KR101473403B1 - Shower head assembly and apparatus for chemical vapor deposition having the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 샤워헤드 내부의 압력 제어 또는 화학물의 농도 조절이 용이하도록 챔버 내부로 분사되는 공정가스의 공급 구조를 개선한 샤워헤드 어셈블리 및 이를 갖는 화학기상 증착장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 샤워헤드 어셈블리는 공정가스를 분사하는 제1분사부를 갖는 제1헤드와, 제1헤드 상에 적층 배치되어 공정가스를 분사하는 제2분사부를 갖는 제2헤드와, 제1헤드와 제2헤드 중 어느 하나에 공정가스의 분사방향에 대해 가로 방향으로 폐루프의 관 형상을 가지고 배치되어 제1헤드와 제2헤드 중 어느 하나의 내부 중심으로 공정가스를 공급하는 제1가스공급부와, 제1헤드와 제2헤드의 중심에 대해 수직으로 관통 배치되어 제1헤드와 제2헤드의 외부로 공정가스를 분사하는 제2가스공급부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 제1헤드와 제2헤드 중 어느 하나에 폐루프의 관 형상으로 마련된 제1가스공급부 및 제1헤드와 제2헤드에 대해 관통 배치된 제2가스공급부를 통해 공정가스를 공급함으로써, 챔버 내부에서의 공정가스 온도, 유속 및 도핑 비율을 조절할 수 있다.The present invention relates to a showerhead assembly and a chemical vapor deposition apparatus having the same, which improves the pressure control inside the shower head or the supply structure of the process gas injected into the chamber so as to easily control concentration of chemicals. A showerhead assembly according to the present invention includes a first head having a first injection portion for injecting a process gas, a second head having a second injection portion stacked on the first head and injecting a process gas, A first gas supply unit disposed in one of the first and second heads with a tubular shape of a closed loop in the transverse direction with respect to the direction of injection of the process gas and supplying the process gas to the inner center of either the first head or the second head; And a second gas supply unit disposed vertically through the center of the first and second heads for jetting the process gas to the outside of the first and second heads. Thereby, the process gas is supplied to the first head and the second head through the first gas supply section provided in the form of a closed loop and the second gas supply section penetrated through the first head and the second head, The process gas temperature, flow rate and doping rate within the chamber can be adjusted.

Description

샤워헤드 어셈블리 및 이를 갖는 화학기상 증착장치{SHOWER HEAD ASSEMBLY AND APPARATUS FOR CHEMICAL VAPOR DEPOSITION HAVING THE SAME}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a shower head assembly and a chemical vapor deposition apparatus having the shower head assembly.

본 발명은 샤워헤드 어셈블리 및 이를 갖는 화학기상 증착장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 기판을 수용한 챔버 내부로 공정가스를 분사하는 샤워헤드 어셈블리 및 이를 갖는 화학기상 증착장치에 관한 것이다.The present invention relates to a showerhead assembly and a chemical vapor deposition apparatus having the showerhead assembly, and more particularly, to a showerhead assembly for spraying a process gas into a chamber containing a substrate and a chemical vapor deposition apparatus having the showerhead assembly.

화학기상 증착장치는 기판인 웨이퍼 상에 요구하는 박막을 증착시키는 장치이다. 이러한 화학기상 증착장치에서 금속 유기물 화학기상 증착장치는 Ⅲ족과 Ⅴ족의 화합물을 챔버 내부로 공급하여 질화갈륨 박막을 증착하는 장치이다.The chemical vapor deposition apparatus is a device for depositing a thin film required on a wafer as a substrate. In such a chemical vapor deposition apparatus, a metalorganic chemical vapor deposition apparatus is a device for depositing a gallium nitride thin film by supplying Group III and Group V compounds into a chamber.

금속 유기물 화학기상 증착장치는 Ⅲ족과 Ⅴ족의 화합물을 챔버 내부의 공정 공간으로 분사하기 위해 샤워헤드 또는 노즐과 같은 가스공급유닛을 포함한다. 여기서, 샤워헤드는 Ⅲ족과 Ⅴ족 화합물을 챔버 내부로 분사하기 위해 복수개의 분사관을 구비한다. 그리고, 샤워헤드는 각각의 공급관에 이종의 공정가스를 공급하기 위해 복수개의 가스 공급층을 갖는 헤드들을 포함한다. 또한, 샤워헤드의 최하단에는 서셉터로부터 전달되는 열로부터 샤워헤드를 보호하기 위한 냉각층이 구비된다.The metal organic chemical vapor deposition apparatus includes a gas supply unit such as a shower head or a nozzle for injecting compounds of group III and group V into the process space inside the chamber. Here, the showerhead has a plurality of spray tubes for spraying Group III and Group V compounds into the chamber. And, the showerhead includes heads having a plurality of gas supply layers for supplying different process gases to respective supply pipes. A cooling layer for protecting the showerhead from heat transmitted from the susceptor is provided at the lowermost end of the showerhead.

한편, 종래의 화학기상 증착장치는 "대한민국 공개특허공보 제2011-0129685호"인 "화학기상증착장치 및 이를 위한 샤워헤드"가 개시되어 있다. 상술한 선행기술 문헌인 "화학기상증착장치 및 이를 위한 샤워헤드는 복수개의 가스공급층을 형성하는 헤드들의 외곽에 가스공급관을 연결한다. 이렇게 샤워헤드의 헤드들 외곽으로부터 가스공급층으로 공급된 공정가스는 분사구를 통해 챔버 내부로 분사된다.On the other hand, a conventional chemical vapor deposition apparatus is disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 2011-0129685 entitled "Chemical vapor deposition apparatus and shower head for the same ". The above-described prior art document "Chemical vapor deposition apparatus and showerhead for this " refers to a process in which a gas supply pipe is connected to the outside of heads forming a plurality of gas supply layers. The gas is injected into the chamber through the injection port.

