KR101232908B1 - 화학기상증착장치 - Google Patents

화학기상증착장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101232908B1
KR101232908B1 KR1020100036569A KR20100036569A KR101232908B1 KR 101232908 B1 KR101232908 B1 KR 101232908B1 KR 1020100036569 A KR1020100036569 A KR 1020100036569A KR 20100036569 A KR20100036569 A KR 20100036569A KR 101232908 B1 KR101232908 B1 KR 101232908B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
susceptor
supply unit
gas supply
chemical vapor
vapor deposition
Prior art date
Application number
KR1020100036569A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20110116897A (ko
Inventor
한명우
Original Assignee
엘아이지에이디피 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 엘아이지에이디피 주식회사 filed Critical 엘아이지에이디피 주식회사
Priority to KR1020100036569A priority Critical patent/KR101232908B1/ko
Publication of KR20110116897A publication Critical patent/KR20110116897A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101232908B1 publication Critical patent/KR101232908B1/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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612—Formation types
    • H01L21/02617—Deposition types
    • H01L21/0262—Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67155—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations
    • H01L21/67207—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations comprising a chamber adapted to a particular process
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

본 발명은 화학기상증착장치에 관한 것으로, 공정 챔버, 상기 공정 챔버의 내측에 설치되고, 상면이 중심 방향으로 하향 경사지도록 형성되는 서셉터 그리고, 상기 서셉터 방향으로 제1, 제2 공정가스를 공급하는 가스 공급 유닛을 포함하는 화학기상증착장치를 제공할 수 있다.
본 발명에 의할 경우, 각각의 공정가스는 서로 상이한 위치에서 공급되는 바, 종래에 비해 가스 공급유닛을 간단하게 구성할 수 있기 때문에, 장비 제조에 소요되는 시간 및 비용을 절약할 수 있고, 나아가, 서셉터의 회전에 의해 원심력이 발생되더라도, 웨이퍼의 쏠림 현상을 최소화 하여 안정적인 증착 환경을 제공할 수 있다.

Description

화학기상증착장치{A CHEMICAL VAPOR DIPOSITINO APPARATUS}
본 발명은 화학기상증착장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 적어도 하나 이상의 공정가스를 이용하여 박막을 증착시키는 화학기상증착장치에 관한 것이다.
일반적으로, 화학기상증착장치는 반응성이 좋은 공정가스를 챔버 주입하고, 이를 빛, 열, 플라즈마, 마이크로 웨이브, X-ray, 전기장 등을 이용하여 공정가스를 활성화시켜 웨이퍼 상에 양질의 박막을 형성하도록 구성된 장치이다.
최근에는 공정가스로서 유기 금속 화합물을 포함하는 가스를 이용하는 화학기상증착장치가 사용되고 있다. 이에 의할 경우, 단차 도포성(step coverage)이 우수하고, 기판이나 결정 표면에 손상이 적게 발생하는 장점이 있다. 또한, 증착이 이루어지는 속도가 상대적으로 빨라져 공정시간을 단축시킬 수가 있다. 따라서, 전광판 및 그래픽 등의 영상표시소자 및 강유전물질을 이용하는 메모리 소자의 제작에 활발히 이용되고 있는 실정이다.
일반적으로, 이와 같은 화학기상증착장치는 공정챔버의 내측 상부에 형성되는 복수개의 분사구를 이용하여 웨이퍼로 공정가스를 공급한다. 그리고, 상기 공정가스간에 반응이 이루어지면서 웨이퍼 상에 증착이 이루어진다. 이때, 두 개의 공정가스가 웨이퍼 상에 도달하기 이전에 반응하는 것을 방지할 수 있도록 각각의 공정가스는 별개의 유로를 따라 구성되는 각각의 분사구를 통해 분사된다.
