KR100978567B1 - 화학 기상 증착 장치 - Google Patents

Abstract

화학 기상 증착 장치가 제공된다.

본 발명은 내부에 서셉터를 구비하는 챔버; 상기 챔버의 내부에 구비되며, 상기 서셉터에 열을 공급하는 가열수단; 상기 가열수단을 지지하는 지지부; 및 상기 챔버의 외부에 구비되어 상기 서셉터와 상기 가열수단 사이의 거리를 조절하도록 상기 지지부를 이동시키는 조절부를 포함하고, 상기 조절부는 상기 지지부의 위치를 나타내는 표시부를 포함한다.

본 발명에 따르면, 챔버를 개방하지 않고도 상기 챔버의 내부에 구비되는 가열수단의 서셉터에 대한 거리를 챔버의 외부에서 용이하게 조절할 수 있고, 표시부를 통해 이동량을 즉각적으로 확인하여 실시간으로 온도분포에 따른 거리조절이 가능함은 물론, 챔버의 개방에 따른 내부오염 및 온도저하를 방지할 수 있어 양호한 품질의 기상 증착을 이룰 수 있는 효과가 있다.

화학 기상 증착, 서셉터, 챔버, 가열수단

Description

화학 기상 증착 장치{Chemical Vapor Deposition Apparatus}

본 발명은 기판상에 고온의 화학 기상 증착을 이루는 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 서셉터와 가열수단 사이의 거리를 챔버의 외부에서 용이하게 조절하는 것이 가능한 화학 기상 증착 장치에 관한 것이다.

최근 다양한 산업분야에서 반도체 소자의 미세화와 고효율, 고출력 LED 개발등의 요구가 점차 많아짐에 따라서 품질이나 성능의 저하 없이 대량으로 생산할 수 있는 화학적 기상 증착(Chemical Vapor Deposition; CVD) 장비가 요구되고 있는 실정이다.

일반적으로 화학적 기상 증착(CVD)은 여러 가지 기판상에 다양한 결정막을 성장시키는데 주요한 방법으로 사용되고 있다. 일반적으로 액상 성장법에 비해 성장시킨 결정의 품질이 뛰어나지만, 결정의 성장 속도가 상대적으로 느린 단점이 있다.

화학 기상 증착 공법은 챔버(chamber) 내의 서셉터 상에 기판을 안착하고, 반응가스를 공급하여 상기 기판의 표면에 박막을 형성하는 것인데, 균일한 두께의 박막을 얻기 위해서는 챔버 내에 유입되는 반응가스를 기판상의 각 부분으로 두루 균일하게 분사시켜 주어야 한다.

이때, 기판 표면의 전영역에서 박막이 균일한 두께를 가지도록 하는 것이 필요한데, 이를 위해서는 기판을 가열하는 온도가 기판의 전영역에 걸쳐 균일하도록 조절하는 것이 가장 중요하다.

CVD 뿐만 아니라 MOCVD, P-CVD, Sputter, 기타 증착 장치 등에서 가열을 위해 사용되는 RF가열방식의 히터 유닛은 RF 코일과 서셉터 사이의 거리조절을 통해 서셉터의 온도분포를 조절하는 방식이다.

도 1에서 도시하는 바와 같이, 종래의 화학 기상 증착 장치(100)는 히터 유닛(120)이 챔버(110)의 내부에 구비되어 있을 뿐만 아니라, RF 코일(111)의 위치를 조절하기 위한 조절수단(112)이 상기 챔버(110)의 내측에 위치하고 있다.

따라서, 온도분포에 따라 상기 RF 코일(111)의 위치를 조절하기 위해서는 전체 증착공정을 중단한 후 상기 챔버(110)를 개방하고 서셉터(130) 등의 내부 구조물을 분리한 다음에서야 상기 RF 코일(111)의 위치를 조절할 수 있어 많은 시간이 소요되어 생산성이 저하됨은 물론, 위치조절 작업이 대단히 번잡하고 불편하다는 문제점이 있다.

또한, 챔버(110)를 개방함으로써 외부로부터의 이물질 유입 등 챔버(110)의 내부가 오염되고, 내부온도가 저하되어 다시 일정한 온도에 도달하도록 가열해야 하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 챔버를 개방하지 않고도 상기 챔버의 내부에 구비되는 가열수단의 서셉터에 대한 거리를 외부에서 온도분포에 따라 실시간으로 용이하게 조절함으로써 양호한 품질의 기상 증착을 이룰 수 있는 화학 기상 증착 장치를 제공함을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적 구성으로서 본 발명의 화학 기상 증착 장치는 내부에 서셉터를 구비하는 챔버; 상기 챔버의 내부에 구비되며, 상기 서셉터에 열을 공급하는 가열수단; 상기 가열수단을 지지하는 지지부; 및 상기 챔버의 외부에 구비되어 상기 서셉터와 상기 가열수단 사이의 거리를 조절하도록 상기 지지부를 이동시키는 조절부를 포함하고, 상기 조절부는 상기 지지부의 위치를 나타내는 표시부를 포함한다.