그런데, 종래의 상술한 선행기술 문헌의 "화학기상 증착장치 및 이를 위한 샤워헤드"는 가스공급층의 외곽으로부터 공정가스가 공급되기 때문에 가스공급층의 내부 압력 제어 또는 화학물의 농도 조절이 어려운 문제점이 있다.However, in the above-mentioned prior art document "Chemical vapor deposition apparatus and shower head for this", since the process gas is supplied from the outside of the gas supply layer, there is a problem that it is difficult to control the internal pressure of the gas supply layer or adjust the concentration of the chemical have.

대한민국 공개특허공보 제2011-0129685호Korean Patent Publication No. 2011-0129685

본 발명의 목적은 샤워헤드 내부의 압력 제어 또는 화학물의 농도 조절이 용이하도록 챔버 내부로 분사되는 공정가스의 공급 구조를 개선한 샤워헤드 어셈블리 및 이를 갖는 화학기상 증착장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a showerhead assembly and a chemical vapor deposition apparatus having the shower head unit and a chemical vapor deposition apparatus, which improves the pressure control inside the shower head or the supply structure of the process gas injected into the chamber so as to easily control concentration of chemicals.

상기 과제의 해결 수단은, 본 발명에 따라 공정가스를 분사하는 제1분사부를 갖는 제1헤드와, 상기 제1헤드 상에 적층 배치되어 상기 공정가스를 분사하는 제2분사부를 갖는 제2헤드와, 상기 제1헤드와 상기 제2헤드 중 어느 하나에 상기 공정가스의 분사방향에 대해 가로 방향으로 폐루프의 관 형상을 가지고 배치되어 상기 제1헤드와 상기 제2헤드 중 어느 하나의 내부 중심으로 상기 공정가스를 공급하는 제1가스공급부와, 상기 제1헤드와 상기 제2헤드의 중심에 대해 수직으로 관통 배치되어 상기 제1헤드와 상기 제2헤드의 외부로 상기 공정가스를 분사하는 제2가스공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 샤워헤드 어셈블리에 의해 이루어진다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a first head having a first jet portion for jetting a process gas according to the present invention; a second head having a second jet portion for jetting the process gas, A first head and a second head which are arranged in the shape of a closed loop in a transverse direction with respect to an injection direction of the process gas, A first gas supply unit for supplying the process gas and a second gas supply unit disposed vertically through the center of the first and second heads for spraying the process gas to the outside of the first and second heads, And a gas supply unit.

여기서, 바람직하게 상기 제1헤드와 상기 제2헤드로 공급되는 상기 공정가스는 각각 상이할 수 있다.Here, preferably, the process gas supplied to the first head and the second head may be different from each other.

더욱 바람직하게 상기 제1가스공급관과 상기 제2가스공급관으로 공급되는 상기 공정가스는 동일할 수 있다.More preferably, the process gas supplied to the first gas supply pipe and the second gas supply pipe may be the same.

상기 제1가스공급부는 상기 헤드들의 판면에 대해 원형 형상의 폐루프의 링 형상으로 마련되며, 상기 제1가스공급부로부터의 상기 공정가스는 원주로부터 중심을 향해 공급되는 것이 바람직하다.Preferably, the first gas supply unit is provided in a ring-shaped closed loop shape with respect to the plate surface of the heads, and the process gas from the first gas supply unit is supplied from the circumference toward the center.

한편, 상기 과제의 해결수단은, 본 발명에 따라 내부로 공정가스가 공급되는 챔버와, 상기 챔버 내부에 배치되며 상기 공정가스와 반응하는 기판을 지지하는 서셉터와, 상기 챔버 외부에 배치되어 상기 챔버 내부로 공급되는 상기 공정가스를 공급하는 가스공급유닛과, 상기 챔버 내부에 배치되며 상기 가스공급유닛으로부터 공급된 상기 공정가스를 상기 서셉터로 분사하는 전술한 구성의 샤워헤드 어셈블리를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학기상 증착장치에 의해서도 이루어진다.According to another aspect of the present invention, there is provided a plasma processing apparatus comprising: a chamber to which a process gas is supplied inward according to the present invention; a susceptor disposed inside the chamber and supporting a substrate that reacts with the process gas; A gas supply unit for supplying the process gas supplied to the inside of the chamber and a shower head assembly arranged in the chamber and configured to spray the process gas supplied from the gas supply unit to the susceptor The present invention also provides a chemical vapor deposition apparatus.

여기서, 바람직하게 상기 샤워헤드 어셈블리의 상기 제1가스공급부는 상기 가스공급유닛에 연결되어 상기 가스공급유닛으로부터 공급된 상기 공정가스를 상기 제1헤드와 상기 제2헤드 중 어느 하나의 내부 중심 영역을 향해 공급할 수 있다.Preferably, the first gas supply part of the showerhead assembly is connected to the gas supply unit so that the process gas supplied from the gas supply unit is supplied to the inner central region of either the first head or the second head .

반면, 상기 샤워헤드 어셈블리의 상기 제2가스공급부는 상기 가스공급유닛에 연결되어 상기 가스공급유닛으로부터 공급된 상기 공정가스를 상기 챔버 내부로 분사하는 것이 바람직하다.On the other hand, it is preferable that the second gas supply part of the showerhead assembly is connected to the gas supply unit and injects the process gas supplied from the gas supply unit into the chamber.

그리고, 바람직하게 상기 제1가스공급부로부터 공급된 상기 공정가스는 상기 제1가스공급부가 배치된 상기 제1헤드와 상기 제2헤드 중 어느 하나의 상기 분사부를 통해 상기 챔버 내부로 분사될 수 있다.Preferably, the process gas supplied from the first gas supply unit may be injected into the chamber through the injection unit of either the first head or the second head in which the first gas supply unit is disposed.

기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.The details of other embodiments are included in the detailed description and drawings.

본 발명에 따른 샤워헤드 어셈블리 및 이를 갖는 화학기상 증착장치에 효과는 다음과 같다.Effects of the shower head assembly and the chemical vapor deposition apparatus having the shower head assembly according to the present invention are as follows.

