CN117083413A - 有机金属化学气相沉积装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及有机金属化学气相沉积装置，更详细地涉及具备能够均匀地供应工艺气体并能够容易地设置且易于维护的气体供应部的有机金属化学气相沉积装置。
Description
技术领域
本发明涉及有机金属化学气相沉积装置，更详细地涉及具备能够均匀地供应工艺气体并能够容易地设置且易于维护的气体供应部的有机金属化学气相沉积装置。
背景技术
有机金属化学气相沉积(MOCVD：Metal Organic Chemical Vapor Deposition)装置是将三族烷基(有机金属原料气体)以及五族反应气体和高纯度载气的混合气体供应到反应室内并在加热的基板之上热分解而使化合物半导体结晶成长的装置。这样的有机金属化学气相沉积装置在基座安装基板并从侧面注入气体而使半导体结晶在基板上方成长。
在此情况下，当向对基板进行处理的处理空间供应工艺气体时，使得向处理空间供应工艺气体而不先混合工艺气体，进而需要使得向处理空间均匀地供应工艺气体。
当以往的有机金属化学气相沉积装置时，由于对基板进行处理的处理空间的高度低且狭窄，供应工艺气体的气体供应部的结构非常复杂而难以设置。另外，维护时将气体供应部整体分解，需要再组装，因此存在花费多的时间以及费用的问题。
发明内容
为了解决上述那样的问题，本发明的目的在于提供具备能够均匀地供应工艺气体并能够容易地设置且易于维护的气体供应部的有机金属化学气相沉积装置。
上述那样的本发明的目的通过有机金属化学气相沉积装置实现，所述有机金属化学气相沉积装置的特征在于，具备：腔室，提供对基板进行处理的处理空间；基板支承部，设置于所述腔室的内部，并安放所述基板；以及气体供应部，具备提供所述工艺气体以及吹扫气体的气体提供部以及与所述气体提供部连接而引导所述工艺气体向所述处理空间均匀地供应且能够拆卸地连接的引导组件，所述引导组件具备：多个气体导向板，朝向所述处理空间以预先确定的倾斜度倾斜配置而将所述工艺气体向所述处理空间引导；以及多个固定部，加压固定所述多个气体导向板的后端部。
在此，可以是，所述固定部具备：多个第一固定部，与所述多个气体导向板的后端部上面分别接触而进行加压固定；以及多个第二固定部，与所述多个气体导向板的后端部下面分别接触而进行加压固定，所述引导组件还具备：第三固定部，固定所述多个气体导向板中的至少一个的侧面部；以及架部，加压固定所述第一固定部以及所述第二固定部。
另外，可以是，在所述第一固定部的下面和所述第二固定部的上面分别形成与设置所述气体导向板的倾斜度相同角度的第一倾斜部以及第二倾斜部。
进而，可以是，所述有机金属化学气相沉积装置还具备：附加固定部，所述多个第二固定部中的在位于最下方的第2-3固定部的下方支承所述第2-3固定部的下面。
另外，可以是，所述多个第一固定部中的在位于最上方的第1-1固定部的下方设置的第一固定部构成为一对而分别位于所述气体导向板的后端部的两侧部，所述一对第一固定部之间以及所述气体导向板之间的空间形成供应所述工艺气体的供应口。
另外，可以是，所述有机金属化学气相沉积装置还具备：阻挡盖，设置于所述基板支承部的上方而在与所述基板支承部之间提供所述处理空间，所述多个气体导向板中的位于最上方的第一气体导向板的前端部连接于所述阻挡盖。
另一方面，可以是，位于所述第一气体导向板的下方的气体导向板的前端部延伸成比所述第一气体导向板更长而插入到所述基板支承部和所述阻挡盖之间的空间。
根据具有前述结构的本发明，能够均匀地供应工艺气体并能够容易地设置且易于维护。
附图说明
图1是根据本发明的一实施例的有机金属化学气相沉积装置的侧视图，
图2是示出气体供应部的结构的侧截面图，
图3是气体供应部的立体图，
图4是在图3中将气体供应部沿着长度方向截取的侧面立体图，
图5是图4的局部放大图，
图6是示出第二固定部中的一个的图。
具体实施方式
以下，参照附图来详细观察根据本发明的实施例的有机金属化学气相沉积装置。
图1是示出根据本发明的一实施例的有机金属化学气相沉积装置1000的构造的截面图。
