KR20220045708A - 증착 장비용 가스분사부재 및 이를 구비하는 증착 장비 - Google Patents

증착 장비용 가스분사부재 및 이를 구비하는 증착 장비 Download PDF

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Abstract

본 발명은 증착 장비용 가스분사부재 및 이를 포함하는 증착 장비에 관한 것으로서, 피처리 기판 상에 피막의 두께가 일정하게 형성되도록 하는 증착 장비용 가스분사부재 및 이를 구비하는 증착 장비에 관한 것이다.

Description

증착 장비용 가스분사부재 및 이를 구비하는 증착 장비{GAS INJECTION ELEMENT FOR DEPOSITION EQUIPMENT AND DEPOSITION EQUIPMENT HAVING THE SAME}
본 발명은 증착 장비용 가스분사부재 및 이를 포함하는 증착 장비에 관한 것으로서, 특히, 반도체 또는 디스플레이 제조 공정에 사용되는 증착 장비용 가스분사부재 및 이를 구비하는 증착 장비에 관한 것이다.
반도체 또는 디스플레이 제조 장치, 예를 들면 박막 증착 장비나, 에칭 처리 장비 등은 대상물을 제조하기 위해서, 피처리 기판에 대하여 처리 가스에 의해 박막 처리 등의 소정의 처리를 실행하기 위한 반응 용기를 가진다.
일반적으로, 박막 증착 장비는 가스와 기판 간의 반응을 통해 박막을 형성하는 장비로서, 예를 들어 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition, CVD)을 이용하여 공정을 수행한다. 이러한 박막 증착 장비는 외부로부터 유입되는 가스를 균일하게 공급하기 위하여 가스분사부재를 구비한다. 가스분사부재는 박막 증착 장비의 프로세스 챔버 내에서 기판의 상측에 대향되게 설치되고, 일정 간격으로 형성된 가스홀들을 통해서 가스를 프로세스 챔버 내로 공급하도록 한다. 증착 공정은, 진공 조건을 유지한 채 반응 용기에 RF 파워를 인가하여 히터가 매립된 지지대 위에 안착된 피처리 기판에 열을 전달하고, 플라즈마 상태를 유지한 상태에서 가스분사부재를 통해 반응 가스를 공급하여 원하는 막질을 얻는 공정으로 진행된다. 이러한 증착 공정은 300℃이상의 비교적 고온에서 이루어진다.
하지만 피처리 기판 내지 피처리 기판 주변의 온도가 균일하지 않게 되면 피처리 기판 상에 형성되는 막질의 두께가 일정하게 형성되지 않는 문제점을 야기하게 된다.
한국등록특허 제10-0687530호
본 발명은 피처리 기판 상에 피막의 두께가 일정하게 형성되도록 하는 증착 장비용 가스분사부재 및 이를 구비하는 증착 장비를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 특징에 따른 증착 장비는, 피처리 기판의 표면에 피막을 증착하는 증착 장비에 있어서, 상기 피처리 기판을 수용하는 반응 용기; 상기 반응 용기 내에서 상기 피처리 기판을 지지하는 지지대; 및 상기 지지대의 상면에서 상기 지지대에 대향되게 구비되는 가스분사부재를 포함하고, 상기 가스분사부재의 적어도 일부에서의 방사율은 상기 가스분사부재의 적어도 다른 부분에서의 방사율과 차이가 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가스분사부재의 표면에는 상기 가스분사부재를 구성하는 모재 금속을 양극산화하여 형성되는 양극산화피막을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 양극산화피막은 상기 모재 금속의 표면 조도 범위와 동일한 조도 범위를 갖도록 상기 양극산화피막의 표면에 기공이 형성되지 않는 배리어막으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가스분사부재의 제1영역에 형성되는 제1조도 범위; 및 상기 가스분사부재의 제2영역에 형성되는 제2조도 범위;를 포함하고, 상기 제1조도 범위와 상기 제2조도 범위의 차이로 인하여 상기 제1, 2영역에서의 방사율에 차이가 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1영역은 상기 가스분사부재의 하면 중앙에 위치하고, 상기 제2영역은 상기 제1영역의 외측에서 상기 제1영역을 감싸는 영역에 위치하며 상기 제2영역의 방사율이 상기 제1영역의 방사율보다 큰 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1영역은 상기 가스분사부재에 형성된 가스홀이 형성된 영역이고, 상기 제2영역은 상기 제1영역의 외측에서 상기 제1영역을 감싸는 영역에 위치하며, 상기 제2영역의 방사율이 상기 제1영역의 방사율보다 큰 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1영역은 상기 가스분사부재의 하면이고, 상기 제2영역은 상기 가스분사부재의 측면이며, 상기 제1영역의 방사율이 상기 제2영역의 방사율보다 큰 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가스분사부재의 측면에는 형성되지 않고 상기 가스분사부재의 하면에만 형성되는 양극산화피막을 포함하고, 상기 가스분사부재의 측면의 방사율이 상기 가스분사부재의 하면의 방사율보다 낮은 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1조도 범위는 1.0㎛초과 1.0㎛ 이하이고, 상기 제2조도 범위는 1.0㎛ 초과 10㎛이하인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 특징에 따른 증착 장비용 가스분사부재는, 피처리 기판의 표면에 피막을 증착을 하는 증착 장비용 가스분사부재에 있어서, 상기 가스분사부재의 적어도 일부에서의 방사율은 상기 가스분사부재의 적어도 다른 부분에서의 방사율과 차이가 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가스분사부재의 표면에는 상기 가스분사부재를 구성하는 모재 금속을 양극 산화하여 형성되는 양극산화피막을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 양극산화피막은 상기 모재 금속의 표면 조도 범위와 동일한 조도 범위를 갖도록 양극산화피막 표면에 기공이 형성되지 않는 배리어막으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가스분사부재의 제1영역에 형성되는 제1조도 범위; 및 상기 가스분사부재의 제2영역에 형성되는 제2조도 범위;를 포함하고, 상기 제1조도 범위와 상기 제2조도 범위는 서로 차이가 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1영역은 상기 가스분사부재의 하면 중앙에 위치하고, 상기 제2영역은 상기 제1영역의 외측에서 상기 제1영역을 감싸는 영역이며, 상기 제2조도 범위가 상기 제1조도 범위보다 큰 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1영역은 상기 가스분사부재에 형성된 가스홀이 형성된 영역이고, 상기 제2영역은 상기 제1영역의 외측에서 상기 제1영역을 감싸는 영역에 위치하며, 상기 제2조도 범위가 상기 제1조도 범위보다 큰 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1영역은 상기 가스분사부재의 하면이고, 상기 제2영역은 상기 가스분사부재의 측면이며, 상기 제1조도 범위가 상기 제2조도 범위보다 큰 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 특징에 따른 증착 장비용 가스분사부재는, 피처리 기판의 표면에 피막을 증착하는 증착 장비용 가스분사부재에 있어서, 상기 가스분사부재를 구성하는 모재 금속; 및 상기 모재 금속 표면의 제1조도 범위를 갖는 제1영역과 제2조도 범위를 갖는 제2영역 상에 형성되되, 상기 모재 금속의 상기 제1조도 범위와 상기 제2조도 범위와 동일한 조도 범위를 그 표면에서 갖도록 상기 모재 금속을 양극 산화하여 형성하되 그 표면에 기공이 형성되지 않은 배리어막;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 배리어막 상에 형성되는 보호막을 더 포함하되, 상기 보호막은, 알루미늄, 실리콘, 하프늄, 지르코늄, 이트륨, 에르븀, 티타늄 및 탄탈늄 중 적어도 어느 하나인 전구체 가스와, 상기 내식층을 형성할 수 있는 반응물 가스를 교대로 공급하여 형성되되, 상기 모재 금속의 제1조도 범위 와 제2조도 범위와 동일한 조도 범위를 그 표면에서 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 배리어막 상에 형성되는 보호막을 더 포함하되, 상기 보호막은, 알루미늄 산화물층, 이트륨 산화물층, 하프늄 산화물층, 실리콘 산화물층, 에르븀 산화물층, 지르코늄 산화물층, 플루오르화층, 전이금속층, 티타늄 질화물층, 탄탈륨 질화물층 및 지르코늄 질화물층 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 특징에 따른 증착 장비용 가스분사부재는, 상기 가스분사부재의 하면 내측 영역에 위치하며 제1조도 범위를 가지는 제1영역; 상기 제1영역의 외측에 위치하며 제2조도 범위를 가지는 제2영역; 및 상기 제1영역과 상기 제2영역 상에 형성되는 양극산화피막;을 포함하고, 상기 제1영역과 상기 제2영역의 방사율은 차이가 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 증착 장비는, 피처리 기판의 표면에 피막 증착 공정을 수행함에 있어서, 본 발명의 증착 장비용 가스분사부재를 이용함에 따라 피처리 기판의 표면에 형성되는 피막의 두께가 어느 부분에서 두껍게 형성되는 문제를 방지할 수 있고, 신뢰도 높은 증착 공정을 수행하여 피처리 기판의 불량 문제를 최소화하고, 제조 공정 수율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 증착 장비를 개략적으로 도시한 도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재를 개략적으로 도시한 도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 제2실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재를 개략적으로 도시한 도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 제3실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재를 개략적으로 도시한 도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 제4실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재를 개략적으로 도시한 도이다.
