JP2013538463A - 薄膜蒸着装置 - Google Patents
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Abstract
薄膜蒸着装置は、チャンバと、サセプタと、ソースガス供給部と、サセプタ支持台と、を含む。チャンバは、蒸着工程が行われる内部空間を有する。サセプタは、チャンバ内に配され、上面に中心の周りに沿って複数の基板を直接支持するか、１つ以上の基板が配されている基板ホルダーを支持する。ソースガス供給部は、サセプタの上部の中央に第１、２ソースガスを分離された状態で供給され、上下に配列されたソースガス噴射口を通じて分離された第１、２ソースガスをサセプタの周辺に向けてそれぞれ噴射して、サセプタ上の基板に第１、２ソースガスを供給する。サセプタ支持台は、サセプタの下側でサセプタの中央を支えるように設けられ、チャンバの外部から導入された追加ガスをサセプタの上面に噴射する追加ガス供給部を備える。
Description
本発明は、半導体などの製造において、基板上に薄膜を蒸着するために使われる薄膜蒸着装置に関する。
一般的に、半導体で使う薄膜製造方法としては、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、ＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法がある。ＣＶＤ法は、ガス状態の混合物を加熱された基板の表面で化学反応させて、生成物を基板の表面に蒸着させる技術である。ＣＶＤ法は、前駆体（ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ）として使われる物質の種類、工程中の圧力、反応に必要なエネルギー伝達方式などによって、ＡＰＣＶＤ（Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ ＣＶＤ）、ＬＰＣＶＤ（Ｌｏｗ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ ＣＶＤ）、ＰＥＣＶＤ（Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ ＣＶＤ）、ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ ＣＶＤ）法などに区分される。
最近、発光ダイオード用の窒化物半導体が脚光を浴びているが、発光ダイオード用の窒化物半導体の単結晶成長のために、ＭＯＣＶＤ法が多く使われている。ＭＯＣＶＤ法は、液体状態の原料である有機金属化合物をガス状態に気化させた後、該気化されたソースガスを蒸着対象である基板に供給して、高温の基板に接触させることによって、基板上に金属薄膜を蒸着させる方法である。
このようなＭＯＣＶＤ法の場合、ソースガスを基板に供給するための方式としてインジェクション（ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ）方式が多く採用されている。インジェクション方式は、チャンバの中央に設けられたインゼクタを通じてソースガスをサセプタの上部の中央に導入した後、該導入されたソースガスを水平方向にサセプタの周辺に向けて噴射して、サセプタ上の基板に供給する方式である。
ところが、前述したインジェクション方式において、インゼクタからサセプタに噴射されたソースガスは、インゼクタに隣接したガス進入領域を経て基板に対する有効蒸着がなされる成長領域に進行する。ソースガスの流れは、ガス進入領域内で均一になり、少なくとも部分的に分解される。この際、ガス進入領域でソースガスが分解されることによって、ガス進入領域に対応するサセプタ部位に不要な薄膜が蒸着される問題が発生する恐れがある。
そして、より多くの基板に対して同時に薄膜蒸着を行うためには、チャンバのサイズが大型化されなければならないが、それと同時に、ソースガスの供給も増加しなければならないので、ガス進入領域が増加する。これにより、ガス進入領域に不要な薄膜が蒸着されながら消耗するソースガスの量も増えるので、ソースガスの無駄使いが激しくなる。
