KR100347725B1 - 저항가열식 박막증착장치 - Google Patents

Abstract

도가니의 상부에 원료 물질이 뭉치는 현상을 제거하고 균일한 가열이 가능하도록, 박막증착용 고체 원료가 장입되는 도가니와, 도가니에 밀착되어 설치되고 판형상으로 이루어지며 상부의 단면적은 작고 하부의 단면적은 크게 형성하는 히터와, 히터를 지지하며 하부로의 열방출을 차단하는 지지체와, 도가니 및 히터의 외부를 감싸며 외부로의 열방출을 차단하는 열차폐판을 포함하는 저항가열식 박막 증착장치를 제공한다.

Description

저항가열식 박막증착장치 {Effusion Cell of Resistance Heating Type}

본 발명은 저항가열식 박막증착장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 판상 히터를 사용하여 도가니를 전체적으로 균일하게 가열하므로 박막의 품질을 향상시킬수 있는 저항가열식 박막증착장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 등의 공정에 있어서, 박막을 증착시키기 위하여 단결정기판상에 기상 또는 액상으로 결정축을 채워 결정 성장을 시키는 에피택시성장(epitaxial growth)을 이용한다.

상기와 같이 에피택시성장을 이용하여 박막을 증착시키기 위하여 저항가열식박막증착장치를 사용한다.

종래의 저항가열식 박막증착장치는 고체 원료가 담긴 도가니를 텅스텐 또는 탄탈륨 열선으로 이루어진 히터를 사용하여 가열하는 것에 의하여 고체 원료를 증기화하고, 이를 증착시켜 박막화하도록 이루어진다.

상기한 텅스텐 또는 탄탈륨 열선은 지름이 0.5㎜이며 곡선의 형상으로 성형하여 사용한다.

상기와 같이 이루어지는 종래의 저항가열식 박막증착장치는 열선을 사용하여 가열하므로 외부로 방출되는 열이 상부와 하부 사이에 크게 차이가 난다.

따라서 도가니 상부와 하부 사이에 온도차가 커져 상부에 도가니 내의 증기화된 원료가 달라 붙게 되고, 이러한 원료 물질의 뭉치는 현상은 증착되는 박막의 품질에 악영향을 주게 된다.

또 열선이 도가니와 접하는 면적이 전체 표면적에 비하여 작으므로 도가니에 대한 균일한 가열이 어렵고, 열효율도 낮다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 도가니의 상부에 원료 물질이 뭉치는 현상을 제거하고 균일한 가열이 가능하도록 상부와 하부의 면적을 다르게 형성한 판상 히터를 사용하는 저항가열식 박막증착장치를 제공하기 위한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 저항가열식 박막증착장치의 일실시예를 나타내는 부분단면 사시도.

도 2는 본 발명에 따른 저항가열식 박막증착장치의 일실시예를 나타내는 도 1의 A-A선 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 저항가열식 박막증착장치의 일실시예에 있어서 히터의 구성을 나타내는 전개도.

본 발명이 제안하는 저항가열식 박막증착장치는 박막증착용 고체 원료가 장입되는 도가니와, 상기한 도가니에 밀착되어 설치되고 판형상으로 이루어지며 상부의 단면적은 작고 하부의 단면적은 크게 형성하는 히터와, 상기한 히터를 지지하며 하부로의 열방출을 차단하는 지지체와, 상기한 도가니 및 히터의 외부를 감싸며 외부로의 열방출을 차단하는 열차폐판을 포함한다.

다음으로 본 발명에 따른 저항가열식 박막증착장치의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

먼저 본 발명에 따른 저항가열식 박막증착장치의 일실시예는 도 1∼도 3에 나타낸 바와 같이, 박막증착용 고체 원료가 장입되는 도가니(2)와, 상기한 도가니(2)에 밀착되어 설치되고 판형상으로 이루어지며 상부의 단면적은 작고 하부의 단면적은 크게 형성하는 히터(10)와, 상기한 히터(10)를 지지하며 하부로의 열방출을 차단하는 지지체(4)와, 상기한 도가니(2) 및 히터(10)의 외부를 감싸며 외부로의 열방출을 차단하는 열차폐판(6)을 포함한다.

상기한 히터(10)는 텅스텐 또는 탄탈륨 박판을 이용하여 형성한다.

상기한 히터(10)는 도 3에 나타낸 바와 같이, 도가니(2)의 길이방향으로 길게 지그재그로 반복하여 굽어지는 서펜틴(serpentine) 형상(구불구불한 형상 또는 뱀 형상)으로 형성하여 사용한다.

상기한 히터(10)는 상부쪽에 위치하는 부분은 단면적이 작고, 하부쪽에 위치하는 부분은 단면적이 크게 형성한다.

상기와 같이 히터(10)를 형성하면, 저항이 단면적에 반비례하므로, 상부쪽에서는 저항이 크고, 하부쪽에서는 저항이 상대적으로 작다.

따라서 히터(10)의 상부쪽에서는 발열량이 많으며, 하부쪽에서는 발열량이 상대적으로 적다.

상기한 지지체(4)는 고순도 세라믹으로 이루어지고, 히터(10)의 지지 및 하부로의 열방출을 막을 수 있도록 설치한다.

상기한 열차폐판(6)은 박판으로 이루어지고, 가열된 도가니(10)의 온도가 외부로 유출되지 않도록 열차폐율이 높은 재질로 형성한다.

또 본 발명에 따른 저항가열식 박막증착장치의 일실시예는 도면에 나타내지 않았지만 상기한 도가니(10)의 온도를 측정하기 위하여 온도측정기를 설치한다.

상기에서 도가니(10)와 지지체(4), 열차폐판(6), 온도측정기는 일반적으로 고체 원료를 증기화하여 박막을 증착하는 박막증착장치에서 사용하는 구성을 적용하여 실시하는 것이 가능하므로 상세한 설명은 생략한다.

상기에서는 본 발명에 따른 저항가열식 박막증착장치의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 저항가열식 박막증착장치에 의하면, 판형상으로 히터를 형성하므로 도가니와 접촉하는 표면적(가열면적)을 넓어 열효율이 증가되며, 균일한 가열이 가능하다.

그리고 도가니 상부에서는 발열량이 많고 하부에서는 상대적으로 적게 구성하므로 열방출이 상대적으로 많이 발생하는 상부의 온도를 하부의 온도와 유사하게 유지하는 것이 가능하고, 상부의 온도가 저하됨에 의하여 발생하는 증기화된 원료물질이 도가니의 상부에서 뭉치는 현상이 방지된다.

또 판형상의 히터를 사용하므로 안정적으로 형태를 유지하는 것이 가능하여 내구성이 향상된다.

Claims (3)

1. 박막증착용 고체 원료가 장입되는 도가니와,

   상기한 도가니에 밀착되어 설치되고 판형상으로 이루어지며 상부의 단면적은 작고 하부의 단면적은 크게 형성하는 히터와,

   상기한 히터를 지지하며 하부로의 열방출을 차단하는 지지체와,

   상기한 도가니 및 히터의 외부를 감싸며 외부로의 열방출을 차단하는 열차폐판을 포함하는 저항가열식 박막증착장치.
2. 제1항에 있어서, 상기한 히터는 텅스텐 또는 탄탈륨 박판을 이용하여 형성하는 저항가열식 박막증착장치.
3. 제1항에 있어서, 상기한 히터는 상기한 도가니의 길이방향으로 길게 지그재그로 반복하여 굽어지는 서펜틴 형상으로 형성하는 저항가열식 박막증착장치.