이하의 내용은 단지 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만 발명의 원리를 구현하고 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있는 것이다. 또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시 예들은 원칙적으로, 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로 명백히 의도되고, 이와 같이 특별히 열거된 실시 예들 및 상태들에 제한되지 않는 것으로 이해되어야 한다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이며, 그에 따라 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다.
본 명세서에서 기술하는 실시 예들은 본 발명의 이상적인 예시 도인 단면도 및/또는 사시도들을 참고하여 설명될 것이다. 이러한 도면들에 도시된 폭 및 영역들의 두께 등은 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 증착 장비(100)를 개략적으로 도시한 도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 증착 장비(100)를 구성하는 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA1)를 개략적으로 도시한 도이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 증착 장비(100)를 구성하는 본 발명의 바람직한 제2실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA2)를 개략적으로 도시한 도이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 증착 장비(100)를 구성하는 본 발명의 바람직한 제3실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA3)를 개략적으로 도시한 도이고, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 증착 장비(100)를 구성하는 본 발명의 바람직한 제4실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA4)를 개략적으로 도시한 도이다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 증착 장비(100)는 일 예로서, 반도체 제조 공정 장비일 수 있고, 디스플레이 제조 공정 장비일 수도 있다.
이하에서는, 일 예로서, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 증착 장비(100)가 반도체 또는 디스플레이 제조 공정에서 이용되는 CVD 장비일 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 증착 장비(100)는, 피처리 기판(103)을 수용하는 반응 용기(101), 반응 용기(101) 내에서 피처리 기판(103)을 지지하는 지지대(102), 지지대(102)의 상면에서 지지대(102)에 대향되게 구비되는 가스분사부재(SA)를 포함하여 구성될 수 있다. 일 예로서, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 증착 장비(100)가 반도체 제조 공정에 이용되는 CVD 장비일 경우, 반응 용기(101)는 공정 챔버일 수 있고, 피처리 기판(103)은 웨이퍼일 수 있고, 피처리 기판(103)을 지지하는 지지대(102)는, 내부에 매립 히터가 구비되는 세라믹 히터일 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 증착 장비(100)는 가스 공급부를 통해 반응 용기(101) 내부로 공급된 가스를 가스분사부재(SA)를 통해 피처리 기판(103)으로 분사하여 피처리 기판(103)의 표면에 피막을 증착하는 공정을 수행할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 증착 장비(100)는 표면의 영역별로 방사율의 차이가 있는 가스분사부재(SA)를 구비하여 피처리 기판(103)의 표면에 피막을 증착하는 공정을 수행할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 증착 장비(100)는 적어도 일부에서의 방사율이 적어도 다른 부분에서의 방사율과 차이가 있는 가스분사부재(SA)를 구비하여 피처리 기판(103)상에 형성되는 피막의 두께 중 적어도 일부가 두껍게 형성되는 문제를 방지할 수 있다.
일 예로서, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 증착 장비(100)에 구비되는 가스분사부재(SA)는 도 2 내지 도 5에 도시되는 본 발명의 바람직한 제1실시 예 내지 제4실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA1, SA2, SA3, SA4)를 포함하고, 제1실시 예 내지 제4실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA1, SA2, SA3, SA4) 중 적어도 하나일 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 증착 장비(100)는, 본 발명의 바람직한 제1실시 예 내지 제4실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA1, SA2, SA3, SA4) 중 적어도 하나를 구비하여 피처리 기판(103)상에 피막의 두께를 균일하게 형성시킬 수 있다.
먼저, 도 2를 참조하여 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA1)에 대해 상세히 설명한다. 도 2에서는 제1조도 범위와 제2조도 범위의 차이를 설명하기 위해 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA1)의 제2영역(F2)의 표면 거칠기의 크기가 제1영역(F1)의 표면 거칠기의 크기보다 과장되게 도시된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA1)는, 복수의 가스홀(h)을 포함하여 구성될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 일 예로서, 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA1)는 가스홀(h)이 형성되는 바디부(10b)와, 바디부(10b)로부터 상측으로 연장되는 측부(10a)를 포함하여 형성될 수 있다. 측부(10a)는 일 예로서, 단부가 절곡되는 형상으로 구비될 수 있다. 다만, 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA1)의 바디부(10b) 및 측부(10a)로 구성되는 형상은 일 예로서 도시되는 것이므로, 가스홀(h)을 포함하는 다른 형상으로 구비될 수도 있다.
본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA1)는, 모재 금속(BM)으로 구성될 수 있다. 모재 금속(BM)은, 알루미늄, 티타늄, 텅스텐 및 아연과 이들의 합금 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA1)는, 복수의 가스홀(h)을 통해, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 증착 장비(100) 내부로 공급된 가스를 균일하게 분사할 수 있다.
반응 용기(101) 내부로 공급된 가스는, 플라즈마 상태의 가스로서 강한 부식성과 침식성을 갖는다. 이에 따라 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA1)는 플라즈마 가스에 노출되는 표면이 표면 처리될 수 있다.
본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA1)는, 가스분사부재(SA1)를 구성하는 모재 금속(BM)을 양극 산화하여 표면에 양극산화피막(A)이 구비될 수 있다. 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA1)는 양극산화피막(A)에 의해 플라즈마 가스에 노출되는 표면의 부식이 방지될 수 있다.
양극산화피막(A)은 모재 금속(BM)의 표면에 구비되어 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA1)의 바디부(10b) 및 측부(10a)에 포함될 수 있다.
피처리 기판(103)의 표면에 피막을 형성하는 공정을 수행할 때, 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA1)의 표면에도 동일한 피막이 부착될 수 있다. 이 때, 양극산화피막(A)이 구비되지 않을 경우, 모재 금속(BM)의 표면에 피막이 직접 부착될 수 있다. 그런데, 모재 금속(BM)과 피막은 열팽창률에 차이가 있기 때문에 고온의 공정에 노출될 경우, 서로 다른 열팽창률로 인해 박리 현상이 발생할 수 있다.