前述したように、サセプタ部位に蒸着された不要な薄膜は、蒸着工程中に取られて基板に影響を及ぼすことがあるので、予め整備する必要がある。ガス進入領域が増加すれば、ガス進入領域に不要な薄膜が蒸着される可能性も大きくなる。これは、ＰＭ（Ｐｒｅｖｅｎｔｉｖｅ Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ；事前予防整備）周期の短縮をもたらす。
また、より多くの基板に対して同時に薄膜蒸着を行うためには、サセプタの直径が大きくなって、大型化される必要がある。ところが、前述したインジェクション方式によれば、サセプタが大型化されるほど基板に対する蒸着均一度が落ちる問題がある。これを解決するためには、ソースガスの使用量を増やさなければならないが、これにより、工程の効率性が落ちる。そして、ソースガスの使用量を増やすほど基板の蒸着面に反応せず、パーティクル状態で残存するソースガスの量が多くなる問題が発生する恐れがある。
本発明の課題は、ガス進入領域で不要な薄膜蒸着を防止し、チャンバのサイズが大型化されても、不要な薄膜蒸着によるソースガスの無駄使いを減らし、ＰＭ周期を増やすことができる薄膜蒸着装置を提供するところにある。
そして、本発明の課題は、サセプタが大型化されても、基板に対する蒸着均一度が確保され、ソースガス使用量及びパーティクル抑制が可能な薄膜蒸着装置を提供するところにある。
前記課題を果たすための本発明による薄膜蒸着装置は、蒸着工程が行われる内部空間を有するチャンバと、前記チャンバ内に配され、上面に中心の周りに沿って複数の基板を直接支持するか、１つ以上の基板が配されている基板ホルダーを支持するサセプタと、前記サセプタの上部の中央に第１、２ソースガスを分離された状態で供給され、上下に配列されたソースガス噴射口を通じて前記分離された第１、２ソースガスを前記サセプタの周辺に向けてそれぞれ噴射して、前記サセプタ上の基板に前記第１、２ソースガスを供給するソースガス供給部と、前記サセプタの下側で前記サセプタの中央を支えるように設けられ、前記チャンバの外部から導入された追加ガスを前記サセプタの上面に噴射する追加ガス供給部を備えるサセプタ支持台と、を含む。
本発明によれば、サセプタの上部でソースガスをサセプタの上面に沿って流れるように供給する一方、サセプタ支持台を通じてサセプタの上面に追加ガスを供給することによって、第１、２ソースガスから分解された物質が、ガス進入領域のサセプタ部位に接触されることを遮断することができる。これにより、ガス進入領域のサセプタ部位に不要な薄膜の蒸着が防止されうる。また、チャンバのサイズが大型化されて、ガス進入領域が増加しても、不要な薄膜蒸着によるソースガスの無駄使いが減ることができ、ＰＭ周期が短縮されうる。
本発明によれば、サセプタの中央領域からサセプタの上部に追加ガスが供給されるので、サセプタの直径が大きくなって大型化されても、ソースガスの使用量を効率的に持って行きながら、基板に対する蒸着均一度が確保されうる。そして、ソースガスのうち、一部が基板の蒸着面に反応せず、パーティクル状態で残存する現象も抑制されうる。また、ソースガス噴射口に隣接した領域でソースガスから分解された物質が、サセプタの中央領域に接触されなくなるので、不要な薄膜の蒸着が防止されうる。
以下、添付図面を参照して、望ましい実施形態による本発明を詳しく説明する。
図１は、本発明の一実施形態による薄膜蒸着装置についての構成図である。
図１を参照すると、薄膜蒸着装置１００は、基板１０上に薄膜を蒸着する装置であって、チャンバ１１０と、サセプタ１２０と、サセプタ支持台１３０と、ソースガス供給部１４０、及び追加ガス供給部１５０とを含む。ここで、基板１０は、ウェーハまたはガラス基板であり得る。
チャンバ１１０は、蒸着工程が行われる内部空間を有する。チャンバ１１０は、上部が開口されたチャンバ本体１１１と、チャンバ本体１１１の上部開口を覆うトップリード１１２とを含む。トップリード１１２の下面には、石英などからなる天井が備えられて保護されうる。トップリード１１２は、蒸着工程時に、下降してチャンバ本体１１１の上部開口を閉鎖し、基板１０のローディングまたはアンローディング時に、上昇してチャンバ本体１１１の上部開口を開放させることができる。
