KR100824339B1 - 3차원 ｃｖｄ 장치 및 방법 - Google Patents

3차원 ｃｖｄ 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100824339B1
KR100824339B1 KR1020060120363A KR20060120363A KR100824339B1 KR 100824339 B1 KR100824339 B1 KR 100824339B1 KR 1020060120363 A KR1020060120363 A KR 1020060120363A KR 20060120363 A KR20060120363 A KR 20060120363A KR 100824339 B1 KR100824339 B1 KR 100824339B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
reaction gas
reaction
gas
reaction chamber
exhaust
Prior art date
Application number
KR1020060120363A
Other languages
English (en)
Inventor
허승헌
류도형
조광연
Original Assignee
요업기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 요업기술원 filed Critical 요업기술원
Priority to KR1020060120363A priority Critical patent/KR100824339B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100824339B1 publication Critical patent/KR100824339B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45563—Gas nozzles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45563—Gas nozzles
    • C23C16/45565—Shower nozzles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45563—Gas nozzles
    • C23C16/45568—Porous nozzles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45563—Gas nozzles
    • C23C16/4557—Heated nozzles

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

본 발명은 3차원 CVD 장치 및 이를 이용한 증착 방법에 관한 것이다. 본 발명은 반응 가스가 상기 상면, 하면 및 측면의 상기 반응 가스 샤워 중 선택된 최소한 하나의 반응 가스 샤워로 반응가스가 유입되게 하고 반응 가스가 상기 상면, 하면 및 측면 중 선택된 최소한 하나의 배기관으로 배기되도록 상기 반응 가스 샤워 및 배기 기구를 제어하며, 증착 과정 중에 상기 선택된 반응 가스 샤워 또는 상기 선택된 배기 기구를 변경하는 반응가스 유출입 제어기를 포함하는 3차원 코팅 장치를 제공한다. 본 발명에 따르면, 농도구배문제, 온도구배문제 및 반응부산물 문제를 해결하여 3차원 모재의 표면에 균일한 코팅을 가능하게 한다.
3차원 CVD, 농도구배, 온도구배, 반응부산물