参照图1，所述有机金属化学气相沉积装置1000具备腔室10、基板支承部20以及气体供应部30。
所述腔室10可以具备外部腔室15以及在所述外部腔室15的内侧提供处理所述基板W的处理空间46的内部腔室40。
所述外部腔室15可以具备覆盖上部的腔室盖11、紧固于所述腔室盖11并覆盖腔室的侧部的外壁部12以及形成腔室的下底表面的底面凸缘部13。
所述腔室盖11可以通过螺栓等紧固构件能够分离地紧固于所述外壁部12，在所述腔室盖11可以形成冷却流路11a。构成为在所述冷却流路11a中流动冷却水或者冷却气体等冷却剂，构成为对被在所述腔室10内的沉积工艺中产生的高温的热量加热的所述腔室10进行冷却。
另外，在所述腔室盖11可以设置作为用于在所述内部腔室40内对沉积在所述基板W上的薄膜进行光学测定的光学传感器51的光测定通道发挥功能的传感器管52。所述传感器管52可以贯通所述腔室盖11以及内部腔室40来配置。在此，可以构成为向所述传感器管52导入吹扫气体而防止反应气体从所述内部腔室40排出到所述传感器管52。
所述外壁部12紧固于所述腔室盖11，并构成为覆盖所述内部腔室40的侧部。构成为，在所述外壁部12形成排气孔14，所述排气孔14连接于气体排出线(未图示)，完成沉积工艺后，通过所述排气孔14和所述气体排出线(未图示)将残留在所述处理空间46中的反应气体排出到所述腔室10的外部。
另一方面，在所述外部腔室15的下方设有底面凸缘部13。在所述底面凸缘部13可以形成冷却流路13a。构成为在所述冷却流路13a中流动冷却水或者冷却气体等冷却剂，构成为对被在所述内部腔室40内的沉积工艺中产生的高温的热量加热的所述腔室10进行冷却。
另外，在所述内部腔室40内部配置安放基板W的基板支承部20。所述基板支承部20具备加热所述基板W的加热线圈24。例如，所述基板支承部20包括安放并加热所述基板W的加热器块21、支承所述加热器块21并使其旋转的轴22、密封部23以及感应加热所述加热器块21来加热所述基板W的加热线圈24。在此情况下，所述加热线圈24可以构成为在所述加热器块21的侧面进行加热。
另一方面，在所述基板支承部20的上方设置阻挡盖44。所述阻挡盖44和所述加热器块21之间的空间相当于处理空间46。从前述的气体供应部30供应的工艺气体可以供应到所述处理空间46内的基板W。所述工艺气体中的没有参与反应的气体通过前述的排气孔14和所述气体排出线(未图示)排出到所述腔室10的外部。
所述阻挡盖44和所述加热器块21之间的距离是使得对所述基板W顺利进行处理工艺的重要因子，因此可以先确定。在此情况下，不容易调节被所述阻挡盖44连接的内部腔室40的高度，因此优选的是调节所述阻挡盖44的厚度来调节所述阻挡盖44和所述加热器块21之间的距离。
另一方面，所述气体供应部30朝向配置在所述处理空间46中的基板W供应工艺气体以及吹扫气体。当供应所述工艺气体时，需要朝向所述基板W均匀地供应所述工艺气体。
为此，所述气体供应部30具备：提供所述工艺气体以及吹扫气体的气体提供部350；以及与所述气体提供部350连接而引导所述工艺气体向所述处理空间46均匀地供应且能够拆卸地连接的引导组件300。
图2是示出气体供应部的结构的侧截面图，图3是气体供应部的立体图。
参照图2以及图3，所述气体提供部350起到向所述引导组件300供应工艺气体和吹扫气体在内的各种气体的作用。
例如，所述气体提供部350可以具备贮存工艺气体的工艺气体供应源(未图示)、与所述工艺气体供应源连接的气体流入端口352、354、356、385以及连接所述气体流入端口352、354、356、385和引导组件300的连接流路363、365、367。
所述工艺气体可以构成为多个以能够对所述基板W执行沉积工艺等处理工艺，由此可以具备多个工艺气体供应源。
可以是，具备与所述多个工艺气体供应源分别连接的气体流入端口352、354、356、385，所述气体流入端口352、354、356、385连接并支承于支承架349。
所述多个气体流入端口352、354、356、385可以由供应工艺气体的工艺气体流入端口352、354、356和供应吹扫气体的吹扫气体流入端口385构成。所述工艺气体流入端口352、354、356示出为3个，但不限于此，可以适当调节。
