KR101026058B1 - 화학 기상 증착 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판상에 고온의 화학 기상 증착을 이루는 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 서셉터를 챔버의 상부면에 회전가능하도록 구비하여 기판이 하방향 지향되도록 장착하고, 챔버의 주변부로부터 중심부근으로 반응가스가 흐르도록 함으로써 기생증착에 의한 불순물이 떨어져 내려 기판이 오염되는 것을 방지할 수 있는 화학 기상 증착 장치에 관한 것이다.

Description

화학 기상 증착 장치{MOCVD Apparatus}
본 발명은 기판상에 고온의 화학 기상 증착을 이루는 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 챔버 내부에서 서셉터의 배치위치를 변경함으로써 기생증착으로 인한 불순물이 떨어져 내려 기판이 오염되는 것을 방지할 수 있는 화학 기상 증착 장치에 관한 것이다.
다양한 산업분야에서 고효율의 LED가 점차 많이 사용됨에 따라서 품질이나 성능의 저하없이 대량으로 생산할 수 있는 화학적 기상 증착(MOCVD: Metal Organic Chemical Vapor Deposition) 장비가 요구되고 있는 실정이다. 이에 따라서 MOCVD 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(chamber) 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.
종래 기술에 따른 화학 기상 증착 장치에서는 챔버의 중심 부근에 구비되는 기체 유입구로부터 가스를 도입하여 서셉터의 외주로 향하여 가스가 흐르도록 한다. 따라서, 챔버의 중심부에서의 가스 밀도가 주변에 비해 높기 때문에, 특히 반응 압력(성장 압력)을 높이게 되면 챔버 중심부에서 기상 반응이 격렬하게 일어나 주변까지 원료 가스가 충분히 공급되지 않는 경우가 발생한다.
또한, 서셉터가 챔버의 하부면 측에 배치되고, 기판이 상방향 지향(face up)되도록 상기 서셉터의 상부면에 안착되어 있어, 증착 공정이 완료된 후 상기 기판을 교체하기 위하여 챔버를 개방하는 경우 진동이나 충격 등으로 인해 상기 챔버의 내측면에 부착되어 있는 기생증착으로 인한 불순물(particle)들이 떨어져 상기 서셉터 및 기판은 물론 상기 챔버의 내부면을 오염시키는 문제가 발생한다.
그리고, 이러한 서셉터 상의 불순물을 완전하게 제거하지 않으면 기판과 서셉터 사이의 밀착성이 유지되지 못하고, 기판의 온도분포가 균일하지 못하게 되며, 따라서 조성 불균일(제품 비율 저하)의 원인이 된다.
따라서, 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 기판의 배치위치를 변경하여 기생증착에 의한 불순물이 떨어져 내려 기판이 오염되는 것을 방지하고, 장치에 대한 유지보수가 용이함은 물론, 챔버 내에서 격렬한 기상 반응이 일어나지 않아 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 하부에 반응가스가 유동하는 반응유로부가 마련되는 챔버; 상기 챔버 내의 상기 반응유로부 위에 구비되며, 적어도 하나의 기판을 하단부에 수용하여 상기 반응유로부에 노출되도록 하는 서셉터; 상기 반응유로부로 상기 반응가스를 유입시키도록 구비되는 가스 도입부; 및 반응 후 가스를 배기하도록 상기 반응유로부의 중심부에 마련되는 가스배출부를 포함한다.
바람직하게, 상기 서셉터 위에 구비되어 상기 기판에 열을 제공하는 가열수단을 더 포함한다.
바람직하게, 상기 챔버는 상기 서셉터를 수용하는 상부로와, 상기 반응유로부를 형성하는 하부로를 포함한다.
더욱 바람직하게, 상기 상부로는 상기 하부로에 대해 개폐 가능하도록 구비 된다.
더욱 바람직하게, 상기 상부로는 상판부와, 내부에 소정 크기의 공간을 형성하는 몸통부와, 상기 상부로의 하단을 형성하며, 상기 상부로의 개폐에 따라 상기 하부로와 선택적으로 접촉하는 플랜지부를 포함한다.
더욱 바람직하게, 상기 상부로에 고정되어 상기 서셉터를 구동시키며, 상기 상부로의 개폐에 따라 상기 서셉터와 선택적으로 결합하는 구동장치를 더 포함한다.