Description

3차원 ＣＶＤ 장치 및 방법{THREE-DIMENSIONAL CHEMICAL VAPOR DEPOSITION APPARATUS AND DEPOSITION METHODS USING THE SAME}
도 1은 본 발명의 3차원 코팅 장치의 개략도이다.
도 2a는 코팅 장치의 본체 내부의 히터 시스템, 측면 및 상하부 반응가스 샤 워 시스템의 개략도이고, 도 2b는 멀티관으로 이루어진 가스 분배기 및 안개 가스 분무기의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 장치에서 수행 가능한 반응가스 도입 방식과 배기 방식의 예를 도시한 도면이다. 본 발명의 장치에서 가스도입과 배기방법은 각각의 방법들이 교대로 사용될 수 있고 또한 이들 기능과 겸용하여 펄스 기능을 이용할 수도 있다.
도 4는 챔버 중앙부로 연장되는 가스 도입관을 구비한 3차원 코팅 장치를 개략적으로 도시하는 도면이다.
본 발명은 화학기상증착법(Chemical Vapor Deposition; 이하 CVD)에 관한 것 으로서 보다 상세하게는 3차원 CVD 장치 및 이를 이용한 증착 방법에 관한 것이다.
CVD는 가열된 기판 위에 다양한 박막을 올리는데 있어서 가장 널리 사용되는 기술 중의 하나이다. 특히 반도체 공정에 핵심적인 기술로 채택되면서 코팅막의 품질과 막두께 제어가 나날이 향상되고 있다.
일반적으로 종래의 CVD 기술은 2차원 평판 코팅기술이다. 경우에 따라서는 CVD 기술이 포토레지스트가 패터닝 된 혹은 에칭 된 기판 즉, 표면이 나노에서 마이크로 미터의 요철을 갖는 상태에서도 요철면 벽면을 제외하고는 요철의 상부 및 하부에 균일 코팅이 가능하여 원하는 디바이스 제작을 가능하게 한다.
그러나, 수 밀리미터에서 수 센티 혹은 수십 센티미터의 요철 형상을 갖는 3차원 부품 혹은 복잡형상을 갖는 파트(parts) 표면 전면 코팅은 전통적인 CVD법으로는 불가능하다.
따라서 이런 복잡형상 3차원 모재의 균일 코팅 기술은 용액상 딥 (Dip) 코팅법을 이용하여 폴리머 같은 전구체로 코팅한 후 열처리를 통하여 원하는 코팅막을 얻어내는 방법이 사용되어 왔다.
그러나 딥코팅법은 박막 물성과 막 두께 균일도를 떨어뜨린다. 이는 어쩔 수 없는 현상으로 이해되고 있다. 따라서 CVD법에서 얻어지는 양질의 박막을 복잡형상 을 갖는 3차원 모재에 코팅하는 방법이 절실하게 요구되어 왔다.
일반적인 CVD법이 3차원적으로 적용할 수 없는 이유는 크게 3가지가 있다. 첫번째로 3차원적 온도구배문제, 두번째로 반응가스의 3차원적 농도구배문제, 세번째로 반응 부산물 문제가 있다. 각각을 구체적으로 살펴보면, 일반 CVD법이 2차원 기판만 균일하게 가열하면 되지만 3차원 모재인 경우 3차원적인 히터 설계가 요구된다. 만일 3차원적으로 반응챔버 내부에 온도 불균일성이 생기면 3차원적으로 코팅막의 불균일성을 낳는다. 이를 온도 구배 문제라 정의 한다. 현재 이 문제는 상당부분 해결되고 있어서 농도 구배 문제와 반응부산물 문제 해결이 시급히 요구되고 있다.
일반 CVD법에 이용되는 반응가스 제어 기술을 3차원 모재 코팅에 적용시키면 표면 일부만 코팅이 되며, 깊게 패인 부분, 내부공동, 측면, 하단부의 코팅은 이루어 지지 않는다. 이는 반응가스농도의 3차원 공간밀도 분포가 불균일하기 때문이다. 이를 반응가스의 농도 구배 문제라고 정의 한다. 사실상 이 문제가 3차원 CVD 개발에 큰 걸림돌이 되고 있으며, 국내외적으로 이 기술은 해결되어 있지 못하다.
또한 3차원 복잡형상을 갖는 모재 코팅에서 모재 내부 공동에 침투된 반응가스는 열적-화학적 반응을 통하여 반응물 일부가 코팅이 되며 부산물들은 기상으로 존재하게 된다. 만일 이 기체상 부산물들을 적절하게 배출시키지 않으면 모재 내부 공동에 연이은 반응가스의 유입이 줄어들어 코팅이 거의 이루어지지 않는다. 이를 반응 부산물 문제라 정의한다. 