 도 10에 도시된 가스 주입 부재(127a, 127b)와 동일하므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 11은 본 발명의 제 4 예에 따른 가스 분사 장치를 설명하기 위한 도면으로서, 이는 도 1 내지 도 4에 도시된 복수의 가스 유로에 공급되는 공정 가스를 변경한 것이다. 이에 따라, 이하의 설명에서는 복수의 가스 유로와 공정 가스에 대해서만 설명하기로 한다.
먼저, 몸체(110)에 형성되어 있는 복수의 가스 유로(111) 중 일부 가스 유로(111o), 예를 들어 홀수번째 가스 유로(111o)의 일측은 전술한 제 1 가스 주입 모듈(120a)의 제 2 가스 버퍼링 공간(GBS2)에 연통되어 있고, 상기 홀수번째 가스 유로(111o)의 타측은 분리 가능한 밀봉 캡(140)에 의해 폐쇄되어 있다. 이러한 상기 홀수번째 가스 유로(111o)에는 전술한 제 1 가스 주입 모듈(120a)의 1차 및 2차 버퍼링을 통해 제 1 공정 가스(PG1)가 주입된다.
이와 반대로, 몸체(110)에 형성되어 있는 복수의 가스 유로(111) 중 나머지 가스 유로(111e), 예를 들어 짝수번째 가스 유로(111e)의 타측은 전술한 제 2 가스 주입 모듈(120b)의 제 2 가스 버퍼링 공간(GBS2)에 연통되어 있고, 상기 짝수번째 가스 유로(111e)의 일측은 분리 가능한 밀봉 캡(140)에 의해 폐쇄되어 있다. 이러한 상기 짝수번째 가스 유로(111e)에는 전술한 제 2 가스 주입 모듈(120b)의 1차 및 2차 버퍼링을 통해 제 1 공정 가스(PG1)와 같거나 다른 제 2 공정 가스(PG2)가 주입된다.
한편, 전술한 본 발명의 제 4 예에 따른 가스 분사 장치(400)에서는 복수의 가스 유로(111) 중 일부 가스 유로(111o)의 타측과 나머지 가스 유로(111e)의 일측 각각을 밀봉 캡(140)으로 폐쇄시키는 것으로 설명하였지만, 이에 한정되지 않고, 도 12에 도시된 바와 같이, 제 1 및 제 2 가스 주입 부재(127a, 127b) 각각을 통해 복수의 가스 유로(111) 중 일부 가스 유로(111o)의 타측과 나머지 가스 유로(111e)의 일측 각각을 폐쇄시킬 수도 있다.
구체적으로, 상기 제 1 가스 주입 부재(127a)는 복수의 가스 유로(111)의 일측을 덮도록 몸체(110)의 일측면에 결합되며, 복수의 가스 유로(111) 중 일부 가스 유로(111o)의 일측에만 중첩되도록 형성된 복수의 가스 주입 홀(127h)을 포함하여 이루어진다. 이에 따라, 복수의 가스 유로(111) 중 일부 가스 유로(111o)의 일측은 복수의 가스 주입 홀(127h)을 통해 제 1 가스 주입 모듈(120a)의 제 2 가스 버퍼링 공간(GBS2)에 연통되는 반면에 나머지 가스 유로(111e)의 일측은 상기 제 1 가스 주입 부재(127a)에 의해 폐쇄되게 된다.
이와 반대로, 상기 제 2 가스 주입 부재(127b)는 복수의 가스 유로(111)의 타측을 덮도록 몸체(110)의 타측면에 결합되며, 복수의 가스 유로(111) 중 나머지 가스 유로(111e)의 타측에만 중첩되도록 형성된 복수의 가스 주입 홀(127h)을 포함하여 이루어진다. 이에 따라, 복수의 가스 유로(111) 중 일부 가스 유로(111e)의 타측은 상기 제 1 가스 주입 부재(127a)에 의해 폐쇄되는 반면에, 나머지 가스 유로(111e)의 타측은 복수의 가스 주입 홀(127h)을 통해 제 2 가스 주입 모듈(120b)의 제 2 가스 버퍼링 공간(GBS2)에 연통되게 된다.