하지만, 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA1)는 표면에 양극산화피막(A)을 구비할 수 있다. 양극산화피막(A)은, 모재 금속(BM)과 피막 사이에 구비되어 모재 금속(BM)과 피막 간의 열팽창률 차이를 완화할 수 있다. 이로 인해 고온의 공정에 노출될 경우, 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA1)와, 그 표면에 부착되는 피막 간의 온도에 의한 박리 문제가 방지될 수 있다.
본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA1)는, 모재 금속(BM)의 표면에 양극산화피막(A)을 구비하기 전에, 모재 금속(BM)의 표면의 적어도 일부의 영역을 블라스팅하는 과정이 수행될 수 있다. 블라스팅 과정에 따라 모재 금속(BM)의 표면은 블라스팅 과정이 수행된 영역 및 블라스팅 과정이 수행되지 않은 영역이 서로 다른 조도 범위를 갖게 된다.
모재 금속(BM)은 표면의 블라스팅 과정 이후에 표면 세정 과정이 수행된 후, 양극산화피막(A)이 형성되는 과정이 수행될 수 있다.
양극산화피막(A)은, 모재 금속(BM)을 양극 산화하는 과정에서 가장 먼저 생성되는, 기공이 형성되지 않는 배리어막(B)으로 구성될 수 있다. 배리어막(B)은 기공이 형성되지 않는 비다공성 구조일 수 있다. 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA1)는 표면에 비다공성 구조의 배리어막(B)으로 구성되는 양극산화피막(A)을 구비함으로써, 표면의 기공을 통해 외부 이물질이 유입되는 문제를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA1)는 배리어막(B)으로 구성되는 양극산화피막(A)에 의해 가스분사부재(SA1) 내부에 잔존하는 파티클이 외부로 분출되는 문제를 방지할 수 있다.
보다 상세히 설명하면, 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA1)와는 달리, 표면에 기공이 형성되는 피막이 형성되는 가스분사부재의 경우, 표면의 기공을 통해 가스분사부재의 기공 내부에 잔존하는 파티클이 피처리 기판(103)상으로 분출될 수 있다. 이는 피처리 기판(103)의 오염 및 불량 문제를 야기하고, 제조 공정의 생산 수율을 저하시키는 문제를 발생시킬 수 있다.
하지만 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA1)는 비다공성 구조의 배리어막(B)으로 구성되는 양극산화피막(A)을 표면에 구비함으로써, 피처리 기판(103)상으로 가스분사부재(SA1) 내부의 파티클이 분출되는 문제를 방지할 수 있다. 이로 인해 피처리 기판(103)의 오염 및 불량 문제가 최소화된 고품질 생산 공정이 가능하고, 나아가 제조 공정의 생산 수율을 향상시키는 효과를 발휘할 수 있다.
배리어막(B)은 모재 금속(BM)의 상부에 일정한 두께로 형성되되, 모재 금속(BM)의 표면을 따라서 형성될 수 있다. 따라서, 배리어막(B)으로 구성되는 양극산화피막(A)은, 모재 금속(BM)의 표면 조도 범위와 동일한 조도 범위를 갖도록 형성될 수 있다. 이 때, 모재 금속(BM)의 표면은 블라스팅 과정이 수행된 영역 및 블라스팅 과정이 수행되지 않은 영역에서의 조도 범위가 다를 수 있다. 따라서 양극산화피막(A)은 모재 금속(BM)의 표면의 구비되는 영역에 따라 조도 범위가 다를 수 있다.
일 예로서, 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA1)는, 모재 금속(BM)의 표면 중 하면의 영역의 적어도 일부의 영역이 블라스팅 됨으로써, 표면의 조도 범위가 서로 다르게 형성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA1)는, 표면의 조도 범위가 서로 다르게 형성됨으로써 영역이 구분될 수 있다.
일 예로서, 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA1)는, 제1영역(F1) 및 제2영역(F2)으로 구분될 수 있다. 제1영역(F1)에는 제1조도 범위가 형성될 수 있고, 제2영역(F2)에는 제2조도 범위가 형성될 수 있다.
제1조도 범위는, 바람직하게는, 0.1㎛ 초과 1.0㎛ 이하이고, 제2조도 범위는, 바람직하게는, 1.0㎛ 초과 10㎛이하일 수 있다.
본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA1)는, 제1조도 범위와 제2조도 범위의 차이로 인하여 제1, 2영역(F1, F2)에서의 방사율에 차이가 발생할 수 있다.
일 예로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA1)는, 가스분사부재(SA1)에 형성된 가스홀(h)이 형성된 영역이 제1영역(F1)이고, 제1영역(F1)의 외측에서 제1영역(F1)을 감싸는 영역에 위치하는 영역이 제2영역(F2)일 수 있다.
제1영역(F1)은 복수의 가스홀(h)을 포함하는 영역일 수 있다. 제2영역(F2)은 복수의 가스홀(h)을 포함하는 제1영역(F1)을 외측에서 감싸는 위치에서 가스홀(h)이 형성되지 않는 가스홀 미형성 영역(NH)일 수 있다. 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA1)는 제1조도 범위를 갖는 제1영역(F1)이 도 2의 도면상 가스분사부재(SA1)의 하면 내측 영역에 위치할 수 있다. 제2조도 범위를 갖는 제2영역(F2)은 제1영역(F1)을 외측에서 감싸는 위치의 영역이므로, 도 2의 도면상 가스분사부재(SA1)의 하면 외측 영역에 위치할 수 있다.
이 때, 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA1)는, 제1영역(F1)에서의 제1조도 범위와 제2영역(F2)에서의 제2조도 범위의 차이로 인하여 제1영역(F1) 및 제2영역(F2)에서의 방사율에 차이가 있을 수 있다.
본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA1)는 어느 일 부분에서의 조도 범위가 다른 부분에서의 조도 범위보다 크도록 영역을 설정할 수 있다. 이는 표면의 조도 범위가 영역별로 차이를 갖도록 모재 금속(BM)의 표면의 적어도 일부 영역에 블라스팅 과정을 수행함으로써 구현될 수 있다. 다시 말해, 모재 금속(BM)의 표면의 적어도 일부 영역을 블라스팅하는 과정에서, 블라스팅이 수행된 영역은, 블라스팅이 수행되지 않은 다른 영역보다 조도 범위가 크게 형성될 수 있다. 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA1)는, 제조 과정에서 조도 범위를 크게 형성하려고 하는 영역을 블라스팅함으로써, 다른 부분보다 조도 범위를 크게 할 어느 일 부분을 설정할 수 있다. 이로 인해 증착 공정 수행에 있어서, 부분적으로 방사율을 크게 형성하는 것이 가능할 수 있다.
일 예로서, 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA1)는, 모재 금속(BM)의 표면 영역 중 제2영역(F2)에 포함되는 영역에 블라스팅 과정이 수행된 상태일 수 있다. 이에 따라 제2영역(F2)에서의 제2조도 범위가 제1영역(F1)에서의 제1조도 범위보다 클 수 있다.
본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA1)는, 일 예로서, 가스분사부재(SA1)의 측부(10a)의 표면을 구성하는 모재 금속(BM)의 표면에 블라스팅 과정이 수행되지 않을 수 있다. 이 경우, 측부(10a)의 표면 조도 범위는 제1영역(F1)의 제1조도 범위와 동일할 수 있다. 이와는 달리, 측부(10a)의 표면을 구성하는 모재 금속(BM)의 표면에 블라스팅 과정이 수행될 경우, 측부(10a)의 표면 조도 범위는 제2영역(F2)의 제2조도 범위와 동일할 수 있다. 다시 말해, 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA1)는, 측부(10a)의 표면을 구성하는 모재 금속(BM)의 표면에 대한 블라스팅 수행 여부에 따라 조도 범위가 다르게 형성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA1)는 표면의 조도 범위의 크기에 따라 표면의 방사율이 다를 수 있다. 제2영역(F2)에서의 제2조도 범위가 제1영역(F1)에서의 제1조도 범위보다 클 경우, 제2영역(F2)의 방사율이 제1영역의 방사율보다 클 수 있다.