사실상 이 문제도 농도구배문제처럼 3차원 CVD 개발에 걸림돌이 되고 있으며, 국내외적으로 이 기술은 해결되어 있지 못하다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점 중 특히 농도 구배 문제를 해결하여 제품 또는 부품에 양질의 3차원 코팅을 제공하기 위한 3차원 CVD 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 농도 구배 문제 뿐만 아니라 온도 구배 문제, 농도구배문제 및 부산물 문제를 해결하여 제품 또는 부품에 양질의 3차원 코팅을 제공하기 위한 3차원 CVD 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 전술한 장치를 사용하여 양질의 3차원 코팅을 얻는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위해 본 발명은, 상면, 하면 또는 측면에 의해 규정되는 내부 공간을 갖는 반응 챔버; 상기 반응 챔버의 상면, 하면 및 측면 중 최소한 두 개의 면에 설치되어 반응 가스를 유입하는 반응 가스 샤워; 상기 반응 챔버의 상면, 하면 및 측면 중 최소한 두 개의 면에 설치되며 반응 가스의 유출을 위한 배기관; 상기 반응 가스 샤워와 인접하여 상기 반응 챔버 내부에 설치되며, 상기 반응 가스 샤워로부터 유입되는 반응 가스를 무화하기 위한 다공성 분산판; 상기 다공성 분산판 내부에 설치되는 복수의 히터; 상기 배기관에 연결되어 상기 반응 챔버 내부를 배기하기 위한 배기 기구; 및 반응 가스가 상기 상면, 하면 및 측면의 상기 반응 가스 샤워 중 선택된 최소한 하나의 반응 가스 샤워로 반응가스가 유입되게 하고 반응 가스가 상기 상면, 하면 및 측면 중 선택된 최소한 하나의 배기관으로 배기되도록 상기 반응 가스 샤워 및 배기 기구를 제어하며, 증착 과정 중에 상기 선택된 반응 가스 샤워 또는 상기 선택된 배기 기구를 변경하는 반응가스 유출입 제어기를 포함하는 3차원 코팅 장치.
본 발명에서 상기 반응가스 유출입 제어기는 반응 가스 유입 및 배기를 하나의 사이클로 증착 과정 중 상기 사이클을 반복하여 수행하는 펄스 기능을 갖도록 제어할 수도 있다.
또한, 본 발명의 장치는 상기 챔버 중앙부로 연장되는 가스 도입관을 더 포함할 수 있으며, 상기 가스 도입관 끝단에 다공성 가스 분배기가 부착될 수도 있다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위해 본 발명은, (a) 반응 챔버 내부에 3차원 코팅될 모재를 배치하는 단계; (b) 반응 챔버의 상면, 하면 및 측면 중 선택된 최소한 하나의 면으로 반응 가스를 유입하는 단계; (c) 유입된 상기 반응 가스를 상기 반응 챔버 내부에 소정 기간 유지하는 단계; (d) 반응 챔버의 상면, 하면 및 측면 중 상기 단계 (b)에서 선택된 면을 제외한 최소한 하나의 면으로 반응 가스를 유출하는 단계; 및 (e) 상기 반응 챔버의 유입면 또는 유출면을 변경하여 단계 (b) 내지 (d)를 최소한 1회 반복하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 코팅 방법을 제공한다.
본 발명의 방법에서, 상기 단계 (b) 내지 (d)를 하나의 사이클로 하여 이 사이클을 반복 수행함으로써 코팅이 진행될 수도 있다.
또한, 본 발명의 방법에서 상기 단계(b)에서 선택된 면과 상기 단계(d)에서 선택된 면은 대향하거나 서로 수직일 수 있다.
본 발명의 방법에서 상기 단계 (b) 또는 단계 (d)에서 유입면 또는 유출면이 선택되는 경우, 상기 선택된 유입면 또는 유출면은 상기 단계 (b)의 유입면 또는 단계 (d)의 유출면과 대향할 수 있다. 이와 달리, 상기 단계 (b) 또는 단계 (d)에서 유입면 또는 유출면이 선택되는 경우, 상기 선택된 유입면 또는 유출면은 상기 단계 (b)의 유입면 또는 단계 (d)의 유출면과 수직일 수도 있다.
본 발명의 장치 및 방법은 아래에서 설명하는 최소한 하나 이상의 기능 또는 기술을 포함하도록 구성되어 각 기능들의 전체적 혹은 부분적인 융합을 통하여 복잡형상을 갖는 3차원 모재에 대하여 완벽한 코팅이 이루어지게 한다.