이와 같은, 본 발명의 제 4 예에 따른 가스 분사 장치(400)에서, 상기 제 1 및 제 2 공정 가스(PG1, PG2)가 동일할 경우, 복수의 가스 유로(111) 중 일부 가스 유로(111o) 및 나머지 가스 유로(111e) 각각에는 서로 반대되는 방향에서 공정 가스(PG1, PG2)가 주입되기 때문에 복수의 가스 유로(111)에 공정 가스를 보다 균일하게 주입할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 4 예에 따른 가스 분사 장치(400)가 서로 다른 제 1 및 제 2 공정 가스(PG1, PG2)를 분사하는 경우에도, 복수의 가스 유로(111) 중 일부 가스 유로(111o) 및 나머지 가스 유로(111e)가 서로 공간적으로 분리되어 있기 때문에 제 1 및 제 2 공정 가스(PG1, PG2)가 몸체(110) 내부에서 혼합되는 것을 원천적으로 방지하면서, 서로 다른 제 1 및 제 2 공정 가스(PG1, PG2)를 균일하게 분사할 수 있다.
도 13은 본 발명의 제 5 예에 따른 가스 분사 장치를 개략적으로 나타내는 배면 사시도이고, 도 14는 도 13에 도시된 Ⅲ-Ⅲ' 선의 수직 단면도이며, 도 15는 도 13에 도시된 Ⅳ-Ⅳ' 선의 수평 단면도이다.
도 13 내지 도 15를 참조하면, 본 발명의 제 5 예에 따른 가스 분사 장치(500)는 몸체(110), 제 1 내지 제 4 가스 주입 모듈(120a, 120b, 120c, 120d)을 포함하여 구성된다.
상기 몸체(110)는 일정한 두께를 가지는 평판 형태의 금속 재질, 예를 들어, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성될 수 있다. 이러한 상기 몸체(110)는 공정 챔버(미도시)의 상부를 덮는 챔버 리드(chamber lid)의 하면에 분리 가능하게 장착됨으로써 공정 챔버의 바닥면에 설치되어 있는 기판 지지 수단(미도시)에 마주보게 된다.
상기 몸체(110)에는 복수의 제 1 및 제 2 가스 유로(111, 117), 복수의 제 1 및 제 2 가스 분사 홀(113, 119)이 형성되어 있다.
상기 복수의 제 1 가스 유로(111) 각각은 몸체(110)의 세로 방향(Y)과 나란하면서 일정한 간격을 가지도록 몸체(110)에 내부에 형성된다. 상기 복수의 제 2 가스 유로(117) 각각은 몸체(110)의 두께 방향(Z)으로 복수의 제 1 가스 유로(111) 각각과 이격되면서 몸체(110)의 가로 방향(X)과 나란하도록 일정한 간격을 가지도록 몸체(110)에 내부에 형성된다. 이러한 복수의 제 1 및 제 2 가스 유로(111, 117) 각각은 전술한 본 발명의 제 1 예에서와 같이, 건 드릴(gun drill) 가공에 의해 형성될 수 있다.
상기 복수의 제 1 가스 분사 홀(113) 각각은 일정한 간격을 가지도록 상기 몸체(110)의 배면으로부터 수직하게 형성되어 상기 복수의 제 1 가스 유로(111) 각각에 연통됨으로써 복수의 제 1 가스 유로(111)에 주입되는 제 1 공정 가스(PG1)를 일정한 압력으로 하향 분사한다. 상기 복수의 제 2 가스 분사 홀(119) 각각은 제 1 가스 유로(111)를 회피하면서 일정한 간격을 가지도록 상기 몸체(110)의 배면으로부터 수직하게 형성되어 상기 복수의 제 2 가스 유로(117) 각각에 연통됨으로써 복수의 제 2 가스 유로(117)에 주입되는 제 1 공정 가스(PG1)와 같거나 다른 제 2 공정 가스(PG2)를 일정한 압력으로 하향 분사한다. 이러한 복수의 제 1 및 제 2 가스 분사 홀(113, 119) 각각은 전술한 본 발명의 제 1 예에서와 같이, 하나 이상의 분사구를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 제 1 가스 주입 모듈(120a)은 상기 몸체(110)의 제 1 측면에 결합되어 적어도 하나의 제 1 가스 공급관(130a)을 통해 공급되는 제 1 공정 가스(PG1)를 상기 복수의 제 1 가스 유로(111) 각각의 일측에 주입한다. 이러한 상기 제 1 가스 주입 모듈(120a)은 전술한 본 발명의 제 1 예의 제 1 가스 주입 모듈(120a)과 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