본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA1)의 방사율은 조도에 따라 달라질 수 있는데, 조도 범위가 클수록 방사율이 커진다. 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA1)는 표면의 조도 범위를 다르게 형성하여 영역별로 방사율을 다르게 형성할 수 있다. 이로 인해 본 발명의 바람직한 제1실시 에에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA1)는 피처리 기판(103)상에 형성되는 피막의 두께를 균일하게 형성할 수 있다.
피처리 기판(103)상에 형성되는 피막은 온도에 따라 두께가 다르게 형성될 수 있다. 따라서, 피막의 두께를 균일하게 형성하기 위해서는 피처리 기판(103)의 중심에서 외곽에 이르는 부분까지 균일한 온도가 형성되어야 한다.
피처리 기판(103)의 중심과 외곽부의 온도가 균일하지 않을 경우, 피처리 기판(103)상에 형성되는 피막의 두께도 균일하지 않게 된다. 이로 인해 피처리 기판(103)상의 어느 일 부분에서의 피막의 두께가 다른 부분에서의 피막의 두께보다 두껍거나 얇게 형성되는 문제가 발생하게 된다.
피처리 기판(103)상의 온도 균일도를 위해서는, 피처리 기판(103)을 지지하는 지지대(102)의 면적을 온도 균일도가 형성되도록 피처리 기판(103)의 크기보다 상대적으로 크게 형성하고, 지지대(102) 내부에 매립된 히터를 이용하여 온도 제어를 정밀하게 하는 방법 또는 가스분사부재(SA1)의 크기를 온도 균일도가 형성되도록 피처리 기판(103)의 크기보다 상대적으로 크게 형성하는 방법을 고려해볼 수 있다. 그러나 이와 같은 방법들은 반응 용기(101)의 제한된 크기로 인하여 지지대(102) 또는 가스분사부재(SA1)의 크기를 무한정 크게 할 수 없다는 점에서 구현이 어렵다.
또한, 지지대(102)의 매립 히터를 통해 지지대(102) 표면에서의 온도 균일성을 확보한다고 하더라도 피처리 기판(103)의 하부에는 지지대(102)가 구비되고, 피처리 기판(103)의 상부에는 가스분사부재(SA1)가 구비되는 위치 관계로 인하여 피처리 기판(103)의 온도의 균일성을 보장할 수 없다.
하지만, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 증착 장비(100)는, 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA1)를 구비함으로써, 피처리 기판(103)과, 지지대(102) 및 가스분사부재(SA1)의 위치 관계를 고려하면서 피처리 기판(103)상의 피막의 두께를 균일하게 형성할 수 있다.
본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA1)는, 영역별로 조도 범위를 다르게 형성하여 영역별로 방사율을 다르게 할 수 있다. 가스분사부재(SA1)의 방사율이 높으면 피처리 기판(103)상에 증착되는 피막이 더욱 치밀해지고, 피막이 치밀해짐에 따라 피처리 기판(103)상의 피막이 다른 영역에 비해 두껍게 형성되는 것을 방지할 수 있게 된다. 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA1)는, 적어도 일부 영역의 조도 범위를 크게 형성하고, 해당 영역의 방사율을 높게 형성할 수 있다.
지지대(102)에 의해 열을 전달받는 피처리 기판(103)은, 피처리 기판(103)의 중심부와 외곽부에서 온도 구배가 발생할 수 있다. 피처리 기판(103)의 중심부는 상대적으로 높은 온도에 따라 피처리 기판(103)상의 피막이 치밀하게 형성될 수 있는데, 중심부에서 외곽부로 갈수록 온도가 낮아지면서 외곽부에 형성되는 피막의 치밀도가 떨어질 수 있다. 이로 인해 피처리 기판(103)의 외곽부에 형성되는 피막이 중심부에 형성되는 피막보다 두껍게 형성되는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA1)는, 가스홀(h)이 형성된 영역인 제1영역(F1)을 외측에서 감싸는 영역에 위치하는 제2영역(F2)의 제2조도 범위가 제1영역(F1)의 제1조도 범위보다 클 수 있다. 따라서, 제2영역(F2)에서의 방사율을 높일 수 있다.
제2영역(F2)은 가스홀(h)이 형성되는 영역의 외측을 감싸는 영역이므로, 피처리 기판(103)의 외곽부와 대응되는 위치일 수 있다. 이처럼 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA1)는, 비교적 피막의 두께가 두껍게 형성되는 피처리 기판(103)의 외곽부와 대응되는 위치인 제2영역(F2)의 방사율을 높게 형성함으로써 피처리 기판(103)의 중심부와 온도 편차가 발생하는 외곽부의 온도를 보상할 수 있다. 이로 인해 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA1)는, 피처리 기판(103)의 외곽부에 형성되는 피막의 두께가 피처리 기판(103)의 중심부에 형성되는 피막의 두께보다 두껍게 형성되는 문제를 방지할 수 있게 된다.
도 3은 본 발명의 바람직한 제2실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA2)를 개략적으로 도시한 도이다. 본 발명의 바람직한 제2실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA2)는, 제1조도 범위가 형성되는 제1영역(F1) 및 제2조도 범위가 형성되는 제2영역(F2)이 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA1)의 제1영역(F1) 및 제2영역(F2)과 다르게 형성될 수 있다. 본 발명의 바람직한 제2실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA2)는 이를 제외한 모든 구성이 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA1)와 동일하므로 동일한 구성에 대한 설명은 전술한 설명을 참조하기로 하고 생략한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 제2실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA2)는, 가스분사부재(SA2)의 하면 중앙에 위치하는 제1영역(F1) 및 제1영역(F1)의 외측에서 제1영역(F1)을 감싸는 영역에 위치하는 제2영역(F2)을 포함할 수 있다.
제1영역(F1)은 본 발명의 바람직한 제2실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA2)의 하면 중앙에 위치하는 영역으로서, 가스분사부재(SA2)의 중앙부(M)에 형성된 복수의 가스홀(h) 및 중앙부(M)에 형성된 가스홀(h)간의 이격 거리로 인해 존재하는 모재 금속(BM)의 표면에 구비되는 양극산화피막(A)을 포함할 수 있다. 이 경우, 제1영역(F1)에 형성되는 제1조도 범위는, 바람직하게는, 0.1㎛ 초과 1.0㎛ 이하일 수 있다.
제2영역(F2)은 제1영역(F1)의 외측에서 제1영역(F1)을 감싸는 영역에 위치하는 영역일 수 있다. 구체적으로, 제2영역(F2)은 가스분사부재(SA2)에 형성된 복수의 가스홀(h) 중 중앙부(M)에 위치하는 가스홀(h)을 제외하고, 중앙부(M)에 위치하는 가스홀(h)을 감싸는 위치에 형성된 가스홀(h)과, 가스분사부재(SA2)에 형성된 복수의 가스홀(h)을 외측에서 감싸는 위치에서 가스홀(h)이 형성되지 않는 가스홀 미형성 영역(NH)을 포함할 수 있다.
