KR100956207B1 - 화학 기상 증착 장치 - Google Patents

화학 기상 증착 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR100956207B1
KR100956207B1 KR1020070125520A KR20070125520A KR100956207B1 KR 100956207 B1 KR100956207 B1 KR 100956207B1 KR 1020070125520 A KR1020070125520 A KR 1020070125520A KR 20070125520 A KR20070125520 A KR 20070125520A KR 100956207 B1 KR100956207 B1 KR 100956207B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
chamber
susceptor
vortex
removal unit
vortex removal
Prior art date
Application number
KR1020070125520A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20090058770A (ko
Inventor
김창성
유상덕
홍종파
심지혜
이원신
Original Assignee
삼성엘이디 주식회사
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 삼성엘이디 주식회사 filed Critical 삼성엘이디 주식회사
Priority to KR1020070125520A priority Critical patent/KR100956207B1/ko
Publication of KR20090058770A publication Critical patent/KR20090058770A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100956207B1 publication Critical patent/KR100956207B1/ko

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical 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
    • C23C16/455Chemical 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
    • C23C16/45502Flow conditions in reaction chamber
    • C23C16/45504Laminar flow
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical 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
    • C23C16/455Chemical 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
    • C23C16/45587Mechanical means for changing the gas flow
    • C23C16/45591Fixed means, e.g. wings, baffles
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical 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
    • C23C16/458Chemical 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 supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4582Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
    • C23C16/4583Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally
    • C23C16/4584Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally the substrate being rotated
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical 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
    • C23C16/458Chemical 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 supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4582Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
    • C23C16/4583Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally
    • C23C16/4586Elements in the interior of the support, e.g. electrodes, heating or cooling devices

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)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

화학 기상 증착 장치를 제공한다.
본 발명은 일정한 크기의 내부공간을 갖는 챔버; 상기 챔버 내부로 반응가스를 공급하는 가스 분사노즐; 상기 챔버내에 회전가능하게 배치되며 적어도 하나의 웨이퍼가 올려지는 서셉터; 상기 서셉터의 하부면에 배치되어 열을 제공하는 히터; 및 상기 가스 분사노즐 주변부에서 와류가 발생되는 저온영역과 상기 웨이퍼에서 열대류가 발생되는 고온영역의 경계부분까지 상기 서셉터와 마주하는 상기 챔버의 내부면에 돌출형성되는 와류 제거부;를 포함하여 이루어진다.
본 발명에 따르면, 가스 분사노즐 주변의 저온영역에서 와류의 발생을 배제하거나 최소화하여 안정된 층류 유동을 유지함으로써 웨이퍼 전체에 균일하게 화학 증착이 일어나도록 하는 효과가 있다. 또한, 와류에 의한 불필요한 가스손실을 줄일 수 있어 반응가스의 사용량을 절감할 수 있는 효과도 있다.
화학 기상 증착, 챔버, 와류, 반응가스, 층류 유동

Description

화학 기상 증착 장치{Chemical Vapor Deposition Apparatus}
본 발명은 기판상에 고온의 화학 기상 증착을 이루는 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 챔버의 내부면에 와류 제거부를 구비하여 챔버의 높이를 변화시킴으로써 챔버 내의 반응가스 유동에서 불필요한 와류의 발생을 최소화하여 웨이퍼 전체에 균일하게 화학 증착이 일어나도록 하는 화학 기상 증착 장치에 관한 것이다.
다양한 산업분야에서 고효율의 LED가 점차 많이 사용됨에 따라서 품질이나 성능의 저하없이 대량으로 생산할 수 있는 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition, CVD) 장비가 요구되고 있는 실정이다. 이에 따라서 CVD 반응로의 크기를 증가시켜 기존의 2인치 웨이퍼를 동시에 수십 개를 성장시키거나, 대구경(4, 6, 8, 12인치 크기)의 웨이퍼도 성장시킬 수 있는 새로운 구조를 가지는 반응로(챔버)가 필요하게 되었다.
화학 기상 증착 공법은 챔버 내의 서셉터 상에 웨이퍼를 안착하고, 반응가스를 공급하여 상기 웨이퍼의 표면에 박막을 형성하는 것인데, 균일한 두께의 박막을 얻기 위해서는 챔버 내에 유입되는 반응가스를 웨이퍼상의 각 부분으로 두루 균일하게 분사시켜 주어야 한다.