먼저, 본 발명의 장치는 반응가스의 도입방법에 있어서 3차원 안개가스 분사기술을 적용하고 있다. 이는 가스 도입시 도입부분의 초기 농도구배 문제를 최소화 시킨다. 두 번째로, 안개분무식으로 도입된 가스는 가스도입-배출 제어 기능에 따 라 자유자재로 반응 챔버내로 이동이 가능하다. 따라서 반응가스들은 반응 챔버내에서 3차원적인 자유 유동성을 갖게 된다. 이는 3차원 농도구배문제를 상당량 줄일 수 있게 한다. 세번째로, 첫번째 및 두번째 기능으로도 해결되지 않는 상당히 복잡한 부품들은 추가적으로 펄스 기능을 주어서 3차원적으로 완벽하게 코팅이 이루어지게 한다.
또한 본 발명의 장치는 다음과 같은 추가의 기능을 가질 수 있다. 첫번째로 반응챔버 상층부에서 중앙부로 연장하는 가스 도입관을 추가로 구비할 수 있다. 상기 가스 도입관은 모터와 같은 회전 수단에 연결되어 회전 가능할 수 있다. 또한, 상기 가스 도입관의 끝단에는 다공성 가스 분배기가 부착되어 도입되는 가스를 무화하여 공급할 수 있다. 이와 같은 추가적 구성은 히터 내부 반응공간에 도입 가스 농도를 균일하게 유지하여 3차원적인 모재의 코팅을 가능하게 한다.
좀 더 자세히 살펴보면 도 1은 본 발명의 3차원 코팅 장치의 개략도이다. 본체(1)는 냉각 시스템을 구비하며, 진공기술, 고온반응기술, 단열기술, 냉각기술이 결합되어 있다. 즉 진공 상태의 반응챔버가 1500-2500도에서 일주일이상 온도 유지가 가능하고, 단열 및 냉각이 가능하게 설계되어 있다. 분리형 덮개(2)는 폴리머 또는 금속가스켓(3)을 이용하여 본체(1)에 결합하며, 진공 유지가 가능하도록 체결 된다. 또한 장비외벽을 통한 냉각이 가능하도록 냉각 시스템 예컨대 냉매순환장치(4)와 냉각수관(5)이 부착되어 있고, 냉매순환장치(4)는 냉매의 유입 및 배출을 위해 예컨대 수도 및 배수구(6)와 연결되어 있다. 본체(1)는 상부 및/또는 하부에 연결된 진공/배기관(7, 8)과 로타리 펌프(9,10)를 이용하여 진공과 배기가 가능 하다. 이때 펌프로는 펄스기능 및 진공기능과 같이 순간적인 펌핑 기능을 부여할 수 있도록 대용량 펌프가 사용될 수 있으며(9), 낮은 플로우 시스템에서는 저용량 펌프(10)가 사용될 수 있다. 이와 같이 경우에 따라 2종의 펌프를 사용하는 것은 상당한 절전효과를 가져온다. 반응가스(11)는 가스관(12)를 통하여 안개가스분무식으로 본체 상부, 하부, 측면부 각각으로 유입되거나 또는 이들 부분으로 동시 유입이 가능하며 MFC 밸브 시스템을 통하여 정밀한 유량 제어가 가능하다. 미반응 가스 및 반응가스는 펌프(9, 10)를 통하여 배기되고 배기된 가스는 후드(13)안에 설치된 번 아웃(Burn out) 장치(14)를 통하여 완전 연소된 후 혹은 비활성화 시켜 배출된다.
도 2a는 본체 내부 구조를 보다 세부적으로 나타낸 도면이다. 외벽(110)으로부터 소정 간격으로 분리된 내부 공간에 단열재(120)가 설치되며, 단열재(120)는 단열재 가이드(122)에 의해 둘러 싸여져 있다. 단열재 내측에는 다수의 미세 개공(직경 수밀리미터 이하)다공성 가스 분산판(130)이 설치되어 있어 분기된 가스들이 직접 반응챔버내로 도입되는 것이 아니라 이차적으로 분산판(130)에 부딪혀 주위의 다수의 개공을 통하여 안개가스 분무식으로 본체의 상하부 및/또는 측면부로 들어가게 유입하게 된다. 이와 같이 무화된 가스를 유입함으로써 가스 도입 초기에 발생하는 공간적인 농도 구배 문제가 상당히 완화될 수 있다. 단열재 내부 공간에는 복수의 히터로 구성되는 히터 시스템이 구비된다. 상기 히터 시스템은 예컨대 원통형 히터와 같은 중앙부 히터(180), 평판형 히터와 같은 하단부의 히터(190)를 포함할 수 있다. 상기 히터들은 개별적으로 혹은 동시 작동이 가능하다. 단열재로는 카본 펠트와 같은 통상의 단열재가 사용될 수 있다. 본 발명의 장치에서 히터들은 3상 혹은 단상의 전극봉(150)을 통하여 가열이 된다. 히터로는 그라파이트 재질의 히터가 사용될 수 있다.