또한, 제2영역(F2)은, 가스홀 미형성 영역(NH)에 존재하는 모재 금속(BM)의 표면에 구비된 양극산화피막(A) 및 중앙부(M)에 위치하는 가스홀(h)을 감싸는 위치에 형성된 가스홀(h)간의 이격 거리로 인해 존재하는 모재 금속(BM)의 표면에 구비된 양극산화피막(A)을 포함할 수 있다.
제2영역(F2)에 형성되는 제2조도 범위는, 바람직하게는, 1.0㎛ 초과 10㎛ 이하일 수 있다.
본 발명의 바람직한 제2실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA2)는, 모재 금속(BM)의 표면 영역 중 블라스팅된 영역이 제2영역(F2)에 포함되어, 제1영역(F1)에서의 제1조도 범위보다 제2영역(F2)에서의 제2조도 범위가 더 클 수 있다. 이로 인해 제2영역(F2)의 방사율이 제1영역(F1)의 방사율보다 클 수 있다.
본 발명의 바람직한 제2실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA2)는, 높은 온도가 유지되는 피처리 기판(103)의 중심부와 대응되는 위치의 중앙부(M)를 외측에서 감싸는 위치에서의 방사율을 크게 할 수 있다. 다시 말해, 본 발명의 바람직한 제2실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA2)는, 중앙부(M)와 가까운 주변에서부터 가스분사부재(SA2)의 외곽부에 이르는 영역의 방사율을 크게 할 수 있다. 이로 인해 본 발명의 바람직한 제2실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA2)는, 피처리 기판(103)의 중심부에서 외곽부로 갈수록 열손실이 생기면서 발생하는 중심부와 외곽부와의 온도 편차를 보다 효과적으로 보상할 수 있다.
도 4는 본 발명의 바람직한 제3실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA3)를 개략적으로 도시한 도이다. 본 발명의 바람직한 제3실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA3)는, 제1영역(F1)이 가스분사부재(SA3)의 하면이고, 제2영역(F2)이 가스분사부재(SA3)의 측면이라는 점에서 본 발명의 바람직한 제1실시 예 및 제2실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA1, SA2)와 차이가 있다. 이 경우, 가스분사부재(SA3)의 측면은 가스분사부재(SA3)의 측부(10a)에 포함될 수 있다.
본 발명의 바람직한 제3실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA3)의 표면 조도 범위는 0.1㎛~1.0㎛일 수 있다. 다시 말해, 본 발명의 바람직한 제3실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA3)는, 제1영역(F1) 및 제2영역(F2)의 조도 범위를 다르게 형성하지 않고, 가스분사부재(SA3)의 표면의 조도 범위가 0.1㎛~1.0㎛일 수 있다.
본 발명의 바람직한 제3실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA3)는, 표면의 영역 중 어느 부분의 영역에는 양극산화피막(A)을 구비하고, 다른 부분의 영역에는 양극산화피막(A)을 구비하지 않는 것으로 영역별로 방사율을 다르게 형성할 수 있다.
본 발명의 바람직한 제3실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA3)는 가스분사부재(SA3)의 측면에서의 열손실을 줄여 가스분사부재 피처리 기판(103)의 외곽부와 대응하는 가스분사부재(SA3)의 하면의 외곽부에서의 온도 저하 문제를 방지할 수 있다.
이 때, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 제3실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA3)는, 측면에서의 열손실을 줄이기 위해 가스분사부재(SA3)의 하면에만 양극산화피막(A)을 구비하고, 측면에는 양극산화피막(A)을 구비하지 않을 수 있다.
본 발명의 바람직한 제3실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA3)는, 가스분사부재(SA3)의 표면 중, 측면 및 하면에 양극산화피막(A)의 구비 여부를 다르게 함으로써 가스분사부재(SA3)의 측면 및 하면에서의 방사율을 다르게 형성할 수 있다. 일 예로서, 본 발명의 바람직한 제3실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA3)는, 가스분사부재(SA3)의 하면에는 양극산화피막(A)이 구비되고, 측면에는 양극산화피막(A)이 구비되지 않으므로, 측면에서의 방사율이 하면에서의 방사율보다 작을 수 있다. 이로 인해 본 발명의 바람직한 제3실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA3)의 측면에서의 열손실이 줄어들어 가스분사부재(SA3)의 하면의 외곽부의 온도가 저하되지 않을 수 있다.
본 발명의 바람직한 제3실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA3)는, 표면 영역 중 적어도 어느 일부의 영역에만 양극산화피막(A)을 형성하는 구조에 의해 양극산화피막(A)이 형성되지 않은 영역에서의 방사율보다 해당 영역에서의 열손실을 줄일 수 있다.
일 예로서, 양극산화피막(A)이 형성되는 표면 영역의 적어도 일부 영역은 본 발명의 바람직한 제3실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA3)의 하면이고, 양극산화피막(A)이 형성되지 않은 일부 영역은 가스분사부재(SA3)의 측면일 수 있다.
이처럼 본 발명의 바람직한 제3실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA3)는 피처리 기판(103)의 외곽부와 대응하는 가스분사부재(SA3)의 하면의 외곽부의 온도 저하를 방지하기 위해, 가스분사부재(SA3)의 하면 및 측면에 양극산화피막(A)의 구비 여부를 달리하여, 양극산화피막(A)이 구비되지 않는 면을 통해 열손실을 줄일 수 있다.
이에 따라 본 발명의 바람직한 제3실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA3)는, 피처리 기판(103)과 수평하게 대응되는 가스분사부재(SA3)의 하면이 상대적으로 큰 방사율을 갖도록 형성될 수 있다. 이로 인해 피처리 기판(103)의 중심부와 외곽부의 온도 편차 발생시 온도 보상 역할을 효과적으로 수행할 수 있게 된다.
도 5는 본 발명의 바람직한 제4실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA4)를 개략적으로 도시한 도이다. 본 발명의 바람직한 제4실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA4)는, 배리어막(B)상에 형성되는 보호막(P)을 더 포함한다는 점에서 본 발명의 바람직한 제1실시 예 내지 제3실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA1, SA2, SA3)와 차이가 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 제4실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA4)는, 가스분사부재(SA4)를 구성하는 모재 금속(BM) 및 모재 금속(BM)의 표면의 제1조도 범위를 갖는 제1영역과 제2조도 범위를 갖는 제2영역 상에 형성되되, 모재 금속(BM)의 제1조도 범위와 제2조도 범위와 동일한 조도 범위를 그 표면에서 갖도록 모재 금속(BM)을 양극 산화하여 형성하되 그 표면에 기공이 형성되지 않은 배리어막(B)을 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 제4실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA4)는, 일 예로서, 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA1)와 제1조도 범위를 갖는 제1영역(F1) 및 제2조도 범위를 갖는 제2영역(F2)이 동일하게 형성될 수 있다.
이와는 달리, 본 발명의 바람직한 제4실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA4)는, 본 발명의 바람직한 제2실시 예 및 제3실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA2, SA3)과 제1영역(F1) 및 제2영역(F2)이 동일하게 형성될 수도 있다. 이 때, 제1조도 범위 및 제2조도 범위는 각각의 실시 예에서 제1영역(F1)에 형성되는 제1조도 범위 및 제2영역(F2)에 형성되는 제2조도 범위와 동일할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 제4실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA4)는, 배리어막(B)상에 형성되는 보호막(P)을 더 포함할 수 있다.
배리어막(B)은 모재 금속(BM)의 표면을 따라 형성되므로, 모재 금속(BM)의 표면 조도 범위와 동일한 조도 범위를 가질 수 있다. 모재 금속(BM)의 표면 조도 범위와 동일한 조도 범위를 갖는 배리어막(B)상에 보호막(P)이 형성될 수 있다.