상기 제 2 가스 주입 모듈(120a)은 상기 몸체(110)의 제 1 측면과 반대되는 제 2 측면에 결합되어 적어도 하나의 제 2 가스 공급관(130b)을 통해 공급되는 제 1 공정 가스(PG1)를 상기 복수의 제 1 가스 유로(111) 각각의 타측에 주입한다. 이러한 상기 제 2 가스 주입 모듈(120b)은 역시 전술한 본 발명의 제 1 예의 제 2 가스 주입 모듈(120b)과 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
상기 제 3 가스 주입 모듈(120c)은 상기 몸체(110)의 제 3 측면에 결합되어 적어도 하나의 제 3 가스 공급관(130c)을 통해 공급되는 제 1 공정 가스(PG1)와 같거나 다른 제 2 공정 가스(PG2)를 상기 복수의 제 2 가스 유로(117) 각각의 일측에 주입한다. 일 예에 따른 제 3 가스 주입 모듈(120c)은 제 3 가스 공급관(130c)으로부터 공급되는 상기 제 2 공정 가스를 1차로 버퍼링하는 제 1 가스 버퍼링 공간(GBS1)과 상기 제 1 가스 버퍼링 공간(GBS1)으로부터 공급되는 제 2 공정 가스(PG2)를 2차로 버퍼링하여 상기 복수의 제 2 가스 유로(117)의 일측에 주입하는 제 2 가스 버퍼링 공간(GBS2)을 포함하여 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제 3 가스 주입 모듈(120c)은 제 1 가스 버퍼링 공간(GBS1)을 갖는 제 1 가스 버퍼링 부재(121), 및 제 2 가스 버퍼링 공간(GBS2)을 갖는 제 2 가스 버퍼링 부재(123)를 포함하여 이루어질 수 있다. 이와 같은, 상기 제 3 가스 주입 모듈(120c)은 제 3 가스 공급관(130c)으로부터 공급되는 제 2 공정 가스(PG2)를 상기 복수의 제 2 가스 유로(117) 각각의 일측에 주입하는 것을 제외하고는 전술한 제 1 가스 주입 모듈(120a)과 동일하므로, 동일한 구성들에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하기로 하고, 그에 대한 설명은 생략하기로 한다.
상기 제 4 가스 주입 모듈(120d)은 상기 몸체(110)의 제 3 측면과 반대되는 제 4 측면에 결합되어 적어도 하나의 제 4 가스 공급관(130d)을 통해 공급되는 상기 제 2 공정 가스(PG2)를 상기 복수의 제 2 가스 유로(117) 각각의 타측에 주입한다. 이러한 제 4 가스 주입 모듈(120d)은, 제 3 가스 주입 모듈(120c)과 동일하게, 제 1 가스 버퍼링 공간(GBS1)을 갖는 제 1 가스 버퍼링 부재(121), 및 제 2 가스 버퍼링 공간(GBS2)을 갖는 제 2 가스 버퍼링 부재(123)를 포함하여 이루어질 수 있다. 이와 같은, 상기 제 4 가스 주입 모듈(120d)은 제 4 가스 공급관(130d)으로부터 공급되는 제 2 공정 가스(PG2)를 상기 복수의 제 2 가스 유로(117) 각각의 타측에 주입하는 것을 제외하고는 전술한 제 3 가스 주입 모듈(120c)과 동일하므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
이와 같은, 본 발명의 제 5 예에 따른 가스 분사 장치(500)에서, 상기 제 1 및 제 2 공정 가스(PG1, PG2)가 동일할 경우, 서로 교차하는 복수의 제 1 및 제 2 가스 유로(111, 117) 각각의 양측에서 공정 가스(PG1, PG2)가 주입되기 때문에 복수의 가스 유로(111)에 공정 가스를 보다 균일하게 주입할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 5 예에 따른 가스 분사 장치(500)가 서로 다른 제 1 및 제 2 공정 가스(PG1, PG2)를 분사하는 경우에도, 서로 교차하는 복수의 제 1 및 제 2 가스 유로(111, 117)가 서로 공간적으로 분리되어 있기 때문에 제 1 및 제 2 공정 가스(PG1, PG2)가 몸체(110) 내부에서 혼합되는 것을 원천적으로 방지하면서, 서로 다른 제 1 및 제 2 공정 가스(PG1, PG2)를 보다 균일하게 분사할 수 있다.