サセプタ１２０は、チャンバ１０内に配され、上面に中心の周りに沿って複数の基板１０を支持する。これは、量産のために、より多くの基板１０に対して一度に薄膜蒸着するためである。サセプタ１２０の中心の周りに複数の基板載置部１２１が均一に分布されて形成されうる。基板載置部１２１に基板１０がそれぞれ載置されて支持されうる。他の例として、図示していないが、サセプタ１２０の中心の周りに複数の基板ホルダーが均一に分布されて設けられることもある。それぞれの基板ホルダーは、上面に少なくとも１つの基板をそれぞれ収容して支持する。
サセプタ支持台１３０は、サセプタ１２０の下側でサセプタ１２０の中央を支えるように設けられる。サセプタ支持台１３０は、追加ガス供給部１５０を備える。追加ガス供給部１５０は、チャンバ１１０の外部から導入された追加ガスをサセプタ１２０の上面に噴射する。追加ガス供給部１５０は、ガス進入領域に対応するサセプタ１２０の部位に不要な薄膜の蒸着を防止する。
サセプタ支持台１３０は、回転駆動機構１０１によって回転することによって、サセプタ１２０の回転を可能にする。例えば、サセプタ支持台１３０の下側部位が、チャンバ１１０の外部に引き出され、該引き出された部位に回転駆動機構１０１が連結されて、サセプタ支持台１３０が回転することができる。サセプタ支持台１３０の回転時に、サセプタ１２０が共に回転自在になる。
もし、サセプタ１２０上に基板ホルダーが設けられた場合であれば、基板ホルダーもそれぞれガスクッションなどによって回転自在に設けられることもある。これは、蒸着工程のうち、サセプタ１２０の上部の中央から噴射されるソースガスをサセプタ１２０上のあらゆる基板１０に均一に供給させるためである。サセプタ１２０は、蒸着工程のうち、ヒーター（図示せず）によって加熱されて、上面に支持された基板１０を加熱させる。
ソースガス供給部１４０は、サセプタ１２０の上部の中央に第１、２ソースガスを互いに分離された状態で供給された後、該供給された第１、２ソースガスを上下に配列されたソースガス噴射口１４１ａ、１４１ｂを通じてサセプタ１２０の周辺に向けてそれぞれ噴射する。これにより、第１、２ソースガスが、サセプタ１２０上の基板１０に供給されうる。
ソースガス供給部１４０は、第１、２ソースガスをサセプタ１２０の上面に平行な水平方向に噴射するように構成することができる。しかし、これに限定されず、ソースガス供給部１４０は、サセプタ１２０上の基板１０に第１、２ソースガスを円滑に供給することができる範疇で、下側に傾いた方向に噴射するなど多様に構成することができる。
そして、ソースガス供給部１４０は、第１、２ソースガスを互いに分離された状態でそれぞれ供給するための供給ライン１４２ａ、１４２ｂを含みうる。供給ライン１４２ａ、１４２ｂは、トップリード１１２を貫通してサセプタ１２０の上部の中央に延び、該延びた端部に形成されたソースガス噴射口１４１ａ、１４１ｂが上下に配列されるように曲げた構造からなりうる。
前述すれば、ソースガス供給部１４０から噴射された第１、２ソースガスは、ソースガス噴射口１４１ａ、１４１ｂに隣接したガス進入領域を経て基板１０に対する有効蒸着がなされる成長領域に進行する。第１、２ソースガスの流れは、ガス進入領域内で均一になり、少なくとも部分的に分解されてサセプタ１２０の上面に下降しようとする。
この際、追加ガスが、追加ガス供給部１５０からサセプタ１２０の上面に噴射されて、ガス進入領域から成長領域に流れる。この過程で、第１、２ソースガスから分解された物質は、追加ガスに押されてサセプタ１２０の上面に下降できず、成長領域に流れるように誘導される。
したがって、第１、２ソースガスから分解された物質は、ガス進入領域に対応するサセプタ１２０の部位に接触されなくなるので、不要な薄膜の蒸着が防止されうる。そして、チャンバ１１０のサイズが大型化されてガス進入領域が増加しても、不要な薄膜蒸着によるソースガスの無駄使いが減ることができ、ＰＭ周期が短縮されうる。
一方、追加ガス供給部１５０は、チャンバ１１０の外部から追加ガスが導入されるように、サセプタ支持台１３０の内部に形成されたガス流路１５１と、ガス流路１５１を通じて流入された追加ガスをサセプタ１２０の上面に噴射する追加ガス噴射口１５２とを含みうる。