첫째, 제1헤드와 제2헤드 중 어느 하나에 폐루프의 관 형상으로 마련된 제1가스공급부 및 제1헤드와 제2헤드에 대해 관통 배치된 제2가스공급부를 통해 공정가스를 공급함으로써, 챔버 내부에서의 공정가스 온도, 유속 및 도핑 비율을 조절할 수 있다.First, by supplying a process gas through a first gas supply portion provided in a closed loop shape to either the first head or the second head and a second gas supply portion penetrating the first head and the second head, The process gas temperature, flow rate and doping rate can be adjusted internally.

둘째, 제1헤드와 제2헤드를 관통하는 제2가스공급부에 의해 중심 영역의 공정가스 분사량 및 분사속도를 보상하여 챔버 내부의 공정가스 균일성을 확보할 수 있으므로, 기판 상에 균일한 두께의 결정층을 증착할 수 있다.Second, since the process gas injection amount and the injection speed of the central region are compensated by the second gas supply unit passing through the first and second heads, the uniformity of the process gas inside the chamber can be ensured, A crystal layer can be deposited.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 화학기상 증착장치의 단면도,
도 2는 도 1에 도시된 화학기상 증착장치의 샤워헤드 어셈블리 단면도,
도 3은 도 2에 도시된 샤워헤드 어셈블리의 평면도이다.1 is a cross-sectional view of a chemical vapor deposition apparatus according to a preferred embodiment of the present invention,
FIG. 2 is a sectional view of the shower head assembly of the chemical vapor deposition apparatus shown in FIG. 1,
3 is a top view of the showerhead assembly shown in FIG.

이하, 본 발명의 실시 예에 따른 샤워헤드 어셈블리 및 이를 갖는 화학기상 증착장치에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a showerhead assembly according to an embodiment of the present invention and a chemical vapor deposition apparatus having the showerhead assembly will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

설명하기에 앞서, 이하에서 본 발명의 일 실시 예에 따른 샤워헤드 어셈블리 및 이를 갖는 화학기상 증착장치의 제1가스공급부는 제1헤드에 배치되는 것으로 설명되나, 제1가스공급부는 제2헤드에 배치될 수 있음을 미리 밝혀둔다. 물론, 제1가스공급부의 배치와는 무관하게 제1가스공급부와 제2가스공급부로 분사되는 공정가스는 동일함을 밝혀둔다.Although the showerhead assembly and the first gas supply unit of the chemical vapor deposition apparatus having the showerhead assembly according to the embodiment of the present invention are described below as being disposed in the first head, It can be deployed in advance. Of course, it is noted that the process gases injected into the first gas supply unit and the second gas supply unit are the same regardless of the arrangement of the first gas supply unit.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 화학기상 증착장치의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a chemical vapor deposition apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 화학기상 증착장치(10)는 챔버(100), 가스공급유닛(200), 서셉터(300), 회전축(400), 히팅유닛(500), 라이너(liner)(600) 및 샤워헤드 어셈블리(800)를 포함한다. 화학기상 증착장치(10)는 내부에 수용된 기판(또는 웨이퍼)(1; 도 2 참조)의 판면과 반응하는 공정가스를 공급하여 기판(1) 상에 결정층을 형성시킨다. 여기서, 화학기상 증착장치(10)의 내부로 공급되는 공정가스는 제1공정가스(G1) 및 제2공정가스(G2)로 구분된다.1, a chemical vapor deposition apparatus 10 according to a preferred embodiment of the present invention includes a chamber 100, a gas supply unit 200, a susceptor 300, a rotation shaft 400, (500), a liner (600), and a showerhead assembly (800). The chemical vapor deposition apparatus 10 supplies a process gas which reacts with the plate surface of the substrate (or wafer) 1 (see FIG. 2) accommodated therein to form a crystal layer on the substrate 1. Here, the process gas supplied into the chemical vapor deposition apparatus 10 is divided into a first process gas G1 and a second process gas G2.

챔버(100)는 내부에 기판(1)과 공정가스가 반응하여 기판(1) 상에 결정층이 형성되는 공정 공간을 형성하기 위한 몸체(120)와, 몸체(120)의 하부 일측에 형성되어 기판(1)과 반응한 반응가스(이하, '폐가스'라고 함)(G3)를 몸체(120) 외부로 배기하는 배기구(140)와, 몸체(120)의 내벽면으로부터 중심을 향해 돌출 연장되어 라이너(600)를 지지하는 지지돌기(160)를 포함한다.The chamber 100 includes a body 120 for forming a process space in which a crystal layer is formed on the substrate 1 by reaction of the substrate 1 with a process gas, An exhaust port 140 for discharging a reactive gas G3 reacted with the substrate 1 to the outside of the body 120 and an exhaust port 140 protruding and extending toward the center from the inner wall surface of the body 120 And a support protrusion 160 for supporting the liner 600.

가스공급유닛(200)은 챔버(100) 내부로 공정가스가 공급되도록 공정가스를 공급한다. 본 발명의 일 실시 예로서, 가스공급유닛(200)은 제1공정가스(G1)와 제2공정가스(G2)를 공급한다.The gas supply unit 200 supplies the process gas to supply the process gas into the chamber 100. In one embodiment of the present invention, the gas supply unit 200 supplies the first process gas G1 and the second process gas G2.

서셉터(300)는 본 발명의 일 실시 예로서, 기판지지부(320)의 판면에 형성된 기판수용홈(340)을 포함한다. 서셉터(300)는 챔버(100) 내부에 후술할 샤워헤드 어셈블리(800)와 대향 배치된다. 서셉터(300)는 회전축(400)에 연결되어 기판수용홈(340)에 배치된 복수개의 기판(1) 상에 결정층이 균일한 두께로 증착되도록 회전 운동된다.The susceptor 300 includes a substrate receiving groove 340 formed on a surface of a substrate supporting part 320 as an embodiment of the present invention. The susceptor 300 is disposed inside the chamber 100 to face the showerhead assembly 800, which will be described later. The susceptor 300 is connected to the rotating shaft 400 and rotates so that the crystal layer is deposited with a uniform thickness on the plurality of substrates 1 arranged in the substrate receiving grooves 340.