한편, 본 발명의 제 5 예에 따른 가스 분사 장치(500)는 복수의 제 1 및 제 2 가스 유로(111, 117) 각각에 주입되는 공정 가스(PG1, PG2)를 더욱더 균일하게 하기 위하여, 도 7 내지 도 9에 도시된 가스 주입 부재(127a, 127b)의 구조, 도 10에 도시된 복수의 그룹 버퍼링 부재(123a, 123b)의 구조, 도 11에 도시된 밀봉 캡(140)의 구조, 또는 도 12에 도시된 가스 주입 부재(127a, 127b)의 구조를 더 포함하여 구성될 수 있으며, 이러한 구성들은 몸체(110)의 제 1 내지 제 4 측면 각각에 설치될 수 있다. 여기서, 본 발명의 제 5 예에 따른 가스 분사 장치(500)가 도 12의 가스 주입 부재(127a, 127b)를 포함하여 구성될 경우를 예로 들어 복수의 제 1 및 제 2 가스 유로(111, 117)에 주입되는 공정 가스를 설명하면, 복수의 제 1 가스 유로(111)의 일부 제 1 가스 유로들에는 전술한 제 1 가스 주입 부재(127a)를 통해 제 1 공정 가스(PG1)가 공급될 수 있고, 나머지 제 1 가스 유로들에는 전술한 제 2 가스 주입 부재(127b)를 통해 상기 제 2 공정 가스(PG2)가 공급될 수 있으며, 복수의 제 2 가스 유로(117)의 일부 제 2 가스 유로들에는 전술한 제 1 가스 주입 부재(127a)와 동일한 제 3 가스 주입 부재(미도시)를 통해 제 2 공정 가스와 같거나 다른 제 3 공정 가스가 공급될 수 있고, 나머지 제 2 가스 유로들에는 전술한 제 2 가스 주입 부재(127b)와 동일한 제 4 가스 주입 부재(미도시)를 통해 상기 제 3 공정 가스와 같거나 다른 제 4 공정 가스가 공급될 수 있다.
도 16은 본 발명의 일 예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 16을 참조하면, 본 발명의 일 예에 따른 기판 처리 장치는 공정 챔버(710), 챔버 리드(730), 기판 지지 수단(750), 및 가스 분사 수단(770)을 포함하여 구성된다.
상기 공정 챔버(710)는 상부가 개구된 "U"자 형태로 형성된다. 이러한 공정 챔버(710)의 일측에는 기판이 출입하는 기판 출입구(미도시)가 형성되고, 바닥면에는 공정 공간의 가스를 배기하기 위한 적어도 하나의 배기구(712)가 형성된다.
상기 챔버 리드(730)는 공정 챔버(710)의 상부에 설치되어 공정 챔버(710)의 상부를 덮는다. 이때, 공정 챔버(710)와 상기 챔버 리드(730) 간의 결합 부분에는 오-링(O-ring) 등과 같은 절연 부재(720)가 개재된다. 상기 절연 부재(720)는 챔버 리드(730)와 공정 챔버(710) 사이를 밀봉함과 아울러 전기적으로 분리시키는 역할을 한다.
상기 챔버 리드(730)는 전원 케이블(792)을 통해 외부의 전원 공급 수단(790)에 연결됨으로써 상기 전원 공급 수단(790)으로부터 플라즈마 전원을 인가받는다. 여기서, 상기 전원 케이블(792)에는 임피던스 매칭 회로(794)가 설치될 수 있다. 상기 임피던스 매칭 회로(794)는 상기 챔버 리드(730)에 공급되는 플라즈마 전원의 부하 임피던스와 소스 임피던스를 정합시키기 위한 적어도 2개의 임피던스 소자(미도시)를 포함하여 이루어질 수 있으며, 상기 임피던스 소자는 가변 커패시터 및 가변 인덕터 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다.