바람직하게, 상기 챔버는 상기 지지부가 조립되어 이동하는 가이드홀이 복수개 관통하여 형성된다.

삭제

바람직하게, 상기 조절부는 상기 챔버의 외측 상부면, 외측 하부면, 외주면 중 어느 한 곳에 구비된다.

더욱 바람직하게, 상기 가이드홀은 상기 조절부가 구비되는 측의 챔버를 관통하여 형성된다.

본 발명에 따르면, 챔버를 개방하지 않고도 상기 챔버의 내부에 구비되는 가열수단의 서셉터에 대한 거리를 챔버의 외부에서 용이하게 조절할 수 있고, 표시부를 통해 이동량을 즉각적으로 확인하여 실시간으로 온도분포에 따른 거리조절이 가능함은 물론, 챔버의 개방에 따른 내부오염 및 온도저하를 방지할 수 있어 양호한 품질의 기상 증착을 이룰 수 있는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면에 따라 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 화학 기상 증착 장치의 가열수단을 나타내는 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 화학 기상 증착 장치의 조절부를 나타내는 단면도이다.

도면에서 도시하는 바와 같이 본 발명에 따른 화학 기상 증착 장치(1)는 챔버(10), 가열수단(20), 지지부(30), 조절부(40), 가이드홀(15)을 포함하여 이루어진다.

상기 챔버(10)는 진공상태에서 원료가스(G)의 화학반응을 통해 증착공정이 이루어지는 일정한 크기의 내부공간을 갖는 구조로 내마모성 및 내부식성이 우수한 메탈재질로 이루어진다.

이러한 챔버(10)는 동그란 원반형상의 구조를 가지며 상기 챔버(10)의 내부에 배치되어 회전하는 서셉터(50)의 외형에 대응하여 수직 원통형의 구조를 가지는 것이 일반적이다.

그러나 원료가스(G)의 유입방식에 따라 다양한 형태의 구조를 가지는 것이 가능하며, 본 발명의 바람직한 실시예에서와 같이 원통형의 구조로 한정하는 것은 아니다.

한편, 상기 챔버(10)에는 가이드홀(15)이 복수개 관통하여 형성되어 있어 이후 설명하는 지지부(30)가 삽입되어 이동가능하도록 조립된다.

이러한 챔버(10)의 내부에는 증착이 이루어지기 위한 기판(W)을 안착하여 회전운동을 하는 서셉터(50)가 구동수단(미도시)과 연결되어 배치된다. 그리고 상기 서셉터(50)에 열을 공급하는 가열수단(20)이 상기 서셉터(50)와 인접하여 구비된다.

상기 가열수단(20)은 상기 서셉터(50) 상에 기판(W)이 안착되는 측면과 대응하는 반대측면에 구비된다.

즉, 일반적인 상방향 지향(face up)식 서셉터(50)에서는 기판(W)이 안착되는 상부단의 반대측인 하부단에 인접하여 상기 가열수단(20)이 배치되고, 하방향 지향(face down)식 서셉터(50)에서는 기판(W)이 안착되는 하부단의 반대측인 상부단에 인접하여 상기 가열수단(20)이 배치된다. 그리고, 경우에 따라서는 상기 서셉터(50)에 인접하여 챔버(10)의 내주면측에 배치되는 경우도 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에서는 일반적인 구조인 상방향 지향식 구조를 가지는 서셉터(50)를 기준으로 설명하지만 이에 한정하는 것은 아니다.

한편, 상기 가열수단(20)은 RF 코일인 것이 바람직하다.

상기 지지부(30)는 일측 끝단부가 상기 가열수단(20)과 연결되어 상기 가열수단(20)을 지지하는 부재이다.

도시하는 바와 같이 상기 지지부(30)는 소정의 길이를 가지는 봉(막대) 형상으로서, 고온상태를 유지하는 챔버(10) 내에서 쉽게 변형되거나 부식되지 않도록 내열성 및 내마모성 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 지지부(30)의 상기 가열수단(20)과 연결되는 끝단부와 반대되는 타측 끝단부는 상기 챔버(10)에 형성되는 상기 가이드홀(15)에 조립되어 상기 챔버(10)의 외부로 노출된다. 즉, 상기 챔버(10)의 가이드홀(15)을 통해 상기 챔버(10)를 관통하여 결합되는 구조를 가지는 것이다.

상기 조절부(40)는 상기 챔버(10)의 외부에 구비되어 상기 서셉터(50)와 상기 가열수단(20) 사이의 거리를 조절하도록 상기 지지부(30)를 이동시키는 기능을 수행한다.