所述工艺气体流入端口352、354、356可以通过连接流路363、365、367与所述引导组件300连接。所述连接流路363、365、367分别在内侧提供供所述工艺气体流动的流动空间362、364、366而使所述工艺气体提供到所述引导组件300。
所述引导组件300将供应的工艺气体朝向所述处理空间46内的基板W均匀地供应而使得对基板W的处理工艺能够顺畅地反复重现。
例如，所述引导组件300可以具备朝向所述处理空间46以预先确定的倾斜度倾斜配置而将所述工艺气体向所述处理空间46引导的多个气体导向板310以及加压固定所述多个气体导向板310的后端部的多个固定部320、330。另外，所述固定部320、330可以具备与所述多个气体导向板310的后端部上面分别面接触而进行加压固定的多个第一固定部320以及与所述多个气体导向板310的后端部下面分别面接触而加压固定的多个第二固定部330。
另外，所述引导组件300可以还具备固定所述多个气体导向板310的侧面部的第三固定部305以及加压固定所述第一固定部320以及第二固定部330的架部340。
所述架部340可以具备与所述连接流路363、365、367连接并在内侧形成有供工艺气体流动的内侧流路344A、344B、344C的流路架344、从上方加压所述第一固定部320以及第二固定部330的上架342、从下方加压所述第一固定部320以及第二固定部330的下架348、连接所述上架342和下架348的侧架346以及基架341。
所述流路架344与前述的连接流路363、365、367连接而将工艺气体朝向所述气体导向板310供应。为此，在所述流路架344的内侧形成供所述工艺气体流动的内侧流路344A、344B、344C。所述内侧流路344A、344B、344C对应于所述连接流路363、365、367的数量来形成。在此情况下，当需要改变所述内侧流路344A、344B、344C的数量时，可以以分割或层叠所述流路架344的架体的形式组装来调节内侧流路的数量。
另一方面，所述上架342和下架348起到分别从上方以及下方加压所述第一固定部320以及第二固定部330的作用。例如，通过上螺栓343以及下螺栓(未图示)紧固所述上架342和下架348而加压所述第一固定部320以及第二固定部330，从而使所述气体导向板310以预先确定的角度倾斜而固定配置。
在此情况下，通过所述侧架346在侧面连接所述上架342和下架348，固定并防止所述第一固定部320、第二固定部330以及气体导向板310向水平方向歪斜。
可以是，在所述架部340的下方设置基架341，通过所述基架341连接于腔室10。
另一方面，当供应多个工艺气体时，工艺气体需要不先混合而供应到所述处理空间46后混合。因此，需要气体导入空间47以使所述工艺气体单独地供应至所述处理空间46。所述气体导入空间47可以定义为例如前述的内部腔室40和气体导入板49之间的空间。
但是，相当于所述处理空间46的所述阻挡盖44和所述加热器块21之间的距离可以形成为非常小以使得对基板W的处理工艺顺畅地形成。
因此，为了从占据比较宽空间的气体导入空间47向具有相对窄空间以及高度的处理空间46引导工艺气体，引导所述工艺气体的气体导向板310需要具有适当角度的同时倾斜配置。
在图2以及图3中，所述气体导向板310朝向下方以预先定的角度倾斜并朝向所述处理空间46延伸配置。
在此情况下，所述多个气体导向板310中的至少一个的倾斜的角度可以与另一气体导向板310的倾斜的角度不同。
例如，可以是，所述多个气体导向板310中的位于最上方的第一气体导向板312的倾斜的角度相对最大，所述多个气体导向板310中的位于最下方的第三气体导向板316的倾斜的角度相对最小。然而，这样的气体导向板310的角度可以根据所述气体导入空间47、处理空间46的配置以及大小等而适当改变。
另一方面，所述多个气体导向板310中的至少一个的长度可以与另一气体导向板310的长度不同。