상기 기판 지지 수단(750)은 공정 챔버(710)에 설치되어 기판 반송 장치(미도시)에 의해 공정 공간으로 반입되는 기판(S)을 지지한다. 이때, 기판 지지 수단(750)은 공정 챔버(710)에 승강 가능하게 설치될 수 있는데, 이 경우, 기판 지지 수단(750)은 공정 챔버(710)의 바닥면을 관통하는 승강축(752)에 의해 승강 가능하게 결합됨으로써 승강 장치(미도시)의 구동에 따른 승강축(752)의 승강에 따라 공정 위치 또는 기판 로딩 및 언로딩 위치로 승강된다. 상기 승강축(752)과 공정 챔버(710) 사이는 벨로우즈(754)에 의해 밀봉된다.
상기 가스 분사 수단(770)은 기판 지지 수단(750)에 마주보도록 챔버 리드(730)의 하면에 결합되어 외부의 가스 공급 장치로부터 공급되는 공정 가스를 기판(S) 상에 분사한다. 이러한 상기 가스 분사 수단(770)은 도 2 내지 도 15에 도시된 본 발명의 제 1 내지 제 5 예 중 어느 하나의 예에 따른 가스 분사 장치(100, 200, 300, 400, 500)로 구성되는 것으로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이와 같은, 본 발명의 예에 따른 기판 처리 장치를 이용한 박막 증착 공정을 개략적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 복수의 기판(S) 또는 하나의 대면적 기판(S)이 기판 지지 수단(750)에 로딩되어 안착된다.
그런 다음, 상기 가스 공급관(130a, 130b)을 통해 상기 가스 분사 수단(770)의 가스 주입 모듈에 공정 가스가 주입됨으로써 공정 가스는 가스 주입 모듈의 제 1 및 제 2 가스 버퍼링 공간에 의해 연속적으로 1차 및 2차 버퍼링(또는 확산)되어 복수의 가스 유로에 주입되면서 복수의 가스 분사 홀을 통해 기판(S) 상으로 하향 분사되게 된다. 이와 동시에, 전원 공급 수단(790)을 통해 플라즈마 전원을 챔버 리드(730)에 공급하여 챔버 리드(730)를 통해 가스 분사 수단(770)에 플라즈마 전원을 인가한다. 이에 따라, 상기 기판 지지 수단(750)과 상기 가스 분사 수단(770) 사이에 플라즈마가 형성된다.
따라서, 상기 가스 분사 수단(770)으로부터 분사되는 공정 가스가 상기 플라즈마에 의해 활성화되어 기판(S) 상에 분사됨으로써 기판(S)의 상면에는 활성화된 공정 가스에 따른 소정의 박막이 증착되게 된다.
이상과 같은, 본 발명에 따른 기판 처리 장치에 따르면, 가스 분사 수단(770)의 몸체에 결합된 가스 주입 모듈에서 공정 가스를 연속적으로 1차 및 2차로 버퍼링 및 확산시켜 가스 유로에 주입함으로써 공정 가스를 기판(S) 상에 균일하게 분사할 수 있고, 이를 통해 균일한 기판 처리 공정을 가능하게 할 수 있다. 또한, 가스 분사 수단(770)의 세정시, 가스 분사 수단(770)의 몸체에 분리 가능하게 결합된 가스 주입 모듈의 분리를 통해 복수의 가스 유로 각각의 양 끝단이 외부로 노출됨으로써 가스 유로와 가스 분사 홀의 세정을 용이하게 할 수 있으며, 세정 시간을 감소시킬 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사항을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 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, 200, 300, 400, 500: 가스 분사 장치
110: 몸체
111: 가스 유로(제 1 가스 유로)
113: 가스 분사 홀(제 1 가스 분사 홀)
117: 제 2 가스 유로
119: 제 2 가스 분사 홀
120a, 120b, 120c, 120d: 가스 주입 모듈
121: 제 1 가스 버퍼링 부재
123: 제 2 가스 버퍼링 부재
123a, 123b: 그룹 버퍼링 부재
127a: 제 1 가스 주입 부재
127b: 제 2 가스 주입 부재
140: 밀봉 캡
700: 기판 처리 장치
710: 공정 챔버
730: 챔버 리드
750: 기판 지지 수단
770: 가스 분사 수단

Claims (9)

  1. 공정 가스를 분사하는 복수의 가스 분사 홀과 연결되는 복수의 가스 유로를 포함하는 몸체;
    상기 몸체의 일측면에 결합되어 상기 복수의 가스 유로 중 일부의 가스 유로들에만 제 1 공정 가스를 주입하기 위한 제 1 가스 주입 모듈; 및
    상기 몸체의 일측면과 반대되는 상기 몸체의 타측면에 결합되어 상기 복수의 가스 유로 중 나머지 가스 유로들에만 제 2 공정 가스를 주입하기 위한 제 2 가스 주입 모듈을 포함하는 가스 분사 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 가스 주입 모듈은 상기 복수의 가스 유로의 일측을 덮도록 상기 몸체의 일측면에 결합된 제 1 가스 주입 부재를 포함하고,