회전축(400)은 서셉터(300)의 하부에 연결되어 서셉터(300)에 회전 운동력을 제공한다. 회전축(400)은 도시되지 않은 벨트와 모터의 조합과 같은 공지된 동력전달장치에 의해 회전 운동되어 발생된 회전 운동력을 서셉터(300)에 제공한다.The rotating shaft 400 is connected to the lower portion of the susceptor 300 to provide rotational force to the susceptor 300. The rotary shaft 400 is rotated by a known power transmission device such as a combination of a belt and a motor, not shown, to provide the generated rotational force to the susceptor 300.

히팅유닛(500)은 히팅부(520), 방열부(540) 및 전원블럭(560)을 포함한다. 히팅유닛(500)은 서셉터(300)의 내부 공간에 수용된다. 히팅유닛(500)은 서셉터(300)의 기판수용홈(340)에 지지된 기판(1) 상의 증착 공정이 원활하게 이루어질 수 있도록 기판(1)으로 전달되는 열을 생성한다.The heating unit 500 includes a heating unit 520, a heat dissipation unit 540, and a power source block 560. The heating unit 500 is accommodated in the inner space of the susceptor 300. The heating unit 500 generates heat transferred to the substrate 1 so that the deposition process on the substrate 1 supported in the substrate receiving groove 340 of the susceptor 300 can be performed smoothly.

히팅부(520)는 복수개로 분리되어 서셉터(300)의 중앙 영역과 테두리 영역에 각각 대응되도록 배치된다. 이와 같이 히팅부(520)가 복수개로 분리됨에 따라, 서셉터(300)의 기판지지부(320) 중앙 영역 및 테두리 영역에 전달되는 온도는 개별 조절될 수 있다. 본 발명의 일 실시 예로서, 히팅부(520)는 기판지지부(320)의 중앙 영역과 테두리 영역에 대응되도록 분리 배치되어 있으나, 히팅부(520)의 분리된 개수 및 배치는 기판지지부(320)의 면적 또는 기판수용홈(340)의 배치 위치에 따라 설계 변경 실시 될 수 있다.The plurality of heating units 520 are disposed to correspond to the central region and the peripheral region of the susceptor 300, respectively. As the heating unit 520 is divided into a plurality of units, the temperature transferred to the center region and the edge region of the substrate supporting unit 320 of the susceptor 300 can be individually adjusted. The number and arrangement of the heating units 520 are different from those of the substrate supporting unit 320 and the substrate supporting unit 320. In this case, Or the arrangement position of the substrate receiving groove 340 can be implemented.

방열부(540)는 복수개로 히팅부(520)의 하부에 배치되어, 서셉터(300) 내부의 열을 방열한다. 그리고, 전원블럭(560)은 복수개의 방열부(540) 하부에 복수개로 배치된다. 전원블럭(560)은 본 발명에 도시되지 않은 양극블럭 및 음극블럭과 더불어 양극블럭 및 음극블럭에 연결되는 양극선 및 음극선을 포함한다. 이러한 양극블럭과 음극블럭은 교호적으로 배치된다. 이렇게, 전원블럭(560)이 히팅부(520)의 하부에 배치됨에 따라, 전원공급부(미도시)로 공급되는 대전류가 효율적으로 분배되어 히팅부(520)에 공급되도록 한다.A plurality of heat dissipation units 540 are disposed below the heating unit 520 to dissipate heat inside the susceptor 300. A plurality of power supply blocks 560 are disposed below the plurality of heat dissipation units 540. The power supply block 560 includes positive and negative electrodes connected to the positive and negative electrode blocks and the negative and negative electrode blocks, not shown in the present invention. The anode block and the cathode block are alternately arranged. In this way, since the power supply block 560 is disposed below the heating unit 520, the large current supplied to the power supply unit (not shown) is efficiently distributed and supplied to the heating unit 520.

라이너(600)는 챔버(100)의 내측면과 서셉터(300)의 외측벽 사이에 배치된다. 본 발명의 라이너(600)는 'J'자 단면 형상을 가지며 챔버(100)와 서셉터(300) 사이에 배치된다. 라이너(600)는 만곡 형상으로 마련되어 폐가스(G3)의 와류를 방지함과 더불어 챔버(100)의 내측벽 및 서셉터(300)의 외측벽에 제1공정가스(G1), 제2공정가스(G2) 및 폐가스(G3)에 포함된 이물질, 예를 들어 파티클이 증착되는 것을 방지한다. 라이너(600)는 화학기상 증착장치(10)의 증착 공정에 미치는 영향을 최소화하기 위해 내화학성 및 내열성이 우수한 석영 재질로 마련된다.The liner 600 is disposed between the inner side of the chamber 100 and the outer side wall of the susceptor 300. The liner 600 of the present invention has a "J" cross-sectional shape and is disposed between the chamber 100 and the susceptor 300. The liner 600 is provided in a curved shape so as to prevent swirling of the waste gas G3 and the first and second process gases G1 and G2 are formed on the inner wall of the chamber 100 and the outer wall of the susceptor 300, And particles contained in the waste gas G3, for example, particles are prevented from being deposited. The liner 600 is made of a quartz material excellent in chemical resistance and heat resistance in order to minimize the influence of the liner 600 on the deposition process of the chemical vapor deposition apparatus 10.