더욱 바람직하게, 상기 구동장치는 상기 상부로의 상단에 고정되는 구동모터와, 상기 구동모터에 의해 회전하는 회전축을 포함하며, 상기 서셉터는 그 상단에 상기 회전축과 선택적으로 결합하는 결합부를 더 포함한다.
바람직하게, 상기 챔버 내에 구비되어 상기 서셉터를 지지하는 지지부재를 더 포함한다.
바람직하게, 상기 서셉터의 하단 일측에 구비되어 상기 기판이 수용되어 지지되도록 하는 적어도 하나의 고정클립을 더 포함한다.
바람직하게, 상기 가스도입부는 상기 챔버의 측단부 둘레에 구비되어 외부로부터 도입되는 소정의 가스를 저장하는 적어도 하나의 리저버와, 상기 리저버와 상기 반응유로부를 연통하며, 상기 리저버에 저장된 가스를 상기 반응유로부로 분사되도록 하는 분사노즐을 포함한다.
더욱 바람직하게, 상기 가스도입부는 외부로부터 도입되는 제1가스를 저장하는 제1리저버와, 상기 제1리저버와 상기 반응유로부의 일측을 연통하여 상기 제1 가스가 분사되도록 하는 제1분사노즐을 포함하는 제1가스도입부; 및 상기 제1가스도입부의 아래에 배치되며, 외부로부터 도입되는 제2가스를 저장하는 제2리저버와, 상기 제2리저버와 상기 반응유로부의 타측을 연통하여 상기 제2가스가 분사되도록 하는 제2분사노즐을 포함하는 제2가스도입부를 포함한다.
더욱 바람직하게, 상기 가스도입부는 외부로부터 도입되는 제1가스를 저장하는 제1리저버와, 상기 제1리저버와 상기 반응유로부의 일측을 연통하여 상기 제1가스가 분사되도록 하는 제1분사노즐을 포함하는 제1가스도입부; 상기 제1가스도입부의 아래에 배치되며, 외부로부터 도입되는 제2가스를 저장하는 제2리저버와, 상기 제2리저버와 상기 반응유로부의 다른 일측을 연통하여 상기 제2가스가 분사되도록 하는 제2분사노즐을 포함하는 제2가스도입부; 및 상기 제2가스도입부의 아래에 배치되며, 외부로부터 도입되는 제3가스를 저장하는 제3리저버와, 상기 제3리저버와 상기 반응유로부의 타측을 연통하여 상기 제3가스가 분사되도록 하는 제3분사노즐을 포함하는 제3가스도입부를 포함한다.
더욱 바람직하게, 상기 가스도입부는 외부로부터 도입되는 제1가스를 저장하는 제1리저버와, 상기 제1리저버와 상기 반응유로부의 일측을 연통하여 상기 제1가스가 분사되도록 하는 제1분사노즐을 포함하는 제1가스도입부; 및 상기 제1리저버 보다 안쪽에 배치되고 상기 제1분사노즐의 아래에 배치되어 외부로부터 도입되는 제2가스를 저장하는 제2리저버와, 상기 제2리저버와 상기 반응유로부의 타측을 연통하여 상기 제2가스가 분사되도록 하는 제2분사노즐을 포함하는 제2가스도입부를 포함한다.
더욱 바람직하게, 상기 가스도입부는 외부로부터 도입되는 제1가스를 저장하는 제1리저버와, 상기 제1리저버와 상기 반응유로부의 일측을 연통하여 상기 제1가스가 분사되도록 하는 제1분사노즐을 포함하는 제1가스도입부; 상기 제1가스도입부의 아래에 배치되며, 외부로부터 도입되는 제2가스를 저장하는 제2리저버와, 상기 제2리저버와 상기 반응유로부의 다른 일측을 연통하여 상기 제2가스가 분사되도록 하는 제2분사노즐을 포함하는 제2가스도입부; 및 상기 제1분사노즐의 아래 및 상기 제2리저버 보다 안쪽에 배치되며, 외부로부터 도입되는 제3가스를 저장하는 제3리저버와, 상기 제3리저버와 상기 반응유로부의 타측을 연통하여 상기 제3가스가 분사되도록 하는 제3분사노즐을 포함하는 제3가스도입부를 포함한다.