도 1에서는 일반적인 방사형 타입(Radial type)의 화학 기상 증착장치를 도시하고 있는데, 이러한 장치(30)는 일정크기의 내부공간을 갖는 챔버(31)와, 상기 챔버(31) 내에 회전가능하게 배치되어 복수개의 웨이퍼(2)가 올려지는 서셉터(susceptor)(32)와, 상기 서셉터(32)의 하부에 배치되어 열을 제공하는 가열수단(33) 및 상기 챔버(31)의 상부면으로부터 서셉터(32)의 직상부까지 연장되는 반응가스 분사노즐(34)로 구성된다.
이러한 장치(30)는 상기 서셉터(32)의 상부면 근방까지 연장된 반응가스 분사노즐(34)을 통하여 반응가스인 소스 가스(source gas)와 캐리어 가스(carrier gas)가 서셉터(32)의 상부면 중앙영역으로 유입됨으로써, 유입되는 반응가스가 높은 온도의 웨이퍼(2)상에서 화학적 증착반응으로 인해 웨이퍼(2)의 표면에 질화물 박막을 형성하고, 잔류 가스나 분산물은 챔버(31)의 벽면을 타고 하부로 배출되는 것이다.
여기서, 소스 가스인 3족 가스로는 트리메틸갈륨(TMGa), 트리에틸갈륨(TEGa), 트리메틸인듐(TMIn) 및 트리메틸알루미늄(TMAl) 등이 사용되고, 캐리어 가스로는 암모니아 등이 사용된다.
한편, 도 2에서는 수평형 타입(Horizontal type)의 화학 기상 증착장치를 도시하고 있는데, 하나의 챔버(31) 내부에 수평방향으로 반응가스를 흐르게 하여 웨이퍼(2)상에 증착이 일어나도록 하는 방식으로 반응가스 분사노즐(34)을 통해 유입 되는 반응가스가 높은 온도의 웨이퍼(2)상에서 화학적 증착반응으로 인하여 표면에 박막이 형성되고 잔류 가스나 부가물들은 반대측으로 배출되는 것이다.
이상에서와 같이, 기존의 일반적인 CVD 반응로에서는 챔버(31)의 높이가 균일한 구조를 가지는 것이 일반적이며, 따라서 상기 챔버와 서셉터 사이를 흐르는 반응가스는 균일한 유동을 유지하며 배기측으로 이동해야 한다.
그러나, 가열수단(33)이 웨이퍼(2)의 위치에 대응하는 서셉터(32)의 이면에만 배치되어 있어 상기 서셉터(32)를 차등가열함으로써, 반응가스 분사노즐(34) 주변부에서는 온도분포가 낮고 하부의 가열수단(33)에 의해 증착이 일어나는 웨이퍼(2) 부근에서는 상대적으로 높은 온도분포를 유지하여 전체적으로 온도분포가 불균일한 현상을 초래한다.
따라서, 분사노즐(34)로부터 흘러나와 배기측으로 향하는 반응가스의 흐름은, 웨이퍼(2) 부근의 고온에 의한 강한 열대류(heat convection)현상 때문에 도 1의 A영역을 확대하여 도시하는 도 3에서와 같이 웨이퍼(2) 앞부분에서 큰 와류(vortex flow)(V)가 발생하게 된다.
이러한 현상은 방사형 타입의 CVD 반응로에서 두드러지게 나타나는데, 실제 표면 증착이 일어나는 웨이퍼 부근에서 균일하고 안정된 층류 유동(laminar flow)을 유지하기가 매우 어렵다. 또한, 이러한 현상으로 인해 챔버의 크기가 커짐에 따라 유동 균일도를 확보하기가 더욱 어려워져 웨이퍼 표면에 균일한 박막을 형성하기가 곤란하다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 저온영역에서는 챔버의 높이를 낮게 유지하고 고온영역에서는 점차 높아지도록 챔버의 내부면에 와류 제거부를 구비함으로써 와류발생을 억제하여 균일한 화학 증착이 가능하도록 할 수 있는 화학 기상 증착 장치를 제공함을 그 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적 구성으로서 본 발명의 화학 기상 증착 장치는 일정한 크기의 내부공간을 갖는 챔버; 상기 챔버 내부로 반응가스를 공급하는 가스 분사노즐; 상기 챔버내에 회전가능하게 배치되며 적어도 하나의 웨이퍼가 올려지는 서셉터; 상기 서셉터의 하부면에 배치되어 열을 제공하는 히터; 및 상기 가스 분사노즐 주변부에서 와류가 발생되는 저온영역과 상기 웨이퍼에서 열대류가 발생되는 고온영역의 경계부분까지 상기 서셉터와 마주하는 상기 챔버의 내부면에 돌출형성되는 와류 제거부;를 포함하여 이루어진다.