例如，可以是，所述多个气体导向板310中的位于最上方的第一气体导向板312的长度最短，位于所述第一气体导向板312的下方的第二气体导向板314以及第三气体导向板316的长度相对更长。即，所述第二气体导向板314以及第三气体导向板316的前端部可以比所述第一气体导向板312更长地延伸而插入到所述阻挡盖44和加热器块21之间的空间。
其是因为，如前述那样，所述处理空间46的高度比所述气体导入空间47的高度短，因此所有气体导向板310的前端部难以插入到所述阻挡盖44和加热器块21之间的空间。
此时，所述第一气体导向板312的前端部可以连接于所述阻挡盖44。例如，可以是，在所述阻挡盖44形成固定槽部45，所述第一气体导向板312的前端部插入固定于所述固定槽部45而保持所述第一气体导向板312的倾斜的角度。
另一方面，所述第二气体导向板314以及第三气体导向板316的前端部插入到所述阻挡盖44和加热器块21之间的空间，因此所述第二气体导向板314以及第三气体导向板316的前端部可以不被所述阻挡盖44支承。在此情况下，所述第二气体导向板314以及第三气体导向板316的前端部可能向下方垂落。
当本发明时，设置对所述多个气体导向板310中的至少一个的侧面部进行固定的第三固定部305，防止所述第二气体导向板314以及第三气体导向板316的前端部的垂落。
例如，在所述第二气体导向板314以及第三气体导向板316的侧面部可以分别形成侧面槽部315、317。在此情况下，在所述第三固定部305可以形成插入到所述侧面槽部315、317的固定凸出部(未图示)。当设置所述第二气体导向板314以及第三气体导向板316时，通过所述第三固定部305支承所述第二气体导向板314以及第三气体导向板316的侧面部，从而可以防止所述第二气体导向板314以及第三气体导向板316垂落预先设定的角度以上。
在本实施例中，所述气体导向板310由石英制造，但是其材质不特别限定，也可以是金属材质的导向板。
另一方面，当所述气体导向板310以预先定的角度倾斜配置时，通过前述的第一固定部320以及第二固定部330固定气体导向板310的后端部上下部，从而可以保持气体导向板的角度。
图4是在图3中将所述气体供应部30沿着长度方向截取的侧面立体图，图5是图4的局部放大图。
参照图2、图4以及图5，所述第一固定部320配置于所述多个气体导向板310的上方而加压固定所述气体导向板310的后端部上面。另外，所述第二固定部330配置于所述多个气体导向板310的下方而加压固定所述气体导向板310的后端部下面。
所述第一固定部320以及第二固定部330可以由合成树脂制造。例如，所述第一固定部320以及第二固定部330可以由工程塑料(engineering plastic)或者特种工程塑料(super engineering plastic)材质制造。另外，所述第一固定部320以及第二固定部330可以由聚砜(PSU)、聚芳酯(PAR)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚醚砜(PES)、聚苯硫醚(PPS)、聚酰亚胺(PI)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚醚醚酮(PEEK)中的选择的任一种或者两种以上的组合形成。
当本发明时，所述第一固定部320以及第二固定部330可以由强度彼此不同的合成树脂制造。例如，可以是，所述第一固定部320由聚四氟乙烯制造，所述第二固定部330由聚酰亚胺制造，也可以是其相反的情况。
因为，当所述第一固定部320以及第二固定部330都由强度高的合成树脂制造时，在加压所述气体导向板310时所述气体导向板310可能发生变形或者损坏。尤其，当所述气体导向板310由石英制造时，所述气体导向板310容易发生损坏以及破损。
因此，通过使得所述第一固定部320和第二固定部330的强度不同，当通过所述架部340加压时，通过强度相对低的固定部吸收加压引起的变形，从而可以防止所述气体导向板310损坏以及破损。
另一方面，所述多个第一固定部320中的位于最上方的第1-1固定部322加压所述第一气体导向板312的后端部上面。第二个第1-2固定部324配置于第2-1固定部332和第二气体导向板314之间而加压所述第二气体导向板314的后端部上面。另外，第1-3固定部326配置于第2-2固定部334和第三气体导向板316之间而加压所述第三气体导向板316的后端部上面。