바람직하게, 상기 반응유로부는 상기 가스도입부로부터 상기 가스배출부로 하향 경사지도록 마련되는 하향경사부를 포함한다.
바람직하게, 상기 반응유로부는 상기 가스도입부로부터 상기 가스배출부로 상향 경사지도록 마련되는 상향경사부를 포함한다.
본 발명에 따르면, 서셉터를 챔버의 상부면 측에 배치하여 기판이 하방향 지향(face down)되도록 장착함으로써 기생증착에 의한 불순물이 떨어져 내려 기판이 오염되는 것을 방지하고, 챔버와 서셉터 및 가열수단 등이 분리되는 구조를 가져 장치의 유지보수가 용이하며, 반응가스를 주변부로부터 도입하고 중심부로 향해 흐르도록 하여 배출시키는 구조를 가짐으로써 와류발생을 방지하여 안정된 가스흐름 을 통해 양호한 품질의 기상 증착을 이룰 수 있는 효과가 있다.
도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 화학 기상 증착 장치를 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 화학 기상 증착 장치의 공정중의 상태를 도시한 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 화학 기상 증착 장치의 공정후 챔버가 개방된 상태를 도시한 단면도이다.
도시하는 바와 같이, 본 발명에 따른 화학 기상 증착 장치는 챔버(10), 서셉터(20), 가스 도입부(30), 가스 배출부(40), 가열수단(50)으로 구성되며, 하나 또는 다수의 기판(5)상에 화학 기상 증착을 이루되 챔버의 주변부로부터 중심부로 가스가 흐르면서 증착이 이루어지는 것이다.
상기 챔버(10)는 중공형의 공간을 형성하는 것으로서, 도면에서와 같이 적어도 하나의 기판(5)이 장착되는 서셉터(20) 및 가열수단(50)을 내부에 구비하며, 상기 서셉터(20)와 마주하는 하부측에는 반응가스가 유동하는 반응유로부(60)가 마련된다.
또한, 상기 챔버(10)는 상기 서셉터(20)를 수용하는 상부로(11)와 상기 반응유로부(60)를 형성하는 하부로(12)를 포함한다.
그리고, 상기 상부로(11)는 상판부(11a), 내부에 소정 크기의 공간을 형성하는 몸통부(11b), 및 상기 상부로(11)의 하단을 형성하며 상기 상부로(11)의 개폐에 따라 상기 하부로(12)와 선택적으로 접촉하는 플랜지부(11c)로 구성된다.
이와 같이 상기 챔버(10)는 상기 상부로(11) 및 하부로(12)의 결합에 의해 이루어지는 구조를 가지며, 상기 상부로(11)가 상기 하부로(12)에 대해 개폐 가능하도록 구비된다.
따라서, 증착 공정을 위해 기판(5)을 장착하거나 공정이 끝난 기판(5)을 제거하는 경우 상기 챔버(10)의 상부로(11)와 하부로(12)를 용이하게 분리하여 원하는 작업을 수행하는 것이 가능하다.
아울러, 장치의 이상유무에 대한 점검이나 부품교체 등의 유지보수 작업 및 기생증착으로 인한 불순물(P)의 제거작업을 수행하는 경우에 있어서도 용이하게 작업을 수행할 수 있다.
상기 서셉터(20)는 상기 챔버(10)의 하부에 마련되는 반응 유로부(60) 위에 구비되며, 적어도 하나의 기판(5)을 하부단에 수용하여 상기 기판(5)의 표면이 상기 반응 유로부(60)에 노출되도록 상기 챔버(10)의 내측 하부면과 마주하여 배치된다.
도면에서와 같이, 상기 서셉터(20)는 상기 챔버(10)의 하부로(12)의 내측 하부면과 소정의 간격을 이루며 배치되어 상기 서셉터(20)와 상기 챔버(10)의 하부로(12) 사이에 반응 유로부(60)를 형성한다. 즉, 상기 서셉터(20)의 하단부와 상기 챔버(10)의 하부로(12)의 내측면 사이에 형성되는 공간이 상기 반응 유로부(60)에 해당하는 것이다.