一例として、追加ガス噴射口１５２は、サセプタ支持台１３０の側面にガス流路１５１と連設されうる。すなわち、ガス流路１５１の出口は、追加ガス噴射口１５２と連結され、ガス流路１５１の入口は、サセプタ支持台１３０の追加ガス流入口１５３と連結されうる。追加ガス流入口１５３は、サセプタ支持台１３０からチャンバ１１０の外部に引き出された部位に位置される。追加ガス流入口１５３は、追加ガス供給源と連結されて、追加ガス供給源の追加ガスをガス流路に流入させる。
そして、追加ガス噴射口１５２は、サセプタ１２０の上面に追加ガスを噴射するように、サセプタ１２０の上面よりも高く位置する。追加ガス噴射口１５２は、サセプタ支持台１３０の側面に多数形成されて、追加ガスを同時に多くの所からガス進入領域に供給させうる。他の例として、追加ガス噴射口１５２は、サセプタ支持台１３０の側面だけではなく、上面にもガス流路１５１と連設されても良い。追加ガス噴射口１５２のサイズ及び形状や、追加ガス噴射口１５２から噴射される流量は、前述した機能を行う範疇で、多様に構成することができる。
追加ガスは、サセプタ１２０の上面に平行な方向に噴射されうる。しかし、これに限定されず、追加ガスは、前述した機能を行う範疇で、サセプタ１２０の上面に対して上方に傾いた方向に噴射されても良い。例えば、追加ガスの噴射方向は、ガス流路１５１が追加ガス噴射口１５２と連結される角度によって調節されるか、追加ガス噴射口１５２の前方にガイド部材を設置して調節することができる。
一方、図２及び図３に示したように、サセプタ支持台１３０の上端に噴射キャップ１６０が結合されうる。噴射キャップ１６０は、ガス流路１５１と連結される内部空間を有する。そして、追加ガス噴射口１５２は、噴射キャップ１６０の側面に噴射キャップ１６０の内部空間と連結されるように多数形成されうる。一例として、噴射キャップ１６０は、円板状のキャップ本体１６１と、キャップ本体１６１の周りに沿って互いに離隔し、下側にそれぞれ突出したリブ１６２とを備えることができる。
噴射キャップ１６０は、キャップ本体１６１の底面がサセプタ支持台１３０の上面から離隔した状態でリブ１６２の各下側部位がサセプタ支持台１３０の上端の周りに固定されうる。これにより、キャップ本体１６１の底面とサセプタ支持台１３０の上面との間に離隔空間が形成され、離隔空間は、リブ１６２の間の開口１６３と連通される。
開口１６３は、前述した追加ガス噴射口１５２として機能する。この場合、前述したガス流路１５１で出口１５１ａがサセプタ支持台１３０の上面に位置する。したがって、追加ガスは、ガス流路１５１の出口１５１ａから噴射キャップ１６０とサセプタ支持台１３０との間に供給された後、噴射キャップ１６０の周りに形成された開口１６３を通じて噴射されうる。
他の例として、図４及び図５に示したように、噴射キャップ２６０は、内部空間を有し、下部が開口された形状からなる。そして、噴射キャップ２６０は、周りに沿って内部空間と連通されるホール２６１が形成されうる。噴射キャップ２６０の底面が、サセプタ支持台１３０の上面から離隔し、ホール２６１が、サセプタ支持台１３０よりも高く位置された状態で、噴射キャップ２６０の下側部位がサセプタ支持台１３０の上端の周りに固定されうる。
したがって、追加ガスは、ガス流路１５１の出口１５１ａから噴射キャップ２６０とサセプタ支持台１３０との間に供給された後、噴射キャップ１６０の周りに形成されたホール２６１を通じて噴射されうる。このように、ホール２６１は、追加ガス噴射口１５２として機能する。一方、噴射キャップ２６０は、ガス流路１５１と連結される内部流路が形成され、内部流路が追加ガス噴射口１５２とそれぞれ連結されても良い。
蒸着工程が、ＩＩＩ−Ｖ族ＭＯＣＶＤ法によって行われる場合、第１ソースガスは、Ｖ族元素を含有したソースガスであり、第２ソースガスは、ＩＩＩ族元素を含有したソースガスであり得る。第１ソースガスは、Ｖ族元素を含む水素化物であって、ＮＨ３またはＰＨ３またはＡｓＨ３などであり得る。第２ソースガスは、ＩＩＩ族元素を含む有機金属であって、ＴＭＧ（Ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｇａｌｌｉｕｍ）またはＴＥＧ（Ｔｒｉｅｔｈｙｌｇａｌｌｉｕｍ）またはＴＭＩ（Ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｉｎｄｉｕｍ）などであり得る。第１、２ソースガスには、キャリアガスがそれぞれ含まれることもできる。