    상기 제 1 가스 주입 부재는 상기 복수의 가스 유로 중 일부의 가스 유로들의 일측에만 중첩되도록 형성된 복수의 가스 주입 홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 분사 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 가스 주입 홀 각각은 상기 복수의 가스 유로 각각의 직경보다 더 작은 직경을 가지도록 형성된 것을 특징으로 하는 가스 분사 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 몸체의 일측면에는 상기 제 1 가스 주입 부재가 삽입되는 제 1 삽입 홈이 형성되어 있고,
    상기 제 1 가스 주입 부재는 분리 가능하도록 상기 제 1 삽입 홈에 삽입 결합된 것을 특징으로 하는 가스 분사 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 가스 주입 모듈은 상기 복수의 가스 유로의 타측을 덮도록 상기 몸체의 타측면에 결합된 제 2 가스 주입 부재를 포함하고,
    상기 제 2 가스 주입 부재는 상기 복수의 가스 유로 중 나머지 가스 유로들의 타측에만 중첩되도록 형성된 복수의 가스 주입 홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 분사 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 복수의 가스 주입 홀 각각은 상기 복수의 가스 유로 각각의 직경보다 더 작은 직경을 가지도록 형성된 것을 특징으로 하는 가스 분사 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 가스 주입 모듈은,
    외부로부터 공급되는 상기 제 1 공정 가스를 1차로 버퍼링하는 제 1 가스 버퍼링 공간;
    상기 제 1 가스 버퍼링 공간에 연통되어 상기 1차로 버퍼링된 상기 제 1 공정 가스를 2차로 버퍼링하는 제 2 가스 버퍼링 공간; 및
    상기 제 2 가스 버퍼링 공간에서 2차로 확산된 상기 제 1 공정 가스를 상기 복수의 가스 유로 중 일부의 가스 유로들에만 주입하기 위한 제 1 가스 주입 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 분사 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 가스 주입 모듈은,
    외부로부터 공급되는 상기 제 2 공정 가스를 1차로 버퍼링하는 제 1 가스 버퍼링 공간;
    상기 제 1 가스 버퍼링 공간에 연통되어 상기 1차로 버퍼링된 상기 제 2 공정 가스를 2차로 버퍼링하는 제 2 가스 버퍼링 공간; 및
    상기 제 2 가스 버퍼링 공간에서 2차로 확산된 상기 제 2 공정 가스를 상기 복수의 가스 유로 중 나머지 가스 유로들에만 주입하기 위한 제 2 가스 주입 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 분사 장치.
  9. 공정 챔버;
    공정 챔버의 상부를 덮는 챔버 리드;
    상기 공정 챔버의 내부에 설치되어 기판을 지지하는 기판 지지 수단; 및
    상기 기판 지지 수단에 마주보도록 상기 챔버 리드의 하면에 결합된 가스 분사 수단을 포함하며,
    상기 가스 분사 수단은 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 기재된 가스 분사 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
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KR1020210017402A KR102331779B1 (ko) 2014-04-11 2021-02-08 가스 분사 장치 및 이를 포함하는 기판 처리 장치

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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0555150A (ja) * 1991-03-29 1993-03-05 Sumitomo Metal Ind Ltd マイクロ波プラズマ処理装置
US5551982A (en) * 1994-03-31 1996-09-03 Applied Materials, Inc. Semiconductor wafer process chamber with susceptor back coating
KR20110004575A (ko) * 2009-07-08 2011-01-14 주식회사 유진테크 확산판을 선택적으로 삽입설치하는 기판처리장치 및 기판처리방법
JP2011222592A (ja) * 2010-04-05 2011-11-04 Sharp Corp 気相成長装置及び気相成長方法
US20140284404A1 (en) * 2013-03-20 2014-09-25 Asm Technology Singapore Pte Ltd. Chemical vapour deposition injector

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