그리고, 상기 서셉터(20)의 하단부에는 적어도 하나의 기판(5)을 수용하여 장착하기 위한 수용부(포켓)(21)가 적어도 하나 구비된다. 따라서, 상기 수용부(21)에 장착되는 기판(5)은 상기 반응 유로부(60)에 그 표면이 노출되도록 하방향 지향(face down)되어 장착되게 되는 것이다.
이와 같이 상기 서셉터(20)가 상기 챔버(10)의 내측 하부면과 일정한 간격을 유지하여 상기 반응 유로부(60)를 형성하며, 상기 서셉터(20)를 지지하여 챔버(10) 내에 배치될 수 있도록 하기 위해 상기 챔버(10) 내에는 지지부재(25)가 구비된다.
상기 지지부재(25)는 환형의 고리형상으로 상기 챔버(10)의 하부로(12)의 내주면을 따라 연속하여 구비되거나, 일정한 간격을 두고 비연속적으로 구비된다.
한편, 상기 서셉터(20)의 하단에는 수용부(21)에 장착되는 기판(5)이 상기 하부로(12) 방향으로 떨어지지 않고 상기 수용부(21)에 수용되어 지지되도록 하는 고정클립(22)을 적어도 하나 구비한다.
또한, 본 발명은 상기 서셉터(20)에 장착되는 기판(5)의 반응 온도를 조절하기 위하여 가열수단(50)을 상기 서셉터(20)의 상부단에 인접하도록 구비한다.
이러한 가열수단(50)은 상기 챔버(10)의 상부로(11)의 내부에서 높이조절이 가능하도록 구비되며, 상부로(11)를 하부로(12)와 결합하는 경우 서셉터(20)의 상부단과 대응하여 위치하도록 함으로써 반응에 필요한 열을 조절하여 기판(5)에 제공한다.
상기와 같이 챔버(10) 내에 배치되는 서셉터(20)는 상기 챔버(10)의 상부로(11)에 구비되는 구동장치(15)와 선택적으로 결합하여 상기 구동장치(15)를 통해 구동된다.
상기 구동장치(15)는 상기 상부로(11)의 외측 상단에 고정되는 구동모터(14)와 상기 구동모터(14)와 연결되어 회전하는 회전축(13)으로 구성되며, 상기 회전축(13)은 상기 상부로(11)의 개폐에 따라서 상기 서셉터(20) 상부단에 구비되는 결합부(23)와 선택적으로 결합한다.
한편, 상기 가스 도입부(30)는 상기 반응 유로부(60)로 반응가스를 유입시키도록 구비되며, 도 3 및 도 4를 참조하여 상기 가스 도입부(30)에 대해 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 가스 도입부를 통해 가스가 반응유로부로 분사되어 배기되는 상태를 나타내는 단면도이고, 도 4는 도 3의 가스 도입부와 반응유로부를 나타내는 평면도이다.
도시하는 바와 같이, 상기 가스 도입부(30)는 상기 반응 유로부(60)로 소정의 반응가스를 유입시키기 위해 상기 챔버(10)의 하부로(12)의 외주면을 따라 구비되는 유성형(planetary)의 구조를 이룬다.
상기 반응가스는 AlGaInN, 원료가스(source gas)로 NH3, MO 등을 포함하고, 캐리어가스(carrier gas)로 N2, H2 등을 포함하며, 상기 MO는 NH3, TMGa, TMAI, Cp2Mg, SiH4, TMIn 등을 포함한다.
상기 가스 도입부(30)는 외부로부터 가스 유입노즐(37)을 통해 도입되는 소정의 가스를 저장하는 리저버(35)를 적어도 하나 상기 하부로(12)의 측단부 둘레에 구비하며, 상기 리저버(35)에 저장된 가스를 상기 반응 유로부(60)로 분사하는 분사노즐(36)을 상기 리저버(35)와 상기 반응 유로부(60)를 연통하여 구비한다.
따라서, 상기 리저버(35)가 하나인 단일의 리저버(35)로 구비되는 경우에는 상기 리저버(35)를 따라 원료가스 및 캐리어가스가 혼합된 상태로 저장되어 분사되거나 원료가스만을 분사하게 된다.
한편, 도 5 내지 도 9에서는 본 발명에 따른 가스 도입부의 또 다른 실시예들을 다양하게 도시하고 있으며, 이에 대해 설명한다.
도 5에서와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 상기 가스 도입부(30)는 제1가스도입부 및 제2가스도입부의 이중구조로 이루어진다.