도 2b는 상하부 및 측면부에 설치되는 반응 가스 샤워를 개략적으로 도시한 도면이다. 외부 반응가스 도입관(도 1의 12)을 통하여 상하부 및 측면부로 들어온 가스관은 반응챔버로 도입전 최대한 농도구배를 줄이기 위하여 다중관으로 배분되어 상하단부 및 측면부를 통하여 챔버 내부로 도입된다. 도입된 가스는 도 2a에 도시된 바와 같은 가스분산판에 부딪혀 무화(霧化)되어 가스 분산판의 개공을 통해 챔버 상단부, 하단부, 측면부 전체 면에서 골고루 가스가 나와 챔버 내부로 들어간다. 반응가스 샤워기를 구성하는 관들은 고온에서 견디게 하기 위하여 카본 혹은 세라믹 재질로 구성될 수 있다.
도 3은 농도구배를 문제를 해결하기 위하여 앞에서 이야기한 기본 3가지 기능으로써 3차원 가스 유출입 경로를 개념적으로 나타낸 도면이다. 챔버 내부로의 화살표는 가스샤워기를 통한 반응가스 도입 경로를 반응 챔버 외부로의 화살표는 가스의 유출 경로를 나타낸다. 도 2a 및 도 2b에 나타낸 것처럼 본 발명의 3차원 CVD 장비는 반응가스의 유입 및 반응 후 배기 가스의 유출 경로의 변경을 통해 가 스 유출입 경로를 제어하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 방법에서는 최소한 둘 이상의 다양한 가스 유출입 경로를 통해 증착 공정을 수행하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에서 사용 가능한 가스 유출입 경로는 예시된 바와 같이, (1) 상부가스도입-하부배기, (2) 하부가스도입-상부배기, (3) 측면부가스도입-하부 배기, (4) 측면부가스도입-상부 배기, (5) 하부 및 측면부가스도입-상부 배기, (6) 상부 및 측면부 가스도입-하부 배기 등 6가지의 가스 유출입 경로가 사용될 수 있으며, 이들 가스 유출입 경로를 증착 과정에서 적절히 선택 및 조합하여 농도구배문제를 해결한다. 이와 같은 같은 유출입 경로의 선택은 도 1에 도시된 컨트롤 판넬과 같은 제어기에 의해 수행될 수 있다.
본 발명의 증착 방법에서는 도시된 가스 유출입 경로 중 최소한 두 개 이상의 유출입 경로가 하나의 증착 과정에서 사용될 수 있다. 증착 과정 중 유출입 경로의 선택은 시료 및 증착 물질의 특성에 따라서 적절하게 이루어질 수 있다.
본 발명에서 가스 도입에는 연속 도입 공정이 사용될 수 있으나, 단속적 즉 펄스 형태의 반응 가스 도입 공정이 사용될 수 있다. 이와 같은 펄스형 가스 도입은 반응부산물 문제를 해결할 수 있다. 즉, 펄스형 가스 도입은 "진공 → 가스도입 → 반응 → 배기"를 하나의 싸이클로 하여 반복하여 수행하는 것을 말한다
도 4는 본 발명의 다른 실시예로써, 챔버 중앙부에 가스 도입을 위한 구성을 추가로 구비한 예를 도시한 도면이다.
도 4의 좌측 도면에 도시된 바와 같이, 챔버 중앙부로 연장되는 가스 도입관(210)이 추가로 구비되어 컵 모양의 모재(218) 내부를 균일하게 코팅할 수 있다. 상기 가스 도입관은 단열재에 착탈식으로 부착될 수 있다.
도 4의 우측 도면은 챔버 중앙부에 회전식 안개 가스 분무기가 설치된 예를 도시하고 있다. 모터(212)에 연결된 회전식 가스도입관(210)이 챔버 내부로 연장되며 그 도입관(210)의 끝단에는 캡 형태의 다공성 가스 분배기(216)가 설치된다. 상기 다공성 가스 분배기에는 직경 수 밀리미터 이하의 다수의 미세 개공이 형성되어 있다. 이 회전식 안개가스 분무기는 반응챔버 중앙부에 균일한 반응가스 도입을 가능하게 하여 챔버 내부의 가스 농도를 보다 균일하게 유지할 수 있다. 여기서 가스 도입관(210) 및 다공성 가스 분배기는 그라파이트 재질 혹은 세라믹 재질로 구성될 수 있다.
또한 본 발명에서 상기 가스 대롱 또는 안개가스 분무기는 착탈식으로 조립, 연결, 교체가 가능하도록 설계될 수 있다.
전술한 바와 같이 본 발명은 가스 유출입 경로의 제어, 가스 유입 방식 제어(연속유입 또는 단속 유입), 중앙부 가스 유입을 위한 별도의 가스 도입관의 도입 등의 기술을 하나 또는 둘 이상을 조합하여 농도구배 문제, 반응부산물 문제를 해결하여 3차원 증착이 가능하도록 한다.
전술한 바와 같이 본 발명은 가스 유출입 경로의 제어, 가스 유입 방식 제어(연속유입 또는 단속 유입), 중앙부 가스 유입을 위한 별도의 가스 도입관의 도입 등의 기술을 하나 또는 둘 이상을 조합하여 농도구배 문제, 반응부산물 문제를 해결하여 3차원 증착이 가능하도록 한다.