바람직하게, 상기 가스 분사노즐은 상기 서셉터의 중심에서 외주측으로 향하는 방사형 가스흐름을 형성하도록 상기 서셉터의 중심과 대응하는 챔버의 상부 내부면에 적어도 하나이상 구비되는 가스유입구로 이루어진다.
바람직하게, 상기 가스 분사노즐은 상기 챔버의 일측면으로부터 타측면으로 향하는 수평형 가스흐름을 형성하도록 상기 챔버의 일측면에 적어도 하나이상 구비 되는 가스유입구로 이루어진다.
바람직하게, 상기 와류 제거부는 상기 서셉터의 회전중심축과 동일한 중심축을 기준으로 소정의 거리만큼 이격되어 환고리형태로 구비된다.
바람직하게, 상기 와류 제거부는 상기 서셉터의 회전중심축과 동일한 중심축을 기준으로 소정의 반지름을 가지는 원반형태로 구비된다.
바람직하게, 상기 와류 제거부는 상기 챔버의 내부면에 분리가능하도록 구비된다.
더욱 바람직하게, 상기 와류 제거부는 적어도 2개 이상의 분할부재로 이루어진다.
더욱 바람직하게, 상기 와류 제거부는 상기 챔버보다 열전도율이 낮은 물질로 이루어진다.
바람직하게, 상기 와류 제거부는 상기 챔버의 상부면이 상기 서셉터측으로 일정 깊이만큼 함몰형성되어 구비된다.
바람직하게, 상기 와류 제거부는 상기 서셉터 방향으로 하향 경사지는 제1경사부; 상기 제1경사부와 일단부가 접하여 일정길이 수평하게 연장되는 평면부; 및 상기 평면부의 타단부와 접하며 상기 챔버의 내부면 방향으로 상향 경사지는 제2경사부;로 이루어진다.
바람직하게, 상기 와류 제거부는 상기 서셉터 방향으로 수직하게 연장되는 수직부; 상기 수직부와 일단부가 접하여 일정길이 수평하게 연장되는 평면부; 및 상기 평면부의 타단부와 접하며 상기 챔버의 내부면 방향으로 상향 경사지는 제2경 사부;로 이루어진다.
더욱 바람직하게, 상기 와류 제거부는 상기 반응가스 분사노즐로부터 유입되는 반응가스와 접하는 외부면이 직선 또는 곡선의 형상을 가진다.
바람직하게, 상기 챔버는 와류 제거부와 대응하는 외부면에 상기 와류 제거부를 냉각시키는 냉각수단을 추가로 포함한다.
본 발명에 따르면, 가스 분사노즐 주변의 저온영역에서 와류의 발생을 배제하거나 최소화하여 안정된 층류 유동을 유지함으로써 웨이퍼 전체에 균일하게 화학 증착이 일어나도록 하는 효과가 있다.
또한, 와류에 의한 불필요한 가스손실을 줄일 수 있어 반응가스의 사용량을 절감할 수 있는 효과도 있다.
이하, 첨부된 도면에 따라 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 화학 기상 증착 장치의 일실시예를 나타내는 개략도이고, 도 5는 도 4의 와류 제거부를 나타내는 확대단면도이며, 도 6은 도 4의 와류 제거부를 나타내는 확대사시도이다. 도 7은 본 발명에 따른 화학 기상 증착 장치의 다른 실시예를 나타내는 개략도이고, 도 8은 도 7의 와류 제거부를 나타내는 확대사시도이며, 도 9는 본 발명에 따른 화학 기상 증착 장치 내에서 반응가스 유동의 흐름을 나타내는 개략도이다.
본 발명에 따른 화학 기상 증착 장치(100)는 도 4 및 도 7에서 도시하는 바와 같이, 챔버(110), 가스 분사노즐(120), 서셉터(130), 히터(140) 및 와류 제거부(150)를 포함하여 이루어진다.