다음으로 도 2는 도 1에 도시된 화학기상 증착장치의 샤워헤드 어셈블리 단면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 샤워헤드 어셈블리의 평면도이다.2 is a cross-sectional view of the shower head assembly of the chemical vapor deposition apparatus shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a plan view of the showerhead assembly shown in FIG. 2. FIG.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 샤워헤드 어셈블리(800)는 챔버(100) 내부에 수용된 서셉터(300)와 대향된 챔버(100)의 상부에 배치되어 공정가스를 분사한다. 일 실시 예로서, 샤워헤드 어셈블리(800)는 챔버(100) 내부에서 기판(1) 상의 결정층이 증착되도록 가스공급유닛(200)으로부터 공급된 제1공정가스(G1) 및 제2공정가스(G2)를 서셉터(300)로 분사한다. 본 발명의 샤워헤드 어셈블리(800)는 제1헤드(820), 제2헤드(840), 방열헤드(850), 제1가스공급부(870) 및 제2가스공급부(890)를 포함한다.2 and 3, the showerhead assembly 800 is disposed at an upper portion of the chamber 100 opposed to the susceptor 300 accommodated in the chamber 100, and injects the process gas. The showerhead assembly 800 includes a first process gas G1 and a second process gas G2 supplied from the gas supply unit 200 to deposit a crystal layer on the substrate 1 inside the chamber 100 G2) to the susceptor (300). The showerhead assembly 800 of the present invention includes a first head 820, a second head 840, a heat radiating head 850, a first gas supply 870 and a second gas supply 890.

제1헤드(820)는 제1헤드몸체(822), 제1공급실(824) 및 제1분사부(826)를 포함한다. 제1헤드(820)는 가스공급유닛(200)으로부터 공급된 제1공정가스(G1)를 챔버(100) 내부로 분사한다. 제1헤드(820)는 제2헤드(840)와 방열헤드(850) 사이에 배치된다. 제1헤드몸체(822)는 후술할 제2헤드몸체(842)와 방열몸체(852) 사이에 배치되어 가스공급유닛(200)으로부터 공급된 제1공정가스(G1)가 체류되는 제1공급실(824)을 형성한다. 제1분사부(826)는 챔버(100) 내부와 제1공급실(824) 사이에 관통 배치되어 챔버(100) 내부와 제1공급실(824)을 연통시킨다. 특히, 제1분사부(826)는 제1헤드몸체(822)의 판면을 따라 일정 간격을 두고 판면에 대해 가로 방향으로 복수개로 배치된다. 제1분사부(826)는 서셉터(300)의 기판지지부(320) 전체면에 대응되도록 배치되어 서셉터(300)의 기판지지부(320) 전체면에 제1공정가스(G1)를 분사한다.The first head 820 includes a first head body 822, a first supply chamber 824, and a first jetting portion 826. The first head 820 injects the first process gas G1 supplied from the gas supply unit 200 into the chamber 100. The first head 820 is disposed between the second head 840 and the heat dissipating head 850. The first head body 822 is disposed between a second head body 842 and a heat dissipating body 852 to be described later and has a first supply chamber G1 in which the first process gas G1 supplied from the gas supply unit 200 is retained 824 are formed. The first jetting section 826 is disposed between the chamber 100 and the first supply chamber 824 to communicate the inside of the chamber 100 and the first supply chamber 824. Particularly, the first jetting portions 826 are arranged in plural in the transverse direction with respect to the plate surface at regular intervals along the plate surface of the first head body 822. [ The first jet part 826 is disposed to correspond to the entire surface of the substrate supporting part 320 of the susceptor 300 and injects the first processing gas G1 onto the entire surface of the substrate supporting part 320 of the susceptor 300 .

제2헤드(840)는 제1헤드(820) 상에 적층 배치되어 가스공급유닛(200)으로부터 공급된 제2공정가스(G2)를 챔버(100) 내부로 분사한다. 제2헤드(840)는 제2헤드몸체(842), 제2공급실(844), 제2분사부(846) 및 제2헤드 공급관(848)을 포함한다.The second head 840 is stacked on the first head 820 and injects the second process gas G2 supplied from the gas supply unit 200 into the chamber 100. The second head 840 includes a second head body 842, a second feed chamber 844, a second jet portion 846 and a second head feed tube 848.

제2헤드몸체(842)는 제1헤드몸체(822)의 상부에 배치되어 가스공급유닛(200)으로부터 공급된 제2공정가스(G2)가 체류되는 제2공급실(844)을 형성한다. 제2분사부(846)는 챔버(100) 내부와 제2공급실(844) 사이에 관통 배치된다. 특히, 제2분사부(846)는 제2헤드몸체(842)의 판면을 따라 일정 간격을 두고 제1헤드(820)의 제1분사부(826) 사이마다 관통 배치된다. 제2분사부(846)는 챔버(100) 내부와 제2공급실(844)을 연통시켜 제2공급실(844)에 체류된 제2공정가스(G2)를 챔버(100) 내부로 분사한다. 제2헤드 공급관(848)은 가스공급유닛(200)과 제2공급실(844)을 상호 연결한다. 제2헤드 공급관(848)은 가스공급유닛(200)으로부터 공급된 제2공정가스(G2)를 제2공급실(844)로 안내한다.The second head body 842 is disposed on the top of the first head body 822 to form a second supply chamber 844 in which the second process gas G2 supplied from the gas supply unit 200 is retained. The second jetting portion 846 is disposed between the inside of the chamber 100 and the second supply chamber 844. Particularly, the second jetting portion 846 is disposed between the first jetting portions 826 of the first head 820 at predetermined intervals along the surface of the second head body 842. The second jetting section 846 communicates the inside of the chamber 100 and the second supply chamber 844 and injects the second process gas G2 held in the second supply chamber 844 into the chamber 100. The second head supply pipe 848 interconnects the gas supply unit 200 and the second supply chamber 844. The second head supply pipe 848 guides the second process gas G2 supplied from the gas supply unit 200 to the second supply chamber 844.

상술한 제1헤드(820)와 제2헤드(840)로부터 분사되는 공정가스는 각각 상이하다. 예를 들어 설명하자면, 제1헤드(820)는 제1공정가스(G1)를 분사하고 제2헤드(840)는 제1공정가스(G1)와 상이한 제2공정가스(G2)를 분사한다.The process gases injected from the first head 820 and the second head 840 are different from each other. For example, the first head 820 may dispense a first process gas G1 and the second head 840 may dispense a second process gas G2 that is different from the first process gas G1.