구체적으로, 공정 챔버의 상측에는 각각의 공정가스가 수용되는 공정가스 수용공간이 층형 구조로 구성된다. 그리고, 공정가스가 수용되는 공간과 공정 챔버 사이에는 냉각수가 진행할 수 있는 유로가 형성될 수 있다. 그리고, 각각의 공정가스 수용공간은 공정 챔버 내측으로 연장되는 복수개의 미세튜브 구조가 구비되어 각각의 공정가스를 분사할 수 있다. 이때, 상대적으로 하층에 위치하는 공정가스 수용공간의 미세튜브 구조는 냉각수 수용공간을 관통하여 공정 챔버로 연결되도록 구성되며, 상층에 위치하는 공정가스 수용공간의 미세튜브 구조는 하층의 공정가스 수용공간 및 냉각수 유로를 관통하여 공정 챔버로 연결되도록 구성된다.
이처럼, 각각의 공정가스는 공정 챔버의 상측에 균일하게 분포되는 복수개의 분사구를 통하여 공정 챔버 내측으로 유입되고, 웨이퍼 상측에서 공정 가스간에 반응이 일어나 증착이 이루어진다.
다만, 종래의 화학증착장치의 경우 공정 가스가 유입되는 구성이 매우 복잡하여, 지나치게 많은 시간과 비용이 소요되는 문제점이 있었다. 그리고, 각각의 공정가스가 서셉터의 상측에서 인접한 분사구를 통해 분사되는 바, 웨이퍼 상에 도달하기 전에 반응이 발생하는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 경우 웨이퍼가 안착되는 서셉터는 공정 가스의 균일 혼합을 위하여 회전하도록 구성할 수 있는데, 이 경우 회전시 원심력에 의해 웨이퍼가 외측으로 밀려나면서 증착이 일측으로 편중되는 문제점 또한 발생하였다.
본 발명에서는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 보다 간단한 구조로 각 공정가스가 균일하게 공급될 수 있는 화학 기상증착장치를 제공하기 위함이다.
또한, 서셉터가 회전하면서 원심력이 가해지더라도, 안정적으로 증착 공정이 이루어지는 환경을 제공할 수 있는 화학 기상증착장치를 제공하기 위함이다.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여, 공정 챔버, 상기 공정 챔버의 내측에 설치되고, 상면이 중심 방향으로 하향 경사지도록 형성되는 서셉터 그리고, 상기 서셉터 방향으로 제1, 제2 공정가스를 공급하는 가스 공급 유닛을 포함하는 화학기상증착장치를 제공할 수 있다.
여기서, 상기 서셉터의 상면은 엎어진 원뿔대의 외면과 같이 중심 방향으로 하향 경사진 경사면으로 구성되며, 복수개의 웨이퍼가 안착될 수 있도록 단차 형성되는 복수개의 안착부가 형성될 수 있다.
또한, 상기 가스 공급유닛으로부터 상기 공정 챔버로 유입되는 제1, 제2 공정가스는 상기 서셉터의 상면을 따라 이동한 후, 상기 서셉터 중심에 형성되는 배기구를 따라 배기되도록 유로를 형성하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 가스공급유닛으로부터 공급되는 제1, 제2 공정가스가 상기 서셉터의 상면에서 균일하게 교반되어 반응이 이루어질 수 있도록, 상기 서셉터는 중심축을 따라 회전 가능하게 설치될 수 있다.
이때, 상기 안착부의 저면은 상기 서셉터의 상면과 나란하게 형성될 수 있도록, 상기 서셉터의 중심 방향으로 하향 경사지도록 구성되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 서셉터의 상면은 중심 방향으로 일정한 경사도를 갖는 만곡면으로 구성되는 것도 가능하며, 아니면 하향 경사지는 복수개의 평면이 원주 방향으로 서로 인접하여 형성될 수도 있다.
그리고, 상기 가스공급유닛은 상기 제1, 제2 공정가스 중 적어도 어느 하나의 공정가스를 상기 서셉터의 외측으로부터 상기 서셉터의 중심 방향으로 분사하도록 구성되는 것이 바람직하다.