追加ガスは、Ｖ族元素を含有したガス、水素ガス、非活性ガスのうち選択された少なくとも何れか１つであり得る。Ｖ族元素を含有したガスの例としては、ＮＨ３またはＰＨ３またはＡｓＨ３のようなＶ族元素を含む水素化物であり得る。非活性ガスの例としては、窒素（Ｎ２）ガスまたはヘリウム（Ｈｅ）ガスまたはアルゴン（Ａｒ）ガスなどであり得る。
ソースガス供給部１４０で、Ｖ族元素を含有したソースガスを噴射するソースガス噴射口とＩＩＩ族元素を含有したソースガスを噴射するソースガス噴射口とのうち、サセプタ１２０側に最も隣接したソースガス噴射口は、ＩＩＩ族元素を含有したソースガスを噴射するソースガス噴射口であり得る。もちろん、サセプタ１２０側に最も隣接したソースガス噴射口は、Ｖ族元素を含有したソースガスを噴射するソースガス噴射口でもあり得る。
そして、図示していないが、薄膜蒸着装置１００は、ソースガス供給部１４０のソースガス噴射口１４１ａ、１４１ｂの間、またはソースガス供給部１４０の上部ソースガス噴射口１４１ａの上側またはソースガス供給部１４０の下部ソースガス噴射口１４１ｂの下側で非活性ガスを供給するための非活性ガス供給部をさらに含みうる。
非活性ガス供給部から供給された非活性ガスは、ソースガス供給部１４０から噴射された第１、２ソースガス間にソースガス噴射口の隣接領域での反応を防止する役割を行うか、第１、２ソースガスのキャリアとしての役割を果たせる。ここで、非活性ガスは、窒素ガスやヘリウムガスやアルゴンガスであり得る。
図６は、本発明の他の実施形態による薄膜蒸着装置についての側断面図であり、図７は、図６において、サセプタ及び追加ガス供給部を抜粋して示す側断面図である。そして、図８は、図６において、サセプタ及び追加ガス供給部についての平面図である。
図６ないし図８を参照すると、薄膜蒸着装置３００は、基板１０上に薄膜を蒸着する装置であって、チャンバ３１０と、サセプタ３２０と、サセプタ支持台３３０と、ソースガス供給部３４０、及び追加ガス供給部３５０とを含む。
チャンバ３１０は、蒸着工程が行われる内部空間を有する。チャンバ３１０は、上部が開口されたチャンバ本体３１１と、チャンバ本体３１１の上部開口を覆うトップリード３１２とを含む。トップリード３１２の下面には、石英などからなる天井が備えられて保護されうる。トップリード３１２は、蒸着工程時に、下降してチャンバ本体３１１の上部開口を閉鎖し、基板１０のローディングまたはアンローディング時に、上昇してチャンバ本体３１１の上部開口を開放させることができる。
サセプタ３２０は、チャンバ３１０内に配され、上面に中心の周りに沿って複数の基板１０を支持する。サセプタ３２０の中心の周りに複数の基板載置部３２１が均一に分布されて形成されうる。基板載置部３２１に基板１０がそれぞれ載置されて支持されうる。他の例として、図示していないが、サセプタ３２０の中心の周りに複数の基板ホルダーが均一に分布されて設けられることもある。それぞれの基板ホルダーは、上面に少なくとも１つの基板をそれぞれ収容して支持する。
サセプタ支持台３３０は、サセプタ３２０の下側でサセプタ３２０の中央を支えるように設けられる。サセプタ支持台３３０は、回転駆動機構３０１によって回転することによって、サセプタ３２０の回転を可能にする。例えば、サセプタ支持台３３０の下側部位がチャンバ３１０の外部に引き出され、該引き出された部位に回転駆動機構が連結されて、サセプタ支持台３３０が回転することができる。サセプタ支持台３３０の回転時に、サセプタ３２０が共に回転自在になる。
もし、サセプタ３２０上に基板ホルダーが設けられた場合であれば、基板ホルダーもそれぞれガスクッションなどによって回転自在に設けられることもある。これは、蒸着工程のうち、サセプタ３２０の上部の中央から噴射されるソースガスをサセプタ３２０上のあらゆる基板１０に均一に供給させるためである。サセプタ３２０は、蒸着工程のうち、ヒーター（図示せず）によって加熱されて、上面に支持された基板１０を加熱させる。
ソースガス供給部３４０は、サセプタ３２０の上部の中央に第１、２ソースガスが互いに分離された状態で導入された後、該導入された第１、２ソースガスを上下に配列されたソースガス噴射口３４１ａ、３４１ｂを通じてサセプタ３２０の周辺に向けてそれぞれ噴射する。これにより、第１、２ソースガスが、サセプタ３２０上の基板１０に供給されうる。