방열헤드(850)는 제1헤드(820)의 하부에 배치된다. 방열헤드(850)는 방열몸체(852) 및 방열실(854)을 포함한다. 방열헤드(850)는 제1헤드(820)의 하부 즉, 샤워헤드 어셈블리(800)의 최하단부를 형성함과 더불어 방열실(854)을 형성한다. 방열실(854)에는 서셉터(300)로부터의 열이 샤워헤드 어셈블리(800)로 전달되는 것을 방지하기 위해 냉각용 가스가 공급된다.The heat-dissipating head 850 is disposed under the first head 820. The heat dissipation head 850 includes a heat dissipation body 852 and a heat dissipation chamber 854. The heat dissipation head 850 forms the heat dissipation chamber 854 together with the bottom of the first head 820, that is, the lowermost end of the showerhead assembly 800. A cooling gas is supplied to the heat dissipating chamber 854 to prevent heat from the susceptor 300 from being transmitted to the shower head assembly 800.

다음으로 제1가스공급부(870)는 제1헤드(820)와 제2헤드(840) 중 어느 하나에 공정가스의 분사방향에 대해 가로 방향으로 폐루프의 관 형상을 가지고 배치되어, 제1헤드(820)와 제2헤드(840) 중 배치된 어느 하나의 내부 중심으로 공정가스를 공급한다. 본 발명의 일 실시 예로서, 제1가스공급부(870)는 제1헤드(820)의 제1공급실(824)에 배치된다. 즉, 제1가스공급부(870)는 제1헤드(820)의 제1공급실(824)에 배치되어 제1분사부(826)로 제1공정가스(G1)가 공급되도록 제1공급실(824)로 제1공정가스(G1)를 공급한다. 제1가스공급부(870)는 원형의 링 형상으로 마련되어 제1공급실(824)의 내부 중심을 향해 제1공정가스(G1)를 공급한다. 한편, 제1가스공급부(870)는 본 발명의 일 실시 예와 달리, 제2헤드(840)의 제2공급실(844)에 배치될 수 있다. 이렇게 제1가스공급부(870)가 제2공급실(844)에 배치될 경우, 제1가스공급부(870)는 제2분사부(846)로 제2공정가스(G2)가 분사되도록 제2공급실(844)로 제2공정가스(G2)를 공급한다.Next, the first gas supply unit 870 is disposed in either one of the first head 820 and the second head 840 in the shape of a closed loop in the transverse direction with respect to the direction of injection of the process gas, The process gas is supplied to the inner center of one of the first head 820 and the second head 840. In one embodiment of the present invention, the first gas supply portion 870 is disposed in the first supply chamber 824 of the first head 820. That is, the first gas supply unit 870 is disposed in the first supply chamber 824 of the first head 820 so as to supply the first process gas G1 to the first jetting unit 826, To supply the first process gas (G1). The first gas supply unit 870 is provided in a circular ring shape to supply the first process gas G1 toward the inner center of the first supply chamber 824. Alternatively, the first gas supply unit 870 may be disposed in the second supply chamber 844 of the second head 840, unlike the embodiment of the present invention. When the first gas supply unit 870 is disposed in the second supply chamber 844, the first gas supply unit 870 is connected to the second supply chamber 844 such that the second process gas G2 is injected into the second injection unit 846 844 to the second process gas G2.

본 발명의 제1가스공급부(870)는 제1공급몸체(872) 및 공급구(874)를 포함한다. 제1공급몸체(872)는 제1공급실(824) 내부에 원형의 링 형상을 가지고 배치된다. 제1공급몸체(872)는 가스공급유닛(200)과 연결되어 제1공정가스(G1)를 공급한다. 공급구(874)는 제1공급몸체(872)의 내주면에 형성되어 제1공급몸체(872)에 공급된 제1공정가스(G1)를 제1공급실(824) 내부로 공급한다. 본 발명의 공급구(874)는 제1공급몸체(872)의 내주면에 90도 등간격으로 4개가 형성되나, 제1공정가스(G1)의 공급량 및 공급속도 변경을 위해 그 개수는 설계 변경될 수 있음은 물론이다.The first gas supply unit 870 of the present invention includes a first supply body 872 and a supply port 874. The first supply body 872 is disposed in the first supply chamber 824 with a circular ring shape. The first supply body 872 is connected to the gas supply unit 200 to supply the first process gas G1. The supply port 874 is formed on the inner circumferential surface of the first supply body 872 and supplies the first process gas G1 supplied to the first supply body 872 into the first supply chamber 824. Four feed ports 874 of the present invention are formed at equal intervals of 90 degrees on the inner peripheral surface of the first feed body 872. However, the number of feed ports 874 for changing the feed rate and the feed rate of the first process gas G1 is changed Of course.

마지막으로 제2가스공급부(890)는 제1헤드(820)와 제2헤드(840)의 중심에 대해 수직으로 관통 배치되어 챔버(100) 내부로 공정가스를 공급한다. 제2가스공급부(890)는 제2공급몸체(892), 유입구(894) 및 분사구(896)를 포함한다. 제2공급몸체(892)는 제1헤드(820), 제2헤드(840) 및 방열헤드(850)를 관통하여 챔버(100) 내부와 연통된다. 유입구(894)는 가스공급유닛(200)과 연결되어 제2공급몸체(892)로 공정가스를 공급시킨다. 그리고, 분사구(896)는 챔버(100) 내부와 연통되어 제2공급몸체(892)로 유입된 공정가스를 챔버(100) 내부로 분사시킨다. 여기서, 본 발명의 일 실시 예로서, 제2가스공급부(890)는 제1공정가스(G1)를 챔버(100) 내부로 분사한다. 중요하게 제1가스공급부(870)와 제2가스공급부(890)에 공급되는 공정가스는 동일하다. 이에, 본 발명의 일 실시 예로서, 제1가스공급부(870)와 제2가스공급부(890)는 제1공정가스(G1)를 공급한다. 그러나, 제1가스공급부(870)가 제2공급실(844)에 배치되어 제2공정가스(G2)를 공급할 경우, 또한 제2가스공급부(890)도 제2공정가스(G2)를 공급한다.Finally, a second gas supply 890 is disposed vertically through the center of the first and second heads 820 and 840 to supply process gas into the chamber 100. The second gas supply portion 890 includes a second supply body 892, an inlet port 894, and an injection port 896. The second supply body 892 communicates with the interior of the chamber 100 through the first head 820, the second head 840 and the heat dissipation head 850. The inlet 894 is connected to the gas supply unit 200 to supply the process gas to the second supply body 892. The injection port 896 communicates with the inside of the chamber 100 to inject the process gas introduced into the second supply body 892 into the chamber 100. Here, as one embodiment of the present invention, the second gas supply unit 890 injects the first process gas G1 into the chamber 100. Significantly, the process gases supplied to the first gas supply unit 870 and the second gas supply unit 890 are the same. Thus, in one embodiment of the present invention, the first gas supply unit 870 and the second gas supply unit 890 supply the first process gas G1. However, when the first gas supply unit 870 is disposed in the second supply chamber 844 to supply the second process gas G2, the second gas supply unit 890 also supplies the second process gas G2.