另一方面，所述多个第二固定部330中的位于最上方的第2-1固定部332配置于所述第一气体导向板312和第1-2固定部324之间而加压所述第一气体导向板312的后端部下面。第2-2固定部334配置于第二气体导向板314和第1-3固定部326之间而加压所述第二气体导向板314的后端部上面。另外，第2-3固定部336从第三气体导向板316的下方加压所述第三气体导向板316的后端部下面。
在此情况下，为了支承所述第2-3固定部336，可以还具备附加固定部328。即，所述附加固定部328位于所述第2-3固定部336的下方而从下方支承所述第2-3固定部336。所述附加固定部328可以通过前述的基架341以及气体导入板49支承。
另一方面，如前述那样，所述气体导向板310朝向所述处理空间46以预先定的角度倾斜配置。在这样的构造中，若所述第一固定部320和第二固定部330通过水平面加压所述气体导向板310的后端部上面或者下面，则所述气体导向板310的前端部被抬起而从预先定的角度歪斜。
因此，在所述第一固定部320的下面和所述第二固定部330的上面可以分别形成与配置所述气体导向板310的倾斜度相同角度的第一倾斜部323和第二倾斜部333A、334A、336A。
所述第一固定部320的第一倾斜部323以及所述第二固定部330的第二倾斜部333A、334A、336A以与所述气体导向板310的设置角度相同的角度倾斜形成。因此，当通过所述上架342和下架348从上方以及下方加压所述第一固定部320以及第二固定部330时，所述气体导向板310的倾斜的角度也可以保持与预先定的角度相同的角度。
另外，通过所述第一倾斜部323和第二倾斜部333A、334A、336A，所述第一固定部320和第二固定部330与所述气体导向板310分别面接触而增加接触面积，可以通过摩擦力防止所述气体导向板310隔开并将其牢固地固定。
另一方面，图6是示出第2-1固定部332的图。图6的(A)是所述第2-1固定部332的上部立体图，图6的(B)是所述第2-1固定部332的下部立体图。
参照图6，所述第2-1固定部332可以具备前述的第二倾斜部333A以及与所述第二倾斜部333A连接的主体部333C。所述主体部333C可以在两侧部具备紧固孔333D。可以通过所述紧固孔333D贯通紧固对所述上架342进行紧固的上螺栓343。
另一方面，在所述第2-1固定部332的下面可以形成第一凹陷部333B。所述第一凹陷部333B可以在所述主体部333C的下面以预先定的宽度以及深度形成。
参照图4至图6，当将所述第2-1固定部332安装于所述引导组件300时，所述第2-1固定部332紧贴于所述架部340的第一架370的下面而插入固定。在此情况下，在所述第一架370的中央部凸出形成的第一凸出部372插入到所述第一凹陷部333B而支承所述第2-1固定部332。
另一方面，在安装于所述第2-1固定部332的下方的第2-2固定部334以及第2-3固定部336也同样分别形成第二凹陷部334B和第三凹陷部336B。因此，当将所述第2-2固定部334以及第2-3固定部336安装于所述引导组件300时，所述第2-2固定部334以及第2-3固定部336分别紧贴于所述架部340的第二架374以及第三架377的下面而插入固定。在此情况下，在所述第二架374以及第三架377的中央部凸出形成的第二凸出部375以及第三凸出部378分别插入所述第二凹陷部334B以及第三凹陷部336B而支承所述第2-2固定部334以及第2-3固定部336。
另一方面，观察设置所述气体导向板310的情况则如下。首先，在设置有所述第2-3固定部336的状态下，将所述第三气体导向板316沿着所述第2-3固定部336的上面插入。在此情况下，所述第三气体导向板316的后端部抵接于所述第三架377的前端部而确定所述第三气体导向板316的凸出长度。虽未示出，所述第三架377的前端部可以对应于所述第三气体导向板316的设置倾斜度而倾斜形成。由此，所述第三架377的前端部与所述第三气体导向板316的后端部面接触，可以使得接触面积大而牢固地支承。