본 발명의 일실시예에 따른 상기 챔버(110)는 도 4에서와 같이 일정한 크기의 내부공간을 갖는 수직 원통형의 구조를 이루며, 상기 챔버(110)의 상부측 내부면에는 외부로부터 반응가스를 상기 챔버 내부로 유입하기 위한 반응가스 분사노즐(120)이 구비되고, 상기 반응가스 분사노즐(120)과 마주하여 서셉터(130)가 배치된다.
상기 반응가스 분사노즐(120)은 상기 서셉터(130)의 중심에서 외주측으로 향하는 방사형 가스흐름을 형성하도록 적어도 하나이상 구비되는 가스유입구(121)로 이루어지며, 상기 서셉터(130)의 중심과 대응하는 챔버(110)의 상부 내부면에 구비된다.
따라서, 외부로부터 공급되는 소스 가스 및 캐리어 가스는 상기 반응가스 분사노즐(120)을 통해 상기 챔버(110)의 내부로 유입되며, 상기 가스유입구(121)를 통해 방사형 가스흐름을 형성하며 분사되게 된다.
한편, 상기 반응가스 분사노즐(120)에서 분사되는 반응가스는 상기 분사노즐(120)과 마주하는 상기 서셉터(130)의 표면위로 흐르며 유동을 형성한다.
상기 서셉터(130)의 상부면에는 회전중심축을 중심으로 소정거리만큼 이격된 위치에서 외주면을 따라 복수개의 웨이퍼(2)가 포켓(131)에 올려져 있으며, 상기 웨이퍼(2)를 가열하기 위한 히터(140)가 상기 포켓(131)의 위치와 대응하여 상기 서셉터(130)의 하부면에 구비된다.
그리고, 상기 서셉터(130)는 회전중심축이 모터(미도시)와 연결되어 있어, 상기 모터에 의해 상기 챔버(110) 내에서 일정한 방향으로 회전하게 된다.
이때, 상기 히터(140)에 의해 서셉터(130)가 차등가열됨에 따라서 서셉터(130)의 상부면에는 균일하지 못한 온도분포가 발생하게 되며, 이에 따라 웨이퍼(2)가 배치되는 부분은 고온영역(H)을 형성하게 되고 상기 서셉터(130)의 중심축 부분은 상대적으로 온도가 낮은 저온영역(L)을 형성하게 된다.
이러한 온도분포차에 의해 발생되는 저온영역(L)과 고온영역(H)은 반응가스의 유동흐름에 영향을 주게되는데, 고온영역(H)에서 일어나는 강한 열대류(heat convection)(C) 현상에 의해 저온영역(L)에서는 큰 와류(vortex flow)(V)가 발생하게 되며, 안정된 층류 유동(laminar flow)을 유지하지 못하게 한다(도 3 참조).
도 4에서 도시하는 와류 제거부(150)는 이와 같은 와류의 발생을 방지하거나 최소화하기 위한 것으로, 상기 와류 제거부(150)는 상기 반응가스 분사노즐(120) 주변부에서 와류가 발생되는 저온영역(L)에서 상기 웨이퍼(2)에서 열대류가 발생되는 고온영역(H)까지 상기 서셉터(130)와 마주하는 상기 챔버(110)의 내부면에 돌출형성된다.
도 5(a)는 도 4의 B영역을 확대한 것으로 와류 제거부(150)를 확대하여 도시하고 있는데, 상기 와류 제거부(150)는 상기 서셉터(130) 방향으로 하향 경사지는 제1경사부(151a), 상기 제1경사부(151a)와 일단부가 접하여 일정길이 수평하게 연장되는 평면부(151b) 및 상기 평면부(151b)의 타단부와 접하며 상기 챔버(110)의 내부면 방향으로 상향 경사지는 제2경사부(151c)로 이루어진다.
그리고, 도 5(b)에서는 상기 와류 제거부(150)의 다른 실시예를 도시하고 있는데, 상기 와류 제거부(150)는 상기 서셉터(130) 방향으로 수직하게 연장되는 수직부(152a), 상기 수직부와 일단부가 접하여 일정길이 수평하게 연장되는 평면부(152b) 및 상기 평면부(152b)의 타단부와 접하며 상기 챔버(110)의 내부면 방향으로 상향 경사지는 경사부(152c)로 이루어진다.