이렇게, 상술한 제1가스공급부(870)와 제2가스공급부(890)가 각각 제1공급실(824) 내부에 배치되고 제1헤드(820) 및 제2헤드(840)에 대해 관통 배치되어 제1공급실(824) 중심 영역 통해 분사되는 제1공정가스(G1)의 분사량 또는 분사속도를 보상함으로써, 챔버(100) 내부의 공급되는 제1공정가스(G1)의 온도, 유속 및 도핑 비율을 조절할 수 있는 장점이 있다.The first gas supply unit 870 and the second gas supply unit 890 are disposed in the first supply chamber 824 and are disposed so as to pass through the first and second heads 820 and 840, The flow rate and the doping rate of the first process gas G1 supplied in the chamber 100 are adjusted by compensating the injection amount or the injection speed of the first process gas G1 injected through the central region of the chamber 100 There are advantages to be able to.

이러한 구성에 의해 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 화학기상 증착장치(10)의 작동 과정을 이하에서 살펴보면 다음과 같다.The operation of the chemical vapor deposition apparatus 10 according to the preferred embodiment of the present invention will be described below.

우선, 기판(1) 상에 결정층을 증착하기 위해 챔버(100) 내부의 서셉터(300)에 복수개의 증착 대상물인 기판(1)을 배치한다. 그리고, 가스공급유닛(200)을 작동시켜 챔버(100) 내부로 공정가스를 공급한다.First, a plurality of substrates 1 to be deposited are arranged on a susceptor 300 in a chamber 100 for depositing a crystal layer on the substrate 1. [ Then, the gas supply unit 200 is operated to supply the process gas into the chamber 100.

이때, 가스공급유닛(200)으로부터 공급된 공정가스는 샤워헤드 어셈블리(800)를 경유하여 챔버(100) 내부로 분사된다. 가스공급유닛(200)으로부터 공급된 제1공정가스(G1)는 제1가스공급부(870)를 통해 제1헤드(820)의 제1공급실(824)로 공급됨으로써 제1분사부(826)를 통해 챔버(100)로 분사되고, 제1헤드(820) 및 제2헤드(840)에 대해 관통 배치된 제2가스공급부(890)를 통해 챔버(100) 내부에 직접적으로 분사된다.At this time, the process gas supplied from the gas supply unit 200 is injected into the chamber 100 via the showerhead assembly 800. The first process gas G1 supplied from the gas supply unit 200 is supplied to the first supply chamber 824 of the first head 820 through the first gas supply unit 870 so that the first jetting unit 826 And is directly injected into the chamber 100 through the second gas supply portion 890 penetrating the first head 820 and the second head 840.

한편, 가스공급유닛(200)으로부터 공급된 제2공정가스(G2)는 제2헤드 공급관(848)을 통해 제2헤드(840)의 제2공급실(844)로 공급되어 제2분사부(846)를 통해 챔버(100) 내부로 분사된다.The second process gas G2 supplied from the gas supply unit 200 is supplied to the second supply chamber 844 of the second head 840 through the second head supply pipe 848 and is supplied to the second jetting portion 846 To the inside of the chamber 100.

챔버(100) 내부에서 공정가스와 기판(1)의 반응 공정 후 발생된 폐가스(G3)는 챔버(100)의 배기구(140)를 통해 외부로 배기된다.The waste gas G3 generated in the chamber 100 after the reaction between the process gas and the substrate 1 is exhausted to the outside through the exhaust port 140 of the chamber 100.

이에, 제1헤드와 제2헤드 중 어느 하나에 폐루프의 관 형상으로 마련된 제1가스공급부 및 제1헤드와 제2헤드에 대해 관통 배치된 제2가스공급부를 통해 공정가스를 공급함으로써, 챔버 내부에서의 공정가스 온도, 유속 및 도핑 비율을 조절할 수 있다.By supplying the process gas through the first gas supply part provided in the form of a closed loop in either the first head or the second head and the second gas supply part penetratingly arranged with respect to the first head and the second head, The process gas temperature, flow rate and doping rate can be adjusted internally.

또한, 제1헤드와 제2헤드를 관통하는 제2가스공급부에 의해 중심 영역의 공정가스 분사량 및 분사속도를 보상하여 챔버 내부의 공정가스 균일성을 확보할 수 있으므로, 기판 상에 균일한 두께의 결정층을 증착할 수 있다.In addition, since the process gas injection amount and the injection speed of the central region can be compensated by the second gas supply unit passing through the first and second heads, the uniformity of the process gas inside the chamber can be ensured, A crystal layer can be deposited.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징들이 변경되지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것으로 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, . Therefore, it should be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.