보호막(P)은, 알루미늄, 실리콘, 하프늄, 지르코늄, 이트륨, 에르븀, 티타늄 및 탄탈늄 중 적어도 어느 하나인 전구체 가스와, 보호막(P)을 형성할 수 있는 반응물 가스를 교대로 공급하여 형성되되, 그 표면에서 모재 금속(BM)의 제1조도 범위와 제2조도 범위와 동일한 조도 범위를 가질 수 있다.
보호막(P)은 배리어막(B)의 표면에 전구체 가스를 흡착시키고, 반응물 가스를 공급하여 전구체 가스와 반응물 가스의 화학적 치환으로 단원자층을 생성시키는 사이클(이하, '단원자층 생성 사이클'이라 함)을 반복적으로 수행함으로써 형성될 수 있다.
단원자층 생성 사이클을 한 번 수행할 때 마다 얇은 두께의 한 층의 단원자층이 형성될 수 있다. 이 때, 단원자층은 배리어막(B)의 표면을 따라 형성될 수 있다. 배리어막(B)은 모재 금속(BM)의 표면에 형성되어 모재 금속(BM)의 제1조도 범위 및 제2조도 범위와 동일한 조도 범위로 형성될 수 있다. 보호막(P)은 이러한 배리어막(B)의 표면을 따라 형성되므로, 모재 금속(BM)의 제1조도 범위 및 제2조도 범위와 동일한 조도 범위를 가질 수 있다.
보호막(P)은 단원자층 생성 사이클을 반복 수행하여 형성됨에 따라 복수의 단원자층으로 구성될 수 있다.
보호막(P)은 증착 공정 중 사용되는 공정 가스에 대한 내식성을 구비할 수 있다. 공정 가스는 플라즈마 가스, 에칭 가스 또는 클리닝 가스를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 제4실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA4)는, 배리어막(B)상에 보호막(P)을 형성함으로써, 가스분사부재(SA4)의 표면에서 부식 방지 기능을 수행하는 층의 두께를 비교적 크게 형성할 수 있다. 이에 따라 본 발명의 바람직한 제4실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA4)는 보다 고내식성을 갖도록 구현될 수 있다.
배리어막(B) 및 보호막(P)은 모재 금속(BM)의 표면에 순차적으로 형성되되, 일정한 두께이나 비교적 얇은 두께로 형성될 수 있다. 이로 인해 본 발명의 바람직한 제4실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA4)는, 모재 금속(BM)의 표면에 부식 방지 기능을 하는 피막층을 한 번에 두껍게 형성하는 구조 대비 박리 문제가 최소화될 수 있다.
보호막(P)은 전구체 가스와 반응물 가스를 교대로 공금함으로써 형성될 수 있다. 보호막(P)은 전구체 가스 및 반응물 가스의 구성에 따라 다른 구성으로 형성될 수 있다.
보호막(P)은, 전구체 가스 및 반응물 가스의 구성에 따라 일 예로서, 알루미늄 산화물층, 이트륨 산화물층, 하프늄 산화물층, 실리콘 산화물층, 에르븀 산화물층, 지르코늄 산화물층, 플루오르화층, 전이금속층, 티타늄 질화물층, 탄탈륨 질화물층 및 지르코늄 질화물층 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상세히 설명하면, 보호막(P)이 알루미늄 산화물층으로 구성될 경우, 전구체 가스는, 알루미늄 알콕사이드(Al(T-OC4H9)3), 알루미늄 클로라이드(AlCl3), 트리메틸 알루미늄(TMA: Al(CH3)3), 디에틸알루미늄 에톡시드, 트리스(에틸메틸아미도)알루미늄, 알루미늄 세크-부톡시드, 알루미늄 3브롬화물, 알루미늄 3염화물, 트리에틸 알루미늄, 트리이소부틸알루미늄, 트리메틸알루미늄 및 트리스(디에틸아미도)알루미늄 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이 때, 전구체 가스로서 알루미늄 알콕사이드(Al(T-OC4H9)3), 디에틸알루미늄 에톡시드, 트리스(에틸메틸아미도)알루미늄, 알루미늄 세크-부톡시드, 알루미늄 3브롬화물, 알루미늄 3염화물, 트리에틸 알루미늄, 트리이소부틸알루미늄, 트리메틸알루미늄 및 트리스(디에틸아미도)알루미늄 중 적어도 하나가 이용될 경우, 반응물 가스로는 H2O가 이용될 수 있다.
전구체 가스로서 알루미늄 클로라이드(AlCl3)가 이용될 경우, 반응물 가스로는 O3가 이용될 수 있다.
전구체 가스로서 트리메틸 알루미늄(TMA: Al(CH3)3)이 이용될 경우에는, 반응물 가스로서 O3 또는 H2O가 이용될 수 있다.
보호막(P)이 이트륨 산화물층으로 구성될 경우, 전구체 가스(PG)는 염화이트륨(YCl3), Y(C5H5)3, 트리스(N,N-비스(트리메틸실릴)아미드)이트륨(III), 이트륨(III)부톡사이드, 트리스(사이클로펜타디에닐)이트륨(III), 트리스(부틸사이클로펜타디에닐)이트륨(III),트리스(2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵탄디오네이토)이트륨(III), 트리스(사이클로펜타디에닐)이트륨(Cp3Y), 트리스(메틸사이클로펜타디에닐)이트륨((CpMe)3Y), 트리스(부틸사이클로펜타디에닐)이트륨 및 트리스(에틸사이클로펜타디에닐)이트륨 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이 경우, 전구체 가스로서, 염화이트륨(YCl3) 및 Y(C5H5)3 중 적어도 하나가 이용될 경우, 반응물 가스로는 O3가 이용될 수 있다.
전구체 가스로서, 트리스(N,N-비스(트리메틸실릴)아미드)이트륨(III), 이트륨(III)부톡사이드, 트리스(사이클로펜타디에닐)이트륨(III), 트리스(부틸사이클로펜타디에닐)이트륨(III),트리스(2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵탄디오네이토)이트륨(III), 트리스(사이클로펜타디에닐)이트륨(Cp3Y), 트리스(메틸사이클로펜타디에닐)이트륨((CpMe)3Y), 트리스(부틸사이클로펜타디에닐)이트륨 및 트리스(에틸사이클로펜타디에닐)이트륨 중 적어도 하나가 이용될 경우, 반응물 가스로서, H20, O2 또는 O3 중 적어도 하나가 이용될 수 있다.
보호막(P)이 하프늄 산화물층으로 구성될 경우, 전구체 가스(PG)는 염화 하프늄(HfCl4), Hf(N(CH3)(C2H5))4, Hf(N(C2H5)2)4, 테트라(에틸메틸아미도)하프늄 및 펜타키스(디메틸아미도)탄탈럼 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이 경우, 염화 하프늄(HfCl4), Hf(N(CH3)(C2H5))4 및 Hf(N(C2H5)2)4 중 적어도 하나가 이용될 경우, 반응물 가스로는 O3가 이용될 수 있다.
전구체 가스로서, 테트라(에틸메틸아미도)하프늄 및 펜타키스(디메틸아미도)탄탈럼 중 적어도 하나가 이용될 경우, 반응물 가스로는 H2O, O2 또는 O3 중 적어도 하나가 이용될 수 있다.
보호막(P)이 실리콘 산화물층으로 구성될 경우, 전구체 가스(PG)는 Si(OC2H5)4를 포함할 수 있다. 이 경우, 반응물 가스로는 O3가 이용될 수 있다.