ソースガス供給部３４０は、第１、２ソースガスをサセプタ３２０の上面に平行な水平方向に噴射するように構成することができる。しかし、これに限定されず、ソースガス供給部３４０は、サセプタ３２０上の基板１０に第１、２ソースガスを円滑に供給することができる範疇で、下側に傾いた方向に噴射するなど多様に構成することができる。
そして、ソースガス供給部３４０は、第１、２ソースガスを互いに分離された状態でそれぞれ供給するための供給ライン３４２ａ、３４２ｂを含みうる。供給ライン３４２ａ、３４２ｂは、トップリード３１２を貫通してサセプタ３２０の上部の中央に延び、該延びた端部に形成されたソースガス噴射口３４１ａ、３４１ｂが上下に配列されるように曲げた構造からなりうる。
追加ガス供給部３５０は、サセプタ３２０の上面に基板支持領域よりも内側にある中央領域に設けられて、サセプタ３２０の上部に追加ガスを供給するためのものである。追加ガス供給部３５０は、チャンバ３１０の外部から追加ガスが導入されるガス流路部３５１と、ガス流路部３５１を通じて導入された追加ガスをサセプタ３２０の上面に噴射する追加ガス噴射口３５６とを備える。ガス流路部３５１は、追加ガス供給部３５０の内部に形成され、追加ガス噴射口３５６は、追加ガス供給部３５０の上面にガス流路部３５１と連設される。
追加ガス供給部３５０は、サセプタ３２０の直径が大きくなって大型化されても、第１、２ソースガスの使用量を効率的に持って行きながら、基板１０に対する蒸着均一度を確保させる。前述すれば、ソースガス供給部３４０から噴射された第１、２ソースガスは、サセプタ３２０の周辺に流れるようになる。この過程で、第１、２ソースガスは、基板１０の蒸着面に供給されて基板１０の蒸着面に反応することによって、薄膜を形成する。ところが、サセプタ３２０の直径が大きくなるほど第１、２ソースガスの使用量を増やさなければ、第１、２ソースガスが基板１０の蒸着面の全体に亙って均一に到逹することができなくなって、基板１０に対する蒸着均一度が落ちる恐れがある。
しかし、追加ガスが、追加ガス供給部３５０からサセプタ３２０の上部に供給されて、サセプタ３２０の周辺に向けて流れるために、追加ガスの流れによって、第１、２ソースガスは、サセプタ３２０の周辺に向けてさらに遠く流れるようになる。この際、第１、２ソースガスが、基板１０の蒸着面の全体に亙って均一に到逹するように、追加ガス供給部３５０から追加ガスを供給するならば、第１、２ソースガスの使用量を効率的に持って行きながらも、基板１０に対する蒸着均一度が確保されうる。同時に、基板１０の蒸着面に反応せず、パーティクル状態で残存する現象も抑制されうる。
また、追加ガス供給部３５０は、サセプタ３２０の上面で基板支持領域よりも内側にある中央領域に設けられて、サセプタ３２０の上部に追加ガスを供給するので、ソースガス噴射口３４１ａ、３４１ｂに隣接した領域で第１、２ソースガスから分解された物質がサセプタ３２０の中央領域に下降できず、基板支持領域に流れるように誘導される。したがって、第１、２ソースガスから分解された物質は、サセプタ３２０の中央領域に接触されなくなるので、不要な薄膜の蒸着が防止されうる。
一方、追加ガス噴射口３５６は、追加ガスが多くの所からサセプタ３２０の上部に供給されて、前述した機能を行うように、図７に示したように、放射状または同心円状に多数配列されるように形成されうる。ここで、追加ガス噴射口３５６は、各領域別に均等に追加ガスを噴射できるように、放射状に一定角度を有するように配列されるか、同心円状に一定間隔で離隔して配列されうる。この場合、ガス流路部３５１は、メイン流路３５２と、メイン流路３５２から分岐されて、追加ガス噴射口３５６とそれぞれ連結される分岐流路３５３とを含みうる。メイン流路３５２に流入された追加ガスは、分岐流路３５３に分岐された後、追加ガス噴射口３５６を通じて噴射されうる。