同样，当设置所述第二气体导向板314以及第一气体导向板312时也各气体导向板的后端部抵接于第二架374以及第一架370的前端部而确定凸出长度。另外，所述第二架374以及第一架370的前端部也可以对应于所述第二气体导向板314以及第一气体导向板312的设置倾斜度而倾斜形成。
另一方面，所述第1-1固定部322可以长长地延伸形成为覆盖所述第一气体导向板312的后端部的上面整体。但是，若所述第1-2固定部324以及第1-3固定部326也与所述第1-1固定部322同样地形成，则难以提供能够供应工艺气体的供应口。
因此，在所述多个第一固定部320中的位于最上方的第1-1固定部322的下方设置的第1-2固定部324以及第1-3固定部326和所述附加固定部328可以构成为一对而分别位于所述气体导向板310的后端部的两侧部。
即，如图4所示，所述第一气体导向板312和第二气体导向板314之间以及一对第1-2固定部324之间的空间形成供应第一工艺气体的第一供应口32。另外，所述第二气体导向板314和第三气体导向板316之间以及一对第1-3固定部326之间的空间形成供应第二工艺气体的第二供应口34，所述第三气体导向板316和气体导入板49之间以及一对附加固定部328之间的空间形成供应第三工艺气体的第三供应口36。
以上，参照本发明的优选实施例进行了说明，但本技术领域的技术人员可以在不脱离所附的权利要求书中记载的本发明的构思及领域的范围内对本发明施加各种修改及变更。因此，变形的实施若基本包括本发明的权利要求书的构成要件，则应视为全都包括在本发明的技术范畴中。
Claims (7)
1.一种有机金属化学气相沉积装置，其特征在于，具备：
腔室，提供对基板进行处理的处理空间；
基板支承部，设置于所述腔室的内部，并安放所述基板；以及
气体供应部，具备提供所述工艺气体以及吹扫气体的气体提供部以及与所述气体提供部连接而引导所述工艺气体向所述处理空间均匀地供应且能够装卸地连接的引导组件，
所述引导组件具备：多个气体导向板，朝向所述处理空间以预先确定的倾斜度倾斜配置而将所述工艺气体向所述处理空间引导；以及多个固定部，加压固定所述多个气体导向板的后端部。
2.根据权利要求1所述的有机金属化学气相沉积装置，其特征在于，
所述固定部具备：多个第一固定部，与所述多个气体导向板的后端部上面分别接触而进行加压固定；以及多个第二固定部，与所述多个气体导向板的后端部下面分别接触而进行加压固定，
所述引导组件还具备：第三固定部，固定所述多个气体导向板中的至少一个的侧面部；以及架部，加压固定所述第一固定部以及所述第二固定部。
3.根据权利要求2所述的有机金属化学气相沉积装置，其特征在于，
在所述第一固定部的下面和所述第二固定部的上面分别形成与设置所述气体导向板的倾斜度相同角度的第一倾斜部以及第二倾斜部。
4.根据权利要求2所述的有机金属化学气相沉积装置，其特征在于，
所述有机金属化学气相沉积装置还具备：
附加固定部，从所述多个第二固定部中的位于最下方的第2-3固定部的下方支承所述第2-3固定部的下面。
5.根据权利要求2所述的有机金属化学气相沉积装置，其特征在于，
所述多个第一固定部中的在位于最上方的第1-1固定部的下方设置的第一固定部构成为一对而分别位于所述气体导向板的后端部的两侧部，
所述一对第一固定部之间以及所述气体导向板之间的空间形成供应所述工艺气体的供应口。
6.根据权利要求2所述的有机金属化学气相沉积装置，其特征在于，
所述有机金属化学气相沉积装置还具备：
阻挡盖，设置于所述基板支承部的上方而在与所述基板支承部之间提供所述处理空间，
所述多个气体导向板中的位于最上方的第一气体导向板的前端部连接于所述阻挡盖。
7.根据权利要求6所述的有机金属化学气相沉积装置，其特征在于，
位于所述第一气体导向板的下方的气体导向板的前端部延伸成比所述第一气体导向板更长而插入到所述基板支承部和所述阻挡盖之间的空间。
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