보호막(P)이 에르븀 산화물층으로 구성될 경우, 전구체 가스(PG)는 트리스-메틸시클로펜타디에닐 에르븀(III)(Er(MeCp)3), 에르븀 보란아미드(Er(BA)3), Er(TMHD)3, 에르븀(III)트리스(2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵탄디오네이트), 트리스(부틸시클로펜타디에닐)에르븀(III), 트리스(2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵탄디오나토) 에르븀(Er(thd)3), Er(PrCp)3, Er(CpMe)2, Er(BuCp)3 및 Er(thd)3 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이 경우, 전구체 가스로서, 트리스-메틸시클로펜타디에닐 에르븀(III)(Er(MeCp)3), 에르븀 보란아미드(Er(BA)3), Er(TMHD)3, 에르븀(III)트리스(2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵탄디오네이트) 및 트리스(부틸시클로펜타디에닐)에르븀(III) 중 적어도 하나가 이용될 경우, 반응물 가스로는, H2O, O2 또는 O3 중 적어도 하나가 이용될 수 있다.
전구체 가스로서, 트리스(2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵탄디오나토) 에르븀(Er(thd)3), Er(PrCp)3, Er(CpMe)2 및 Er(BuCp)3 중 적어도 하나가 이용될 경우, 반응물 가스로는 O3가 이용될 수 있다.
전구체 가스로서, Er(thd)3가 이용될 경우, 반응물 가스로는 O-라디칼이 이용될 수 있다.
보호막(P)이 지르코늄 산화물로 구성될 경우, 전구체 가스(PG)는 사염화지르코늄(ZrCl4), Zr(T-OC4H9)4, 지르코늄(IV) 브로마이드, 테트라키스(디에틸아미도)지르코늄(IV), 테트라키스(디메틸아미도)지르코늄(IV), 테트라키스(에틸메틸아미도)지르코늄(IV), 테트라키스(N,N’-디메틸-포름아미디네이트)지르코늄, 테트라(에틸메틸아미도)하프늄, 펜타키스(디메틸아미도)탄탈럼, 트리스(디메틸아미노)(사이클로펜타디에닐)지르코늄 및 트리스(2,2,6,6-테트라메틸-헵탄-3,5-디오네이트)에르븀 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이와 같은 구성 중 적어도 하나가 전구체 가스로 이용될 경우, 반응물 가스로는 H2O, O2, O3 또는 O-라디칼 중 적어도 하나가 이용될 수 있다.
보호막(P)이 플루오르화층으로 구성될 경우, 전구체 가스(PG)는 트리스(2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵탄디오네이토)이트륨(III)를 포함할 수 있다. 이 경우, 반응물 가스로는 H2O, O2 또는 O3가 중 적어도 하나가 이용될 수 있다.
보호막(P)이 전이 금속층으로 구성될 경우, 전구체 가스(PG)는 탄탈륨클로라이드(TaCl5) 및 사염화티타늄(TiCl4) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이 경우, 반응물 가스로는 H-라디칼이 이용될 수 있다.
구체적으로, 전구체 가스로서 탄탈륨클로라이드(TaCl5)가 이용되고, 반응체 가스(RG)로 H-라디칼이 이용될 경우, 전이 금속층은 탄랄륨층으로 구성될 수 있다.
이와는 달리, 전구체 가스로서 사염화티타늄(TiCl4)이 이용되고, 반응물 가스로 H-라디칼이 이용될 경우, 전이 금속층은 티타늄층으로 구성될 수 있다.
보호막(P)이 티타늄 질화물층으로 구성될 경우, 전구체 가스(PG)는 비스(디에틸아미도)비스(디메틸아미도)티타늄(IV), 테트라키스(디에틸아미도)티타늄(IV), 테트라키스(디메틸아미도)티타늄(IV), 테트라키스(에틸메틸아미도)티타늄(IV), 티타늄(IV) 브롬화물, 티타늄(IV) 염화물 및 티타늄(IV) 3차-부톡사이드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이 경우, 반응물 가스로는 H2O, O2, O3 또는 O-라디칼 중 적어도 하나가 이용될 수 있다.
보호막(P)이 탄탈륨 질화물층으로 구성될 경우, 전구체 가스(PG)는 펜타키스(디메틸아미도)탄탈(V), 탄탈(V) 염화물, 탄탈(V) 에톡사이드 및 트리스(디에틸아미노)(3차-부틸이미도)탄탈(V) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이 경우, 반응물 가스로는 H2O, O2, O3 또는 O-라디칼 중 적어도 하나가 이용될 수 있다.
보호막(P)이 지르코늄 질화물층으로 구성될 경우, 전구체 가스(PG)는 지르코늄(IV) 브롬화물, 지르코늄(IV) 염화물, 지르코늄(IV) 3차-부톡사이드, 테트라키스(디에틸아미도)지르코늄(IV), 테트라키스(디메틸아미도)지르코늄(IV) 및 테트라키스(에틸메틸아미도)지르코늄(IV)를 포함할 수 있다. 이 경우, 반응물 가스로는 H2O, O2, O3 또는 O-라디칼 중 적어도 하나가 이용될 수 있다.
이처럼 보호막(P)은 사용되는 전구체 가스 및 반응물 가스의 구성에 따라 따른 종류의 구성으로 형성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 제4실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA4)는, 배리어막(B) 및 보호막(P)이 모재 금속(BM)의 제1조도 범위 및 제2조도 범위와 동일한 조도 범위로 형성되므로 표면의 조도 범위에 따라 영역별로 방사율의 차이가 있을 수 있다.
일 예로서, 본 발명의 바람직한 제4실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA4)는 제1영역(F1)의 제1조도 범위보다 제2영역(F2)의 제2조도 범위가 클 수 있다. 따라서, 제1영역(F1)에서의 방사율보다 제2영역(F2)에서의 방사율이 클 수 있다.
본 발명의 바람직한 제4실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA4)는, 제1영역(F1)에서의 방사율보다 제2영역(F2)의 방사율을 크게 형성하여, 피처리 기판(103)의 중심부와 외곽부의 온도 편차에 있어서 온도를 보상할 수 있다. 일 예로서, 제2영역(F2)은 피처리 기판(103)의 외곽부와 대응되는 위치일 수 있다. 따라서, 본 발명의 바람직한 제4실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA4)는 피처리 기판(103)의 외곽부와 대응되는 위치의 방사율을 크게 형성하여 피처리 기판(103)의 온도가 균일하게 형성되도록 할 수 있다. 이로 인해 본 발명의 바람직한 제4실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA4)는 피처리 기판(103)의 어느 일 부분에서의 피막의 두께가 다른 부분에서의 피막의 두께보다 두껍거나 얇게 형성되는 문제를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 제4실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA4)는 부식 방지 기능을 하는 배리어막(B) 및 보호막(P)을 구비함으로써, 상대적으로 고내식성을 구비할 수 있다. 이로 인해 본 발명의 바람직한 제4실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA4)는 부식 방지 기능에서 유리할 뿐만 아니라, 표면의 영역별로 방사율이 다름에 따라 피처리 기판(103)상의 피막의 두께를 균일하게 하는데에 효과적일 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 증착 장비(100)는 위와 같은 표면 영역별로 조도 범위가 다르게 형성되어 영역별 방사율의 차이가 있는 본 발명의 바람직한 제1실시 예 내지 제4실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA1, SA2, SA3, SA4)를 이용하여 증착 공정을 수행할 수 있다. 이로 인해 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 증착 장비(100)는, 피처리 기판(103)의 하부에 지지대가 구비되고, 피처리 기판(103)의 하부에 가스분사부재(SA1, SA2, SA3, SA4)가 구비되는 위치 관계를 고려한 구조에서 피처리 기판(103)상의 피막의 두께가 두껍게 형성되는 부분과 대응되는 위치의 방사율을 다른 부분보다 크게 형성할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 증착 장비(100)는, 피처리 기판(103)의 표면에 피막 증착 공정을 수행함에 있어서, 본 발명의 바람직한 제1실시 예 내지 제4실시 예에 따른 증착 장비용 가스분사부재(SA1, SA2, SA3, SA4)를 이용함에 따라 피처리 기판(103)의 표면에 형성되는 피막의 두께가 어느 부분에서 두껍게 형성되는 문제가 방지될 수 있다. 따라서, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 증착 장비(100)는, 신뢰도 높은 증착 공정을 수행하여 피처리 기판(103)의 불량 문제를 최소화하고, 제조 공정 수율을 향상시킬 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 통상의 기술자는 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.