또한, 도 5(c)에서와 같이 상기 와류 제거부(150)는 상기 반응가스 분사노즐(120)로부터 유입되는 반응가스와 접하는 외부면이 곡선의 형상을 가지도록 할 수 있다.
따라서, 상기 챔버(110)의 내부면과 상기 서셉터(130) 사이를 통과하는 반응가스에 의해 형성되는 반응가스 유로(F)는 상기 와류 제거부(150)에 의해 높이가 변화하게 되는데, 상기 와류 제거부(150)가 구비되는 저온영역(L)에서는 높이(h1)가 낮아지고, 고온영역(H) 부근에서는 점차 높이가 증가하여 일정한 높이(h2)를 유지하는 구조를 가지도록 한다. 이를 통해 저온영역(L)에서의 와류 발생을 방지하거나 최소화할 수 있게 된다.
한편, 상기 와류 제거부(150)는 도 6에서와 같이, 나사체결 또는 용접 방식 등을 통해 상기 챔버(110)의 상부측 내부면에 분리가능하도록 구비되며, 적어도 2개 이상의 분할부재(153)로 이루어지도록 한다.
따라서, 고온 상태를 유지하는 챔버(110)의 내부온도에 의한 열변형 또는 자 체 하자에 따른 문제가 발생하는 경우 해당 부재만을 교체할 수 있도록 함으로써 유지보수가 용이하다는 장점이 있다.
그리고, 고온상태의 챔버(110) 내에서 열변형의 발생을 방지하기 위해서는 상기 와류 제거부(150)를 상기 챔버(110)보다 열전도율이 낮은 물질, 즉 석영(quartz)과 같은 소재로 제작하는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라서 상기 와류 제거부(150)는 상기 챔버(110)의 내부면에 분리가능하도록 구비되는 것으로 설명하고 있으나 이에 한정하는 것은 아니며, 상기 챔버(110)의 상부면을 프레스 또는 주물성형 등의 방법을 통해 상기 서셉터(130)측으로 일정 깊이만큼 함몰형성하여 구비되는 것 또한 가능하다.
이와 같은 상기 와류 제거부(150)는 도 6에서와 같이 상기 서셉터(130)의 회전중심축과 동일한 중심축을 기준으로 소정의 거리만큼 이격되어 환고리형태로 구비된다.
그리고, 상기 챔버(110)의 외부면에는 상기 와류 제거부(150)와 대응하는 위치에 냉각수단(water pipe)(160)을 구비하여 챔버(110)의 내부온도에 의해 가열된 상기 와류 제거부(150)를 냉각시키도록 한다.
이를 통해 반응가스와 접하는 상기 와류 제거부(150)의 외부면에 발생하는 기생증착(parasitic deposition)을 최소화하여 웨이퍼(2) 전체에서 균일하게 증착반응이 일어날 수 있도록 한다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 상기 챔버(110)는 도 7에서와 같이 일 정한 크기 및 길이의 내부공간을 갖는 관(pipe)형태의 구조를 이루며, 상기 챔버(110)의 일측면에는 외부로부터 반응가스를 상기 챔버(110) 내부로 유입하기 위한 반응가스 분사노즐(120)이 구비되고, 상기 챔버(110)의 하부측 내부면에는 서셉터(130)가 배치된다.
상기 반응가스 분사노즐(120)은 상기 챔버(110)의 일측면으로부터 타측면으로 향하는 수평형 가스흐름을 형성하도록 상기 챔버(110)의 일측면에 적어도 하나이상 구비되는 가스유입구(121)로 이루어진다.
따라서, 외부로부터 공급되는 소스 가스 및 캐리어 가스는 상기 반응가스 분사노즐(120)을 통해 상기 챔버(110)의 내부로 유입되며, 상기 가스유입구(121)를 통해 상기 챔버(110)의 일측면으로부터 타측면으로 향하는 수평형 가스흐름을 형성하며 분사되게 된다.
한편, 상기 반응가스 분사노즐(120)에서 분사되는 반응가스는 상기 챔버(110)의 하부측 내부면과 동일 평면상에 배치되는 상기 서셉터(130)의 표면위로 흐르며 유동을 형성한다.
앞서 상술한 실시예에서와 같이 상기 서셉터(130)의 상부면에는 온도분포차에 의하여 고온영역(H)과 저온영역(L)이 형성되며, 이에 따른 와류 발생을 방지하기 위한 와류 제거부(150)는 상기 가스 분사노즐(150) 주변부에서 와류가 발생되는 저온영역(L)에서 상기 웨이퍼(2)에서 열대류가 발생되는 고온영역(H)까지 상기 서셉터(130)와 마주하는 상기 챔버(110)의 내부면에 돌출형성된다.