Claims (10)

  1. 상면, 하면 또는 측면에 의해 규정되는 내부 공간을 갖는 반응 챔버;
    상기 반응 챔버의 상면, 하면 및 측면 중 최소한 두 개의 면에 설치되어 반응 가스를 유입하는 반응 가스 샤워;
    상기 반응 챔버의 상면, 하면 및 측면 중 최소한 두 개의 면에 설치되며 반응 가스의 유출을 위한 배기관;
    상기 반응 가스 샤워와 인접하여 상기 반응 챔버 내부에 설치되며, 상기 반응 가스 샤워로부터 유입되는 반응 가스를 무화하기 위한 다공성 분산판;
    상기 다공성 분산판 내부에 설치되는 복수의 히터;
    상기 배기관에 연결되어 상기 반응 챔버 내부를 배기하기 위한 배기 기구; 및
    반응 가스가 상기 상면, 하면 및 측면의 상기 반응 가스 샤워 중 선택된 최소한 하나의 반응 가스 샤워로 반응가스가 유입되게 하고 반응 가스가 상기 상면, 하면 및 측면 중 선택된 최소한 하나의 배기관으로 배기되도록 상기 반응 가스 샤워 및 배기 기구를 제어하며, 증착 과정 중에 상기 선택된 반응 가스 샤워 또는 상기 선택된 배기 기구를 변경하는 반응가스 유출입 제어기를 포함하는 3차원 코팅 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반응가스 유출입 제어기는 반응 가스 유입 및 배기를 하나의 사이클로 증착 과정 중 상기 사이클을 반복하여 수행하는 것을 특징으로 하는 3차원 코팅 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 챔버 중앙부로 연장되는 가스 도입관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 코팅 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 가스 도입관 끝단에 다공성 가스 분배기가 부착된 것을 특징으로 하는 3차원 코팅 장치.
  5. (a) 반응 챔버 내부에 3차원 코팅될 모재를 배치하는 단계;
    (b) 반응 챔버의 상면, 하면 및 측면 중 선택된 최소한 하나의 면으로 반응 가스를 유입하는 단계;
    (c) 유입된 상기 반응 가스를 상기 반응 챔버 내부에 소정 기간 유지하는 단계;
    (d) 반응 챔버의 상면, 하면 및 측면 중 상기 단계 (b)에서 선택된 면을 제외한 최소한 하나의 면으로 반응 가스를 유출하는 단계; 및
    (e) 상기 반응 챔버의 유입면 또는 유출면을 변경하여 단계 (b) 내지 (d)를 최소한 1회 반복하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 코팅 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 단계 (b) 내지 (d)를 하나의 사이클로 하고 사이클을 반복 수행하는 것을 특징으로 하는 3차원 코팅 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 단계(b)에서 선택된 면과 상기 단계(d)에서 선택된 면은 대향하는 것을 특징으로 하는 3차원 코팅 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 단계(b)에서 선택된 면과 상기 단계(d)에서 선택된 면은 서로 수직인 것을 특징으로 하는 3차원 코팅 방법.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 단계 (b) 또는 단계 (d)에서 유입면 또는 유출면이 선택되는 경우, 상기 선택된 유입면 또는 유출면은 상기 단계 (b)의 유입면 또는 단계 (d)의 유출면과 대향하는 것을 특징으로 하는 3차원 코팅 방법.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 단계 (b) 또는 단계 (d)에서 유입면 또는 유출면이 선택되는 경우, 상기 선택된 유입면 또는 유출면은 상기 단계 (b)의 유입면 또는 단계 (d)의 유출면과 수직인 것을 특징으로 하는 3차원 코팅 방법.
KR1020060120363A 2006-12-01 2006-12-01 3차원 ｃｖｄ 장치 및 방법 KR100824339B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060120363A KR100824339B1 (ko) 2006-12-01 2006-12-01 3차원 ｃｖｄ 장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060120363A KR100824339B1 (ko) 2006-12-01 2006-12-01 3차원 ｃｖｄ 장치 및 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR100824339B1 true KR100824339B1 (ko) 2008-04-23