100: 증착 장비
101: 반응 용기 102: 지지대
103: 피처리 기판 SA: 가스분사부재
A: 양극산화피막 P: 보호막

Claims (20)

  1. 피처리 기판의 표면에 피막을 증착하는 증착 장비에 있어서,
    상기 피처리 기판을 수용하는 반응용기;
    상기 반응용기 내에서 상기 피처리 기판을 지지하는 지지대; 및
    상기 지지대의 상면에서 상기 지지대에 대향되게 구비되는 가스분사부재를 포함하고,
    상기 가스분사부재의 적어도 일부에서의 방사율은 상기 가스분사부재의 적어도 다른 부분에서의 방사율과 차이가 있는, 증착 장비.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가스분사부재의 표면에는 상기 가스분사부재를 구성하는 모재 금속을 양극 산화하여 형성되는 양극산화피막을 포함하는, 증착 장비
  3. 제2항에 있어서,
    상기 양극산화피막은 상기 모재 금속의 표면 조도 범위와 동일한 조도 범위를 갖도록 상기 양극산화피막의 표면에 기공이 형성되지 않는 배리어막으로 구성되는, 증착 장비.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가스분사부재의 제1영역에 형성되는 제1조도 범위; 및
    상기 가스분사부재의 제2영역에 형성되는 제2조도 범위;를 포함하고,
    상기 제1조도 범위 와 상기 제2조도 범위의 차이로 인하여 상기 제1,2영역에서의 방사율에 차이가 있는, 증착 장비.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1영역은 상기 가스분사부재의 하면 중앙에 위치하고, 상기 제2영역은 상기 제1영역의 외측에서 상기 제1영역을 감싸는 영역에 위치하며
    상기 제2영역의 방사율이 상기 제1영역의 방사율보다 큰, 증착 장비.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1영역은 상기 가스분사부재에 형성된 가스홀이 형성된 영역이고, 상기 제2영역은 상기 제1영역의 외측에서 상기 제1영역을 감싸는 영역에 위치하며,
    상기 제2영역의 방사율이 상기 제1영역의 방사율보다 큰, 증착 장비.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제1영역은 상기 가스분사부재의 하면이고, 상기 제2영역은 상기 가스분사부재의 측면이며,
    상기 제1영역의 방사율이 상기 제2영역의 방사율보다 큰, 증착 장비.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 가스분사부재의 측면에는 형성되지 않고 상기 가스분사부재의 하면에만 형성되는 양극산화피막을 포함하고,
    상기 가스분사부재의 측면의 방사율이 상기 가스분사부재의 하면의 방사율보다 낮은, 증착 장비.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 제1조도 범위는 0.1㎛ 초과 1.0㎛ 이하이고,
    상기 제2조도 범위는 1.0㎛ 초과 10㎛이하인, 증착 장비.
  10. 피처리 기판의 표면에 피막을 증착을 하는 증착 장비용 가스분사부재에 있어서,
    상기 가스분사부재의 적어도 일부에서의 방사율은 상기 가스분사부재의 적어도 다른 부분에서의 방사율과 차이가 있는, 증착 장비용 가스분사부재.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 가스분사부재의 표면에는 상기 가스분사부재를 구성하는 모재 금속을 양극 산화하여 형성되는 양극산화피막을 포함하는, 증착 장비용 가스분사부재.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 양극산화피막은 상기 모재 금속의 표면 조도 범위와 동일한 조도 범위를 갖도록 상기 양극산화피막의 표면에 기공이 형성되지 않는 배리어막으로 구성되는, 증착 장비용 가스분사부재.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 가스분사부재의 제1영역에 형성되는 제1조도 범위; 및
    상기 가스분사부재의 제2영역에 형성되는 제2조도 범위;를 포함하고,
    상기 제1조도 범위와 상기 제2조도 범위는 서로 차이가 있는, 증착 장비용 가스분사부재.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1영역은 상기 가스분사부재의 하면 중앙에 위치하고, 상기 제2영역은 상기 제1영역의 외측에서 상기 제1영역을 감싸는 영역이며,
    상기 제2조도 범위가 상기 제1조도 범위보다 큰, 증착 장비용 가스분사부재.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제1영역은 상기 가스분사부재에 형성된 가스홀이 형성된 영역이고, 상기 제2영역은 상기 제1영역의 외측에서 상기 제1영역을 감싸는 영역에 위치하며,
    상기 제2조도 범위가 상기 제1조도 범위보다 큰, 증착 장비용 가스분사부재.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 제1영역은 상기 가스분사부재의 하면이고, 상기 제2영역은 상기 가스분사부재의 측면이며,
    상기 제1조도 범위가 상기 제2조도 범위보다 큰, 증착 장비용 가스분사부재.
  17. 피처리 기판의 표면에 피막을 증착을 하는 증착 장비용 가스분사부재에 있어서,
    상기 가스분사부재를 구성하는 모재 금속; 및
    상기 모재 금속 표면의 제1조도 범위를 갖는 제1영역과 제2조도 범위를 갖는 제2영역 상에 형성되되, 상기 모재 금속의 상기 제1조도 범위 와 상기 제2조도 범위와 동일한 조도 범위를 그 표면에서 갖도록 상기 모재 금속을 양극 산화하여 형성하되 그 표면에 기공이 형성되지 않은 배리어막;을 포함하는 증착 장비용 가스분사부재.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 배리어막 상에 형성되는 보호막을 더 포함하되, 상기 보호막은,
    알루미늄, 실리콘, 하프늄, 지르코늄, 이트륨, 에르븀, 티타늄 및 탄탈늄 중 적어도 어느 하나인 전구체 가스와, 상기 내식층을 형성할 수 있는 반응물 가스를 교대로 공급하여 형성되되, 상기 모재 금속의 제1조도 범위 와 제2조도 범위와 동일한 조도 범위를 그 표면에서 갖는, 증착 장비용 가스분사부재.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 배리어막 상에 형성되는 보호막을 더 포함하되, 상기 보호막은,
    알루미늄 산화물층, 이트륨 산화물층, 하프늄 산화물층, 실리콘 산화물층, 에르븀 산화물층, 지르코늄 산화물층, 플루오르화층, 전이금속층, 티타늄 질화물층, 탄탈륨 질화물층 및 지르코늄 질화물층 중 적어도 어느 하나를 포함하는 증착 장비용 가스분사부재.
  20. 피처리 기판의 표면에 피막을 증착을 하는 증착 장비용 가스분사부재에 있어서,
    상기 가스분사부재의 하면 내측 영역에 위치하며 제1조도 범위를 가지는 제1영역;
    상기 제1영역의 외측에 위치하며 제2조도 범위를 가지는 제2영역; 및
    상기 제1영역과 상기 제2영역 상에 형성되는 양극산화피막;을 포함하고,
    상기 제1영역과 상기 제2영역의 방사율은 차이가 있는, 증착 장비용 가스분사부재.
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