상기 제1가스도입부는 외부로부터 도입되는 제1가스를 저장하는 제1리저버(31)와, 상기 제1리저버(31)와 상기 반응 유로부(60)의 일측을 연통하여 상기 제1가스가 분사되도록 하는 제1분사노즐(36a)로 구성된다.
그리고 상기 제2가스도입부는 상기 제1가스도입부의 아래에 배치되며, 외부로부터 도입되는 제2가스를 저장하는 제2리저버(32)와, 상기 제2리저버(32)와 상기 반응 유로부(60)의 타측을 연통하여 상기 제2가스가 분사되도록 하는 제2분사노즐(36b)로 구성된다.
상기와 같이 가스도입부가 상하 이중으로 나누어져 구비되는 경우에는 원료가스와 캐리어가스를 구분하여 각각의 리저버(31,32)로 공급하고, 가스가 혼합되지 않은 상태로 각 리저버(31,32)에 형성된 분사노즐(36a,36b)을 통해 분사되도록 한다.
즉, 서셉터(20)에 가까운 제1리저버(31)에는 원료가스를 공급하여 저장하고, 서셉터(20)에서 먼 제2리저버(32)에는 캐리어가스를 저장하여 각 가스가 분리된 상태로 분사되도록 하며, 이 경우 원료가스가 낭비되지 않아 보다 효율적으로 증착공정을 수행하는 것이 가능하며, 아울러 원료가스의 사용량을 줄일 수 있다는 장점이 있다.
도 6 및 도 7에서는 상기 가스 도입부(30)가 제1가스도입부 및 제2가스도입부의 이중구조로 이루어지는 또 다른 실시예에 대해 도시하고 있다.
상기 제1가스도입부는 외부로부터 도입되는 제1가스를 저장하는 제1리저버(31)와, 상기 제1리저버(31)와 상기 반응 유로부(60)의 일측을 연통하여 상기 제1가스가 분사되도록 하는 제1분사노즐(36a)로 구성된다.
그리고 상기 제2가스도입부는 상기 제1리저버(31) 보다 안쪽에 배치되고, 상기 제1분사노즐(36a)의 아래에 배치되어 외부로부터 도입되는 제2가스를 저장하는 제2리저버(32)와, 상기 제2리저버(32)와 상기 반응 유로부(60)의 타측을 연통하여 상기 제2가스가 분사되도록 하는 제2분사노즐(36b)로 구성된다.
상기와 같이 가스도입부가 좌우 이중으로 나누어져 구비되는 경우에는 반응 유로부(60)에 가까운 제2리저버(32)에는 캐리어가스를 공급하여 저장하고, 반응 유로부(60)에서 먼 제1리저버(31)에는 원료가스를 저장하며, 이 경우 원료가스가 고온의 반응 유로부(60)로부터 보다 멀리 떨어져 있어 상기 제1리저버(31) 내에서 미리 반응이 일어나는 것을 방지하는 것이 가능하다.
도 8에서는 상기 가스 도입부(30)가 제1가스도입부, 제2가스도입부 및 제3가 스도입부의 삼중구조로 이루어지는 다른 실시예에 대해 도시하고 있다.
상기 제1가스도입부는 외부로부터 도입되는 제1가스를 저장하는 제1리저버(31)와, 상기 제1리저버(31)와 상기 반응 유로부(60)의 일측을 연통하여 상기 제1가스가 분사되도록 하는 제1분사노즐(36a)로 구성된다.
그리고 상기 제2가스도입부는 상기 제1가스도입부의 아래에 배치되며, 외부로부터 도입되는 제2가스를 저장하는 제2리저버(32)와, 상기 제2리저버(32)와 상기 반응 유로부(60)의 다른 일측을 연통하여 상기 제2가스가 분사되도록 하는 제2분사노즐(36b)로 구성된다.
그리고 상기 제3가스도입부는 상기 제2가스도입부의 아래에 배치되며, 외부로부터 도입되는 제3가스를 저장하는 제3리저버(33)와, 상기 제3리저버(33)와 상기 반응 유로부(60)의 타측을 연통하여 상기 제3가스가 분사되도록 하는 제3분사노즐(36c)로 구성된다.