구체적으로, 상기 가스공급유닛은 상기 제1 공정가스를 분사하는 제1 가스공급유닛 및 제2 공정가스를 공급하는 제2 가스 공급유닛을 포함하여 구성되며, 상기 제1 가스공급유닛은 상기 서셉터의 외측 방향 설치되어 상기 제1 공정가스를 상기 서셉터 중심 방향으로 분사하도록 설치되며, 상기 제2 가스 공급유닛은 상기 서셉터의 상측에 설치되어 상기 제2 공정가스를 상기 서셉터 방향으로 하향 분사하도록 구성할 수 있다.
본 발명에 의할 경우, 각각의 공정가스는 서로 상이한 위치에서 공급되는 바, 종래에 비해 가스 공급유닛을 간단하게 구성할 수 있기 때문에, 장비 제조에 소요되는 시간 및 비용을 절약할 수 있다.
나아가, 서셉터의 회전에 의해 원심력이 발생되더라도, 웨이퍼의 쏠림 현상을 최소화 하여 안정적인 증착 환경을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화학 기상증착장치의 단면을 도시한 단면도,
도 2는 도 1에서 웨이퍼에 작용하는 힘을 분석한 개략도,
도 3은 도 1의 가스 공급유닛을 하부를 도시한 사시도,
도 4는 도 1의 서셉터의 상면을 도시한 정면도,
도 5는 도 4의 I-I` 방향으로 절단한 안착부의 단면을 도시한 단면도이고,
도 6은 다른 실시예의 서셉터 상면을 도시한 정면이다.
이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화학기상증착장치에 대하여 구체적으로 설명하도록 한다.
본 실시예에서는 유기 금속 화합물을 포함한 공정가스를 이용하는 화학기상증착장치(Metal Organic Chemical Vapor Deposition apparatus, 이하 MOCVD)를 예를 들어 설명하도록 한다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 이 이외에도 복수개의 공정 가스를 반응시켜 증착 공정을 수행하는 각종 화학 기상증착장치에 적용될 수 있음은을 앞서 밝혀둔다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화학 기상증착장치의 단면을 도시한 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 화학기상증착장치(1)는 공정 챔버(10), 서셉터(suscepter; 100), 그리고 서셉터(100) 방향으로 제1, 제2 공정가스를 공급하는 가스 공급유닛(200)을 포함하여 구성될 수 있다.
우선, 공정 챔버(10)는 화학기상증착장치(1)의 몸체를 형성하며, 내측에 웨이퍼(wafer; W)의 증착 공정이 진행되는 공간을 제공한다. 이때, 공정 챔버(10)는 증착 효율을 높일 수 있도록, 능동적으로 제어되는 가스 유로를 제외하고는, 외부와 기밀 상태를 유지하도록 형성되는 것이 바람직하다. 그리고, 공정 내용에 따른 내부 공간의 분위기를 효과적으로 제어할 수 있도록, 공정 챔버(10)의 벽체는 단열성이 우수한 재질로 구성되는 것이 바람직하다.
한편, 서셉터(100)는 공정 챔버의 내부 공간에 설치된다. 서셉터(100) 상면에는 웨이퍼(W)가 안착되기 위한 복수개의 안착부(110)가 형성될 수 있다. 여기서, 안착부(110)는 웨이퍼(W)의 크기에 대응되는 형상으로 이루어지며, 서셉터(100) 상면으로부터 하향으로 단차 형성되어, 각각의 웨이퍼(W)가 상기 안착부(110)에 안착/수용되도록 구성될 수 있다.
이때, 서셉터(100)는 서셉터 지지부(30)에 의해 지지되도록 설치될 수 있다. 이때, 서셉터 지지부(30)는 공정 챔버(10) 하측에 구비되는 구동축(50)과 연결 설치될 수 있다. 이때, 상기 구동축(50)은 모터(motor; 60)와 연결 설치되어, 모터(60)의 회전력을 이용하여 서셉터 지지부(30) 및 서셉터(100)를 회전시키도록 구성될 수 있다. 나아가, 도면에는 도시되지 않았으나, 공정 챔버(10) 하측에 별도의 승강 스테이지를 구비하여, 공정 내용에 따라 서셉터 지지부(30) 및 서셉터(100)를 승강 가능하도록 구성하는 것도 가능하다.