상기 와류 제거부(150)는 앞서 상술한 실시예에서와 동일한 도면부호를 사용 하여 설명하며, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
상기 와류 제거부(150)는 도 8에서와 같이 상기 서셉터(130)의 회전중심축과 동일한 중심축을 기준으로 소정의 반지름을 가지는 원반형태로 구비된다.
한편, 도 9에서는 본 발명에 따른 와류 제거부(150)가 구비된 챔버(110) 내에서 반응가스의 유동현상을 개략적으로 도시하고 있는데, 상기 와류 제거부(150)에 의해 저온영역(L)에서 와류가 발생하지 않아 웨이퍼(2) 부근에서 균일하고 안정된 층류 유동을 유지하는 것이 가능하다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.
도 1은 일반적인 방사형 타입(Radial type)의 화학 기상 증착 장치를 나타내는 개략도이다.
도 2는 일반적인 수평형 타입(Horizontal type)의 화학 기상 증착 장치를 나타내는 개략도이다.
도 3은 반응가스 유동에서 열대류 현상에 의해 와류가 발생하는 상태를 나타내는 개략도이다.
도 4는 본 발명에 따른 화학 기상 증착 장치의 일실시예를 나타내는 개략도이다.
도 5는 도 4의 와류 제거부를 나타내는 확대단면도이다.
도 6은 도 4의 와류 제거부를 나타내는 확대사시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 화학 기상 증착 장치의 다른 실시예를 나타내는 개략도이다.
도 8은 도 7의 와류 제거부를 나타내는 확대사시도이다.
도 9는 본 발명에 따른 화학 기상 증착 장치 내에서 반응가스 유동의 흐름을 나타내는 개략도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 화학 기상 증착 장치 110 : 챔버
120 : 가스 분사노즐 121 : 가스유입구
130 : 서셉터 131 : 포켓
140 : 히터 150 : 와류 제거부
151a : 제1경사부 151b : 평면부
151c : 제2경사부 152a : 수직부
152b : 평면부 152c : 경사부
160 : 냉각수단 C : 열대류
V : 와류 L : 저온영역
H : 고온영역 F : 반응가스 유로

Claims (13)

  1. 일정 크기의 내부공간을 갖는 챔버;
    상기 챔버 내부로 반응가스를 공급하는 가스 분사노즐;
    상기 챔버내에 회전가능하게 배치되며 적어도 하나의 웨이퍼가 올려지는 서셉터;
    상기 서셉터의 하부면에 배치되어 열을 제공하는 히터; 및
    상기 가스 분사노즐 주변부에서 와류가 발생되는 저온영역과 상기 웨이퍼에서 열대류가 발생되는 고온영역의 경계부분까지 상기 서셉터와 마주하는 상기 챔버의 내부면에 돌출형성되는 와류 제거부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가스 분사노즐은 상기 서셉터의 중심에서 외주측으로 향하는 방사형 가스흐름을 형성하도록 적어도 하나이상 구비되는 가스유입구로 이루어지며, 상기 서셉터의 중심과 대응하는 챔버의 상부 내부면에 구비되는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가스 분사노즐은 상기 챔버의 일측면으로부터 타측면으로 향하는 수평형 가스흐름을 형성하도록 상기 챔버의 일측면에 적어도 하나이상 구비되는 가스유입구로 이루어지는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 와류 제거부는 상기 서셉터의 회전중심축과 동일한 중심축을 기준으로 소정의 거리만큼 이격되어 환고리형태로 구비되는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 와류 제거부는 상기 서셉터의 회전중심축과 동일한 중심축을 기준으로 소정의 반지름을 가지는 원반형태로 구비되는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 와류 제거부는 상기 챔버의 내부면에 분리가능하도록 구비되는 것을 특 징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 와류 제거부는 적어도 2개 이상의 분할부재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 와류 제거부는 상기 챔버보다 열전도율이 낮은 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 와류 제거부는 상기 챔버의 상부면이 상기 서셉터측으로 일정 깊이만큼 함몰형성되어 구비되는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 와류 제거부는 상기 서셉터 방향으로 하향 경사지는 제1경사부;
    상기 제1경사부와 일단부가 접하여 일정길이 수평하게 연장되는 평면부; 및
    상기 평면부의 타단부와 접하며 상기 챔버의 내부면 방향으로 상향 경사지는 제2경사부;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 와류 제거부는 상기 서셉터 방향으로 수직하게 연장되는 수직부;
    상기 수직부와 일단부가 접하여 일정길이 수평하게 연장되는 평면부; 및
    상기 평면부의 타단부와 접하며 상기 챔버의 내부면 방향으로 상향 경사지는 경사부;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 와류 제거부는 상기 가스 분사노즐로부터 유입되는 반응가스와 접하는 외부면이 직선 또는 곡선의 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 챔버는 와류 제거부와 대응하는 외부면에 상기 와류 제거부를 냉각시키 는 냉각수단을 추가로 포함함을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