도 9에서는 상기 가스 도입부(30)가 제1가스도입부, 제2가스도입부 및 제3가스도입부의 삼중구조로 이루어지는 또 다른 실시예에 대해 도시하고 있다.
상기 제1가스도입부와 상기 제2가스도입부는 도 8에서의 제1가스도입구 및 제2가스도입부와 동일한 구성으로 이루어진다.
그리고 제3가스도입부는 상기 제1분사노즐(36a)의 아래 및 상기 제2리저버(32) 보다 안쪽에 배치되며, 외부로부터 도입되는 제3가스를 저장하는 제3리저버(33)와, 상기 제3리저버(33)와 상기 반응 유로부(60)의 타측을 연통하여 상기 제3가스가 분사되도록 하는 제3분사노즐(36c)로 구성된다.
이때, 상기 제1가스와 제2가스는 원료가스이고, 상기 제3가스는 캐리어가스인 것이 바람직하다.
한편, 상기 증착공정 후 폐가스는 상기 챔버(10)의 하부로(12)의 하부면 중심부에 구비되는 가스 배출부(40)를 통해 외부로 배출된다.
따라서, 상기 가스 도입부(30)를 통해 상기 챔버(10)의 주변부로부터 분사되는 반응가스가 반응 유로부(60)를 따라 챔버(10)의 중심부 방향으로 흐르면서 반응이 일어난 후 중심부에 구비된 가스 배출부(40)를 통해 챔버(10)의 하부로 배기되는 것이다.
도 10 및 도 11을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치를 설명한다.
도 10 및 도 11에서는 중복되는 구성요소인 상부로(11)에 관한 기재를 생략하였고, 도 3 및 도 4에서 기재하고 있는 가스 도입부(30)를 적용하여 설명하고 있으나 이에 한정하는 것은 아니며, 도 5 내지 도 9에서 도시하는 가스 도입부(30) 또한 적용되는 것이 가능하다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치는 도 10에서 도시하는 바와 같이, 상기 챔버(10)의 하부로(12)의 주변부에 구비되는 가스 도입부(30) 측에 인접한 반응 유로부(60)의 단면적(A)이 상기 가스 배출부(40) 측에 인접한 반응 유로부(60)의 단면적(B) 보다 작게 형성된다.
즉, 상기 챔버(10)의 하부로(12)는 상기 서셉터(20)와 마주하는 내측면이 상기 가스 도입부(30) 측의 주변부로부터 가스 배출부(40) 측의 중심부로 하향 경사지도록 마련되는 하향경사부(S)을 구비한다.
따라서, 상기 가스 도입부(30) 측으로부터 가스 배출부(40) 측으로 향할수록 반응 유로부(60)의 단면적은 점차 커지는 구조를 갖는다.
이와 같은 경우, 상기 가스 도입부(30)로부터 유입된 가스 내의 Al, Mg 등의 함유 농도가 챔버(10)의 주변부로부터 중심부로 향할수록 소모되는 경우에도 상기 가스는 가스 배출부(40)에 인접한 기판 측에 모여서 배출되므로 Al, Mg 등의 농도가 높아지게 되어 균일한 증착이 이루어질 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치는 도 11에서 도시하는 바와 같이, 상기 챔버(10)의 하부로(12)의 주변부에 구비되는 가스 도입부(30) 측에 인접한 반응 유로부(60)의 단면적(A)이 상기 가스 배출부(40) 측에 인접한 반응 유로부의 단면적(B) 보다 크게 형성된다.
즉, 상기 챔버(10)의 하부로(12)는 상기 서셉터(20)와 마주하는 내측면이 상기 가스 도입부(30) 측의 주변부로부터 가스 배출부(40) 측의 중심부로 상향 경사지도록 마련되는 상향경사부(S')을 구비한다.
따라서, 상기 가스 도입부(30) 측으로부터 가스 배출부(40) 측으로 향할수록 반응 유로부(60)의 단면적은 점차 작아지는 구조를 갖는다.