Family

ID=39572273

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020060120363A KR100824339B1 (ko) 2006-12-01 2006-12-01 3차원 ｃｖｄ 장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100824339B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114737168A (zh) * 2022-03-18 2022-07-12 山东伟基炭科技有限公司 一种高纯热解炭涂层的化学气相沉积设备
CN115537777A (zh) * 2022-08-16 2022-12-30 湖南顶立科技有限公司 一种气相沉积设备

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62218570A (ja) 1986-03-20 1987-09-25 Canon Inc 堆積膜製造装置
KR19990006902A (ko) * 1997-06-11 1999-01-25 히가시 데츠로 화학 기상 증착 장치 및 방법
KR20030078203A (ko) * 2002-03-28 2003-10-08 (주)한백 유기금속화학증착장치용 반응기의 가스분사장치
KR20050067490A (ko) * 2003-12-29 2005-07-05 주식회사 하이닉스반도체 완전 배치형 원자층증착 장치
JP2008000015A (ja) * 2006-06-20 2008-01-10 Yanmar Co Ltd コンバイン

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62218570A (ja) 1986-03-20 1987-09-25 Canon Inc 堆積膜製造装置
KR19990006902A (ko) * 1997-06-11 1999-01-25 히가시 데츠로 화학 기상 증착 장치 및 방법
KR20030078203A (ko) * 2002-03-28 2003-10-08 (주)한백 유기금속화학증착장치용 반응기의 가스분사장치
KR20050067490A (ko) * 2003-12-29 2005-07-05 주식회사 하이닉스반도체 완전 배치형 원자층증착 장치
JP2008000015A (ja) * 2006-06-20 2008-01-10 Yanmar Co Ltd コンバイン

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114737168A (zh) * 2022-03-18 2022-07-12 山东伟基炭科技有限公司 一种高纯热解炭涂层的化学气相沉积设备
CN115537777A (zh) * 2022-08-16 2022-12-30 湖南顶立科技有限公司 一种气相沉积设备
CN115537777B (zh) * 2022-08-16 2024-05-14 湖南顶立科技有限公司 一种气相沉积设备

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100378871B1 (ko) 라디칼 증착을 위한 샤워헤드장치
TWI836110B (zh) 溫度控制總成、及控制氣相反應器之溫度控制總成的溫度之方法
TWI437639B (zh) Film forming device
US9328417B2 (en) System and method for thin film deposition
FI123322B (fi) Menetelmä ja laitteisto plasman muodostamiseksi
CN100481329C (zh) 薄膜沉积设备及方法
KR101522725B1 (ko) 고온 원자층 증착용 인렛 매니폴드
JP4666912B2 (ja) プラズマで補強した原子層蒸着装置及びこれを利用した薄膜形成方法
US6444039B1 (en) Three-dimensional showerhead apparatus
US7104476B2 (en) Multi-sectored flat board type showerhead used in CVD apparatus
TWI490366B (zh) Ｃｖｄ腔室之流體控制特徵結構
JP4630226B2 (ja) シャワーヘッドを用いた化学気相蒸着方法及びその装置
KR100550342B1 (ko) 가스 산포 방법, 및 샤워 헤드, 및 샤워 헤드를 구비하는반도체 기판 가공 장치
KR100243446B1 (ko) 플라즈마 발생부를 가지는 샤워헤드장치
US20050087134A1 (en) Methods, systems, and apparatus for uniform chemical-vapor depositions
KR20010052904A (ko) 이중 채널식 가스 분배 판
KR101121202B1 (ko) 다채널을 이용한 공정가스 공급이 가능한 화학기상증착 장치
CN103988286A (zh) 自给自足式加热元件
WO2012075017A2 (en) Apparatus and process for atomic layer deposition
KR100721504B1 (ko) 플라즈마 강화 원자층 증착 장치 및 이를 이용한 박막형성방법
KR100824339B1 (ko) 3차원 ｃｖｄ 장치 및 방법
KR100682077B1 (ko) 중성화빔을 이용한 표면처리장치 및 방법
JPH09115836A (ja) 薄膜蒸着装置
WO2005098078A1 (en) Apparatus for coating functional thin film on the metal surface and its coating method
KR20110081690A (ko) 회전식 샤워 헤드를 적용한 유기금속 화학 기상 증착 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130415

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140416

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150416

Year of fee payment: 8

LAPS Lapse due to unpaid annual fee