追加ガス供給部３５０は、サセプタ３２０の収容溝３２２内に一部収容されて、追加ガス噴射口３５６の高さがサセプタ３２０上の基板１０よりも高く位置しうる。ここで、追加ガス供給部３５０は、収容溝３２２の底面に対して接触された状態でサセプタ３２０に固定されるか、非接触状態でサセプタ３２０に固定されうる。追加ガス供給部３５０は、炭化珪素（ＳｉＣ）、ＢＮ（Ｂｏｒｏｎ Ｎｉｔｒｉｄｅ）コーティングされたグラファイト（ｇｒａｐｈｉｔｅ）で製造可能である。または、追加ガス供給部３５０は、石英（Ｑｕａｒｔｚ）や、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）で製造可能である。
図９に示したように、追加ガス供給部３５０は、追加ガス噴射口３５６から噴射された追加ガスがサセプタ３２０の上面に平行な方向にサセプタ３２０の周辺に向けて流れるように案内するガス案内部３５７を含みうる。しかし、これに限定されず、前述した機能を行う範疇で、追加ガス噴射口３５６から噴射された追加ガスがサセプタ３２０の上面に対して上方に傾いた方向に噴射されるように、ガス案内部３５７によって案内されるか、追加ガス噴射口３５６が形成されても良い。
薄膜蒸着装置３００は、追加ガス供給路３６０を含みうる。追加ガス供給路３６０は、サセプタ支持台３３０の内部に形成される。追加ガス供給路３６０は、チャンバ３１０の外部から追加ガスを供給されて、ガス流路部３５１に伝達する。追加ガス供給路３６０の一端は、サセプタ３２０の内部に延びて、ガス流路部３５１のメイン流路３５２と連結され、追加ガス供給路３６０の他端は、サセプタ支持台３３０の追加ガス流入口３６１と連結される。追加ガス流入口３６１は、サセプタ支持台３３０からチャンバ３１０の外部に引き出された部位に位置される。追加ガス流入口３６１は、チャンバ３１０の外部の追加ガス供給源と連結されて、追加ガス供給源の追加ガスを追加ガス供給路３６０に流入させる。
一方、蒸着工程が、ＩＩＩ−Ｖ族ＭＯＣＶＤ法によって行われる場合、第１ソースガスは、Ｖ族元素を含有したソースガスであり、第２ソースガスは、ＩＩＩ族元素を含有したソースガスであり得る。第１ソースガスは、Ｖ族元素を含む水素化物であって、ＮＨ３またはＰＨ３またはＡｓＨ３などであり得る。第２ソースガスは、ＩＩＩ族元素を含む有機金属であって、ＴＭＧ（Ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｇａｌｌｉｕｍ）またはＴＥＧ（Ｔｒｉｅｔｈｙｌｇａｌｌｉｕｍ）またはＴＭＩ（Ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｉｎｄｉｕｍ）などであり得る。第１、２ソースガスには、キャリアガスがそれぞれ含まれることもできる。
追加ガスは、Ｖ族元素を含有したガス、水素ガス、非活性ガスのうち選択された少なくとも何れか１つであり得る。Ｖ族元素を含有したガスの例としては、ＮＨ３またはＰＨ３またはＡｓＨ３のようなＶ族元素を含む水素化物であり得る。非活性ガスの例としては、窒素（Ｎ２）ガスまたはヘリウム（Ｈｅ）ガスまたはアルゴン（Ａｒ）ガスなどであり得る。
ソースガス供給部３４０で、Ｖ族元素を含有したソースガスを噴射するソースガス噴射口とＩＩＩ族元素を含有したソースガスを噴射するソースガス噴射口とのうち、サセプタ３２０側に最も隣接したソースガス噴射口は、ＩＩＩ族元素を含有したソースガスを噴射するソースガス噴射口であり得る。もちろん、サセプタ３２０側に最も隣接したソースガス噴射口は、Ｖ族元素を含有したソースガスを噴射するソースガス噴射口でもあり得る。
そして、図示していないが、薄膜蒸着装置３００は、ソースガス供給部３４０のソースガス噴射口３４１ａ、３４１ｂの間、またはソースガス供給部３４０の上部ソースガス噴射口３４１ａの上側またはソースガス供給部３４０の下部ソースガス噴射口３４１ｂの下側で非活性ガスを供給するための非活性ガス供給部をさらに含みうる。非活性ガス供給部から供給された非活性ガスは、ソースガス供給部３４０から噴射された第１、２ソースガス間にソースガス噴射口の隣接領域での反応を防止する役割を行うか、第１、２ソースガスのキャリアとしての役割を果たせる。ここで、非活性ガスは、窒素ガスやヘリウムガスやアルゴンガスであり得る。
本発明は、添付した図面に示された一実施形態を参考にして説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これより多様な変形及び均等な他実施形態が可能であるという点を理解できるであろう。したがって、本発明の真の保護範囲は、特許請求の範囲によってのみ決定されるべきである。