KR1020070125520A 2007-12-05 2007-12-05 화학 기상 증착 장치 KR100956207B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070125520A KR100956207B1 (ko) 2007-12-05 2007-12-05 화학 기상 증착 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070125520A KR100956207B1 (ko) 2007-12-05 2007-12-05 화학 기상 증착 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090058770A KR20090058770A (ko) 2009-06-10
KR100956207B1 true KR100956207B1 (ko) 2010-05-04

Family

ID=40989093

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070125520A KR100956207B1 (ko) 2007-12-05 2007-12-05 화학 기상 증착 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100956207B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101100645B1 (ko) * 2009-12-31 2012-01-03 엘아이지에이디피 주식회사 화학기상증착장치 및 이를 이용한 화학기상증착방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07235501A (ja) * 1994-02-25 1995-09-05 Stanley Electric Co Ltd 結晶成長装置
JP2002359204A (ja) * 2001-05-17 2002-12-13 Hanbekku Co Ltd 化合物半導体製造用水平反応炉
JP2004143512A (ja) * 2002-10-23 2004-05-20 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 常圧cvd装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07235501A (ja) * 1994-02-25 1995-09-05 Stanley Electric Co Ltd 結晶成長装置
JP2002359204A (ja) * 2001-05-17 2002-12-13 Hanbekku Co Ltd 化合物半導体製造用水平反応炉
JP2004143512A (ja) * 2002-10-23 2004-05-20 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 常圧cvd装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20090058770A (ko) 2009-06-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10438795B2 (en) Self-centering wafer carrier system for chemical vapor deposition
JP6169809B2 (ja) エピタキシャルウェハ成長装置
KR102269023B1 (ko) 에피택셜 성장 및 에피택셜 성장 장치를 사용하는 필름 형성 방법
JP4958798B2 (ja) 化学気相成長リアクタ及び化学気相成長法
TWI612171B (zh) 化學氣相沉積裝置及其沉積方法
US20170283985A1 (en) Vapor phase growth apparatus and vapor phase growth method
KR101322217B1 (ko) 기상 성장 장치
SG191221A1 (en) A microwave plasma reactor for manufacturing synthetic diamond material
JP5394188B2 (ja) 化学気相蒸着装置
US20160194784A1 (en) Epitaxial reactor
US20160145766A1 (en) Epitaxial reactor
US20140224176A1 (en) Mocvd apparatus
TWI754765B (zh) 用於磊晶沉積製程之注入組件
WO2021225047A1 (ja) 成膜装置およびプレート
KR100966370B1 (ko) 화학 기상 증착 장치
KR100956207B1 (ko) 화학 기상 증착 장치
JP4601701B2 (ja) 気相成長装置及びガス供給方法
JP7190894B2 (ja) SiC化学気相成長装置
KR20110117417A (ko) 화학기상증착장치용 서셉터 및 이를 구비하는 화학기상증착장치
JP2010238831A (ja) 気相成長装置及び気相成長方法
US12091749B2 (en) Method for epitaxially depositing a material on a substrate by flowing a process gas across the substrate from an upper gas inlet to an upper gas outlet and flowing a purge gas from a lower gas inlet to a lower gas outlet
KR101135083B1 (ko) 박막 증착 장치 및 방법
KR100925060B1 (ko) 화학 기상 증착 장치용 서셉터
KR102154482B1 (ko) 유기금속화학기상증착장치
JP2013171972A (ja) 気相成長装置および気相成長方法

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
N231 Notification of change of applicant
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment
LAPS Lapse due to unpaid annual fee