이러한 조절부(40)는 상기 가이드홀(15)이 챔버(10)상에 형성된 위치와 동일한 위치에 구비될 수 있도록 상기 챔버(10)의 외측 상부면, 외측 하부면 또는 외주면 중 어느 한 곳에 구비된다.

즉, 도면에서와 같이 상기 가이드홀(15)이 상기 챔버(10)의 하부면을 관통하여 형성되어 있는 경우, 상기 조절부(40) 또한 상기 가이드홀(15)이 형성된 위치와 대응하여 상기 챔버(10)의 외측 하부면에 구비되는 것이다.

그리고, 상기 조절부(40)는 상기 가이드홀(15)을 통해 상기 챔버(10)를 관통하여 외부로 노출되는 상기 지지부(30)의 끝단부와 결합하여 상기 지지부(30)를 이동시킴으로써 상기 서셉터(50)와 가열수단(20) 사이의 거리를 조절한다.

앞서 설명한 바와 같이, 기판(W) 표면의 전영역에서 박막이 균일한 두께를 가지도록 하기 위해서는 상기 기판(W)을 가열하는 온도가 상기 기판(W)의 전영역에 걸쳐 균일하도록 조절하는 것이 가장 중요하다.

따라서, IR 미터(IR meter)(60)를 통해 기판(W)의 온도분포를 실시간으로 체크하고, 이를 토대로 상기 조절부(40)를 통해 상기 서셉터(50)와 가열수단(20) 사이의 거리를 조절함으로써 상기 기판(W)이 균일한 온도분포를 가지도록 하는 것이다.

도 3(a)에서는 상기 조절부(40)에 대해 보다 상세히 도시하고 있는데, 상기 지지부(30)의 끝단부에 결합되는 고정구(41) 및 상기 고정구(41)의 관통공(42)과 나사결합하는 회전 스크류(43)로 이루어진다.

따라서, 상기 관통공(42) 내주면에 형성되는 나사선과 상기 회전 스크류(43)의 외주면에 형성되는 나사선이 서로 맞물려 있어, 상기 회전 스크류(43)가 회전하는 경우 상기 고정구(41)가 상기 회전 스크류(43)의 길이방향을 따라 이동하게 되며, 이를 통해 상기 고정구(41)에 결합된 상기 지지부(30)가 이동하게 되는 것이다.

도 3(b)에서는 상기 조절부(40)에 대한 다른 실시예를 도시하고 있는데, 상 기 회전 스크류(43)에 전동 모터(44)를 결합함으로써 상기 지지부(30)의 이동을 자동으로 수행할 수 있게 한다.

이러한 경우, 컴퓨터와 같은 제어부(미도시)를 별도로 구비하여 상기 IR 미터(60)로부터 기판(W)의 온도분포에 대한 데이터를 입력받고, 이를 토대로 상기 전동 모터(44)를 작동시켜 상기 지지부(30)의 이동거리를 자동적으로 조절하도록 함으로써, 온도분포에 따른 실시간 이동거리 조절이 가능하도록 할 수 있다.

한편, 상기 조절부(40)는 상기 지지부(30)의 이동거리 및 상기 서셉터(50)와 상기 가열수단(20) 사이의 거리가 얼마인지를 알 수 있도록 상기 지지부(30)의 위치를 표시하는 표시부(45)를 포함하는 것이 바람직하다.

이상과 같이 본 발명은 특정한 실시예에 관하여 도시하고 설명하였지만, 당업계의 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 밝혀두고자 한다.

도 1은 종래의 화학 기상 증착 장치의 가열수단을 나타내는 단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 화학 기상 증착 장치의 가열수단을 나타내는 단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 화학 기상 증착 장치의 조절부를 나타내는 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 화학 기상 증착 장치 10 : 챔버

15 : 가이드홀 20 : 가열수단

30 : 지지부 40 : 조절부

41 : 고정구 42 : 관통공

43 : 스크류 44 : 전동 모터

45 : 표시부 50 : 서셉터

60 : IR 미터 W : 기판

Claims (5)

1. 내부에 서셉터를 구비하는 챔버;

   상기 챔버의 내부에 구비되며, 상기 서셉터에 열을 공급하는 가열수단;

   상기 가열수단을 지지하는 지지부; 및

   상기 챔버의 외부에 구비되어 상기 서셉터와 상기 가열수단 사이의 거리를 조절하도록 상기 지지부를 이동시키는 조절부를 포함하며, 상기 조절부는 상기 지지부의 위치를 나타내는 표시부를 포함하는 화학 기상 증착 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 챔버는 상기 지지부가 조립되어 이동하는 가이드홀이 복수개 관통하여 형성되는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,

   상기 조절부는 상기 챔버의 외측 상부면, 외측 하부면, 외주면 중 어느 한 곳에 구비되는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
5. 제2항에 있어서,

   상기 가이드홀은 상기 조절부가 구비되는 측의 챔버를 관통하여 형성되는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.

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