이와 같은 경우, 상기 가스 도입부(30)로부터 유입된 가스 내의 Al, Mg 등의 함유 농도가 챔버(10)의 주변부로부터 중심부로 향할수록, 즉 가스 도입부(30)로부 터 가스 배출부(40)로 향할수록 소모되는 경우에도 상기 가스가 흐르는 단위 유로의 면적당 유속 및 유량이 증가하게 되어 가스 배출부(40)에 인접한 기판에 Al, Mg 등의 농도 저하 없이 증착이 이루어질 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 화학 기상 증착 장치는 챔버(10)가 상하 분리되는 구조를 가져 기판을 장착하거나 제거하는 것이 용이함은 물론, 내부에 구비되는 서셉터(20)나 가열수단(50)에 대한 유지보수가 수월하며, 기생증착에 의한 챔버 내의 불순물 제거가 용이하다.
또한, 수용부(21)를 서셉터(20)의 하단면에 구비하고, 기판을 하방향 지향(face down)되도록 장착하여 챔버의 상부면에 구비되는 회전축을 통해 상기 서셉터가 상기 챔버의 하부면과 마주하여 회전하도록 함으로써 기생증착에 의한 불순물이 떨어져 기판이 오염되는 것을 방지하는 것이 가능하다.
그리고, 챔버의 주변부로부터 중심부 방향으로 가스가 흐르도록 하여 증착공정이 이루어지고, 중심부측에 구비된 가스 배출부를 통해 배기가 되는 유성형 구조를 가져 안정적인 가스흐름을 유지하여 양호한 품질의 기상 증착을 이루는 것이 가능하다.
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 본 발명에 따른 화학 기상 증착 장치의 공정중의 상태를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 화학 기상 증착 장치의 공정후 챔버가 개방된 상태를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 가스 도입부를 통해 가스가 반응유로부로 분사되어 배기되는 상태를 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 3의 가스 도입부와 반응유로부를 나타내는 평면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 가스 도입부가 이중구조로 이루어지는 다른 실시예를 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 가스 도입부가 이중구조로 이루어지는 또 다른 실시예를 도시한 단면도이다.
도 7은 도 6의 가스 도입부와 반응유로부를 나타내는 평면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 가스 도입부가 삼중구조로 이루어지는 다른 실시예를 도시한 단면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 가스 도입부가 삼중구조로 이루어지는 또 다른 실시예를 도시한 단면도이다.
도 10은 본 발명에 따른 화학 기상 증착 장치의 다른 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 11은 본 발명에 따른 화학 기상 증착 장치의 또 다른 실시예를 나타내는 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 화학 기상 증착 장치 10 : 챔버
11 : 상부로 12 : 하부로
20 : 서셉터 21 : 수용부
30 : 가스 도입부 40 : 가스 배출부
50 : 가열수단 60 : 반응 유로부
S : 하향경사부 S' : 상향경사부

Claims (17)

  1. 하부에 반응가스가 유동하는 반응유로부가 마련되는 챔버;
    상기 챔버 내의 상기 반응유로부 위에 구비되며, 적어도 하나의 기판을 하단부에 수용하여 상기 반응유로부에 노출되도록 하는 서셉터;
    상기 챔버의 상부에 구비되어 상기 챔버의 개폐에 따라 상기 서셉터와 선택적으로 결합하며, 상기 서셉터를 회전구동시키는 구동장치;
    상기 챔버의 측단부 둘레를 따라 구비되어 외부로부터 도입되는 상기 반응가스를 저장하는 적어도 하나의 리저버와, 상기 리저버와 상기 반응유로부를 연통하며 상기 리저버에 저장된 반응가스를 상기 반응유로부로 분사되도록 하는 분사노즐을 포함하는 복수의 가스 도입부; 및
    반응 후 반응가스를 배기하도록 상기 반응유로부의 중심부에 마련되는 가스배출부;
    를 포함하고,
    상기 복수의 가스 도입부 각각은 상기 반응유로부로 상기 반응가스를 분리된 상태로 분사하는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 서셉터 위에 구비되어 상기 기판에 열을 제공하는 가열수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 챔버는,
    상기 서셉터를 수용하는 상부로와,
    상기 반응유로부를 형성하는 하부로를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 상부로는 상기 하부로에 대해 개폐 가능하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 상부로는,
    상판부와,
    내부에 소정 크기의 공간을 형성하는 몸통부와,