10: 화학기상 증착장치 100: 챔버
200: 가스공급유닛 300: 서셉터
400: 회전축 500: 히팅유닛
600: 라이너 800: 샤워헤드 어셈블리
820: 제1헤드 824: 제1공급실
826: 제1분사부 840: 제2헤드
844: 제2공급실 846: 제2분사부
848: 제2헤드 공급관 870: 제1가스공급부
872: 제1공급몸체 874: 공급구
890: 제2가스공급부 892: 제2공급몸체
894: 유입구 896: 분사구10: chemical vapor deposition apparatus 100: chamber
200: gas supply unit 300: susceptor
400: rotating shaft 500: heating unit
600: Liner 800: Shower head assembly
820: first head 824: first supply chamber
826: First jetting part 840: Second head
844: second supply chamber 846: second delivery portion
848: second head supply pipe 870: first gas supply part
872: first supply body 874:
890: second gas supply unit 892: second supply body
894: Inlet port 896:

Claims (8)

제1공정가스를 분사하는 제1분사부를 갖는 제1헤드와;
상기 제1헤드 상에 적층 배치되어, 제2공정가스를 분사하는 제2분사부를 갖는 제2헤드와;
상기 제1헤드와 상기 제2헤드 중 어느 하나에 상기 공정가스들의 분사방향에 대해 가로 방향으로 폐루프의 관 형상을 가지고 배치되어, 배치된 위치에 따라 상기 제1헤드와 상기 2헤드 중 해당된 어느 하나의 내부 중심으로 상기 제1 및 제2공정가스 중 해당된 하나의 공정가스를 공급하는 제1가스공급부와;
상기 제1헤드와 상기 제2헤드의 중심에 대해 수직으로 관통 배치되어, 상기 제1헤드와 상기 제2헤드의 외부로 상기 제1 및 제2공정가스 중 상기 제1가스공급부로부터 공급되는 공정가스와 동일한 공정가스를 분사하는 제2가스공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 샤워헤드 어셈블리.A first head having a first jetting portion for jetting a first process gas;
A second head disposed on the first head and having a second jetting portion for jetting a second process gas;
Wherein the first head and the second head have a tubular shape of a closed loop in a transverse direction with respect to an ejecting direction of the process gases, A first gas supply unit for supplying a corresponding one of the first and second process gases to an inner center of the first gas supply unit;
Wherein the first head and the second head are disposed so as to penetrate vertically with respect to the center of the first head and the second head so that the process gas supplied from the first gas supply unit of the first and second process gases to the outside of the first head and the second head And a second gas supply unit for injecting the same process gas as that of the first gas supply unit. 제1항에 있어서,
상기 제1헤드와 상기 제2헤드로 공급되는 상기 제1 및 제2공정가스는 각각 상이한 것을 특징으로 하는 샤워헤드 어셈블리.The method according to claim 1,
Wherein the first and second process gases supplied to the first head and the second head are different, respectively. 삭제delete 제2항에 있어서,
상기 제1가스공급부는 상기 헤드들의 판면에 대해 원형 형상의 폐루프의 링 형상으로 마련되며,
상기 제1가스공급부로부터의 상기 공정가스들 중 어느 하나는 원주로부터 중심을 향해 공급되는 것을 특징으로 하는 샤워헤드 어셈블리.3. The method of claim 2,
Wherein the first gas supply unit is provided in a ring shape of a closed loop having a circular shape with respect to the plate surface of the heads,
Wherein one of the process gases from the first gas supply is fed from the circumference toward the center. 내부로 제1 및 제2공정가스가 공급되는 챔버와;
상기 챔버 내부에 배치되며, 상기 공정가스들과 반응하는 기판을 지지하는 서셉터와;
상기 챔버 외부에 배치되어, 상기 챔버 내부로 공급되는 상기 공정가스들을 공급하는 가스공급유닛과;
상기 챔버 내부에 배치되며, 상기 가스공급유닛으로부터 공급된 상기 공정가스들을 상기 서셉터로 분사하는 제1항, 제2항 또는 제4항 중 어느 한 항의 샤워헤드 어셈블리를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학기상 증착장치.A chamber to which the first and second process gases are supplied into the chamber;
A susceptor disposed within the chamber, the susceptor supporting a substrate that reacts with the process gases;
A gas supply unit disposed outside the chamber and supplying the process gases supplied into the chamber;
And a showerhead assembly according to any one of claims 1, 2, and 4 arranged inside the chamber for spraying the process gases supplied from the gas supply unit to the susceptor. Vapor deposition apparatus. 제5항에 있어서,
상기 샤워헤드 어셈블리의 상기 제1가스공급부는 상기 가스공급유닛에 연결되어, 상기 가스공급유닛으로부터 공급된 상기 공정가스들 중 어느 하나를 상기 제1헤드와 상기 제2헤드 중 해당된 어느 하나의 내부 중심 영역을 향해 공급하는 것을 특징으로 하는 화학기상 증착장치.6. The method of claim 5,
Wherein the first gas supply portion of the showerhead assembly is connected to the gas supply unit so that any one of the process gases supplied from the gas supply unit is supplied to any one of the first and second heads Wherein the gas is supplied toward the central region. 제6항에 있어서,
상기 샤워헤드 어셈블리의 상기 제2가스공급부는 상기 가스공급유닛에 연결되어, 상기 가스공급유닛으로부터 공급된 상기 공정가스들 중 어느 하나를 상기 챔버 내부로 분사하는 것을 특징으로 하는 화학기상 증착장치.The method according to claim 6,
Wherein the second gas supply portion of the showerhead assembly is connected to the gas supply unit to inject any one of the process gases supplied from the gas supply unit into the chamber. 제6항에 있어서,
상기 제1가스공급부로부터 공급된 상기 공정가스들 중 어느 하나는 상기 제1가스공급부가 배치된 상기 제1헤드와 상기 제2헤드 중 해당된 어느 하나의 상기 분사부를 통해 상기 챔버 내부로 분사되는 것을 특징으로 하는 화학기상 증착장치.The method according to claim 6,
One of the process gases supplied from the first gas supply unit is injected into the chamber through the corresponding one of the first head and the second head in which the first gas supply unit is disposed Wherein the chemical vapor deposition apparatus is a chemical vapor deposition apparatus.
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