本発明は、薄膜蒸着装置に利用されうる。
Claims (13)
- 蒸着工程が行われる内部空間を有するチャンバと、
前記チャンバ内に配され、上面に中心の周りに沿って複数の基板を直接支持するか、１つ以上の基板が配されている基板ホルダーを支持するサセプタと、
前記サセプタの上部の中央に第１、２ソースガスを分離された状態で供給され、上下に配列されたソースガス噴射口を通じて前記分離された第１、２ソースガスを前記サセプタの周辺に向けてそれぞれ噴射して、前記サセプタ上の基板に前記第１、２ソースガスを供給するソースガス供給部と、
前記サセプタの下側で前記サセプタの中央を支えるように設けられ、前記チャンバの外部から導入された追加ガスを前記サセプタの上面に噴射する追加ガス供給部を備えるサセプタ支持台と、
を含む薄膜蒸着装置。 - 前記追加ガスは、Ｖ族元素を含有したガス、水素ガス、非活性ガスのうち選択された少なくとも何れか１つであることを特徴とする請求項１に記載の薄膜蒸着装置。
- 前記第１ソースガスは、Ｖ族元素を含有したソースガスであり、
前記第２ソースガスは、ＩＩＩ族元素を含有したソースガスであることを特徴とする請求項２に記載の薄膜蒸着装置。 - 前記ソースガス供給部は、
前記Ｖ族元素を含有したソースガスを噴射するソースガス噴射口と前記ＩＩＩ族元素を含有したソースガスを噴射する噴射口とのうち、前記サセプタ側に最も隣接したソースガス噴射口が、前記ＩＩＩ族元素を含有したソースガスを噴射するソースガス噴射口であることを特徴とする請求項３に記載の薄膜蒸着装置。 - 前記追加ガス供給部は、
前記チャンバの外部から追加ガスが導入されるように、前記サセプタ支持台の内部に形成されたガス流路と、前記ガス流路を通じて流入された追加ガスを前記サセプタの上面に噴射する追加ガス噴射口とを含むことを特徴とする請求項１に記載の薄膜蒸着装置。 - 前記追加ガス噴射口は、
前記サセプタ支持台の側面に前記ガス流路と連結されるように多数形成されるか、前記サセプタ支持台の側面と上面とにそれぞれ前記ガス流路と連結されるように多数形成されたことを特徴とする請求項５に記載の薄膜蒸着装置。 - 前記サセプタ支持台の上端には、
前記ガス流路と連結される内部空間や内部流路が形成された噴射キャップが結合され、
前記追加ガス噴射口は、
前記噴射キャップの側面に前記噴射キャップの内部空間や内部流路と連結されるように多数形成されるか、前記噴射キャップの側面及び上面にそれぞれ前記噴射キャップの内部空間や内部流路と連結されるように多数形成されたことを特徴とする請求項５に記載の薄膜蒸着装置。 - 前記追加ガスは、前記サセプタの上面に平行な方向に噴射されるか、前記サセプタの上面に対して上方に傾いた方向に噴射されることを特徴とする請求項５に記載の薄膜蒸着装置。
- 前記ソースガス供給部のうち、上部ソースガス噴射口の上側、または下部ソースガス噴射口の下側、または前記ソースガス供給部の間で非活性ガスを供給するための非活性ガス供給部をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の薄膜蒸着装置。
- 前記追加ガス噴射口は、放射状または同心円状に多数配列されるように形成されることを特徴とする請求項５に記載の薄膜蒸着装置。
- 前記追加ガス供給部は、
前記追加ガス噴射口から噴射された追加ガスが、前記サセプタの上面に平行な方向に前記サセプタの周辺に向けて流れるように案内するガス案内部を含むことを特徴とする請求項５に記載の薄膜蒸着装置。 - 前記サセプタ支持台の内部には、前記チャンバ外部から流入される追加ガスを前記追加ガス供給部のガス流路部に伝達する追加ガス供給路が形成されたことを特徴とする請求項５に記載の薄膜蒸着装置。
- 前記ソースガス供給部のうち、上部ソースガス噴射口の上側、または下部ソースガス噴射口の下側、または前記ソースガス供給部の間で非活性ガスを供給するための非活性ガス供給部をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の薄膜蒸着装置。
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