    상기 상부로의 하단을 형성하며, 상기 상부로의 개폐에 따라 상기 하부로와 선택적으로 접촉하는 플랜지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 구동장치는, 상기 상부로의 상단에 고정되는 구동모터와, 상기 구동모터에 의해 회전하는 회전축을 포함하며,
    상기 서셉터는 그 상단에 상기 회전축과 선택적으로 결합하는 결합부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 챔버의 내주면에 돌출되어 구비되며, 상기 서셉터가 상기 반응유로부 위에 배치될 수 있도록 상기 서셉터의 하단부 가장자리와 접하여 상기 서셉터를 지지하는 지지부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 서셉터의 하단 일측에 구비되어 상기 기판이 수용되어 지지되도록 하는 적어도 하나의 고정클립을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서, 상기 복수의 가스 도입부는,
    외부로부터 도입되는 제1가스를 저장하는 제1리저버와, 상기 제1리저버와 상기 반응유로부의 일측을 연통하여 상기 제1가스가 분사되도록 하는 제1분사노즐을 포함하는 제1가스도입부; 및
    상기 제1가스도입부의 아래에 배치되며, 외부로부터 도입되는 제2가스를 저장하는 제2리저버와, 상기 제2리저버와 상기 반응유로부의 타측을 연통하여 상기 제2가스가 분사되도록 하는 제2분사노즐을 포함하는 제2가스도입부를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 복수의 가스 도입부는,
    외부로부터 도입되는 제1가스를 저장하는 제1리저버와, 상기 제1리저버와 상기 반응유로부의 일측을 연통하여 상기 제1가스가 분사되도록 하는 제1분사노즐을 포함하는 제1가스도입부;
    상기 제1가스도입부의 아래에 배치되며, 외부로부터 도입되는 제2가스를 저장하는 제2리저버와, 상기 제2리저버와 상기 반응유로부의 다른 일측을 연통하여 상기 제2가스가 분사되도록 하는 제2분사노즐을 포함하는 제2가스도입부; 및
    상기 제2가스도입부의 아래에 배치되며, 외부로부터 도입되는 제3가스를 저장하는 제3리저버와, 상기 제3리저버와 상기 반응유로부의 타측을 연통하여 상기 제3가스가 분사되도록 하는 제3분사노즐을 포함하는 제3가스도입부를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  13. 제1항에 있어서, 상기 복수의 가스 도입부는,
    외부로부터 도입되는 제1가스를 저장하는 제1리저버와, 상기 제1리저버와 상기 반응유로부의 일측을 연통하여 상기 제1가스가 분사되도록 하는 제1분사노즐을 포함하는 제1가스도입부; 및
    상기 제1리저버 보다 안쪽에 배치되고 상기 제1분사노즐의 아래에 배치되어 외부로부터 도입되는 제2가스를 저장하는 제2리저버와, 상기 제2리저버와 상기 반응유로부의 타측을 연통하여 상기 제2가스가 분사되도록 하는 제2분사노즐을 포함하는 제2가스도입부를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  14. 제1항에 있어서, 상기 복수의 가스 도입부는,
    외부로부터 도입되는 제1가스를 저장하는 제1리저버와, 상기 제1리저버와 상기 반응유로부의 일측을 연통하여 상기 제1가스가 분사되도록 하는 제1분사노즐을 포함하는 제1가스도입부;
    상기 제1가스도입부의 아래에 배치되며, 외부로부터 도입되는 제2가스를 저장하는 제2리저버와, 상기 제2리저버와 상기 반응유로부의 다른 일측을 연통하여 상기 제2가스가 분사되도록 하는 제2분사노즐을 포함하는 제2가스도입부; 및
    상기 제1분사노즐의 아래 및 상기 제2리저버 보다 안쪽에 배치되며, 외부로부터 도입되는 제3가스를 저장하는 제3리저버와, 상기 제3리저버와 상기 반응유로부의 타측을 연통하여 상기 제3가스가 분사되도록 하는 제3분사노즐을 포함하는 제3가스도입부를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  15. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반응유로부는,
    상기 가스도입부로부터 상기 가스배출부로 하향 경사지도록 마련되는 하향경사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  16. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반응유로부는,
    상기 가스도입부로부터 상기 가스배출부로 상향 경사지도록 마련되는 상향경사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  17. 제8항에 있어서,
    상기 지지부재는 환형의 고리형상으로 상기 챔버의 내주면을 따라 연속하여 구비되거나, 일정한 간격을 두고 비연속적으로 구비되는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
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