한편, 본 발명에서는 서셉터(100)를 가열하기 위한 히터(40)를 구비할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 히터(40)는 서셉터(100)의 상면 하측에 설치되며, 서셉터(100) 상면의 온도를 균일하게 제어하도록 구성할 수 있다. 따라서, 증착 공정 단계에 따라 히터(heater; 40)를 제어하여, 서셉터(100) 상에서 증착 공정 등이 원활하게 진행될 수 있도록 공정 분위기를 조성할 수 있다.
한편, 가스 공급유닛(200)은 외부의 가스 공급원(미도시)과 연결되어 공정 챔버(10)의 내측 공간으로 공정 가스를 공급할 수 있다. 그리고, 가스 공급 유닛(200)은 제1 공정가스(G1)를 공급하는 제1 가스 공급유닛(210)과 제2 공정가스(G2)를 공급하는 제2 공정가스(G2)를 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 본 실시예에서는 유기금속 화합물을 이용하는 MOCVD를 구성하고 있는 바, 제1 공정가스(G1)는 5족 화합물을 포함하는 공정가스로 구성하고, 제2 공정가스(G2)는 3족 화합물을 포함하는 공정가스로 구성할 수 있다.
본 실시예에서는 제1 가스 공급유닛(210)은 암모니아(NH3) 소스를 포함하는 공정가스를 공급할 수 있고, 제2 가스 공급유닛(220)은 트리메틸갈륨(TMGa) 소스를 포함하는 공정 가스를 공급할 수 있도록 구성할 수 있다. 다만, 이는 일 실시예로서 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 공정 설계 및 공정 단계에 따라 다양한 종류의 가스를 공급할 수 있도록 구성하는 것도 물론 가능하다. 나아가, 가스 공급유닛(200)은 공정가스를 공급하는 제1, 제2 가스 공급유닛 이외에도 별도의 불활성 가스를 공급하기 위한 가스 공급라인(미도시)을 구비하는 것이 더욱 바람직하다.
전술한 바와 같이 구성되는 화학 기상증착장치(1)는, 서셉터(100)의 상면에 웨이퍼(W)가 안착되면, 가스 공급유닛(200)으로부터 각각의 공정가스가 서셉터(100) 방향으로 공급된다. 그리고, 웨이퍼(W)는 서셉터(100) 하측의 히터(40)에 의해 적정 온도로 가열되어, 각 공정가스가 웨이퍼(W) 상의 고온 환경에서 반응하면서 증착이 이루어지게 된다.
이러한 증착 공정시 서셉터(100)는 웨이퍼(W) 상의 공정가스가 균일하게 분포할 수 있도록, 모터(60)의 구동력을 이용하여 회전할 수 있다. 따라서, 서셉터(100) 상면의 복수개의 웨이퍼(W)는 모든 위치에서 균일한 조건에서 증착이 이루어지는 것이 가능하다.
다만, 서셉터가 고속으로 회전하면 각각의 웨이퍼는 서셉터 반경 방향 외측으로 원심력이 작용하게 된다. 따라서, 종래와 같이 서셉터의 상면이 수평을 이루는 경우, 웨이퍼가 외측 방향으로 밀려나면서 웨이퍼의 변형이 발생하거나 증착이 균일하게 이루어지지 못하는 문제가 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 도 1에 도시된 바와 같이 서셉터(100)의 상면이 중심 방향으로 하향 경사지도록 구성할 수 있다. 그리고, 서셉터(100) 상면 뿐 아니라 웨이퍼가 안착되는 안착부(110)의 저면 또한 서셉터(100) 회전 방향으로 하향 경사지도록 구성하여, 서셉터(100) 상면과 안착부(110)의 저면이 나란하게 형성할 수 있도록, 동일 또는 유사한 경사면을 형성하는 것이 바람직하다.
도 2는 도 1에서 웨이퍼에 작용하는 힘을 분석한 개략도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 서셉터(100)의 회전에 의해 발생되는 원심력(F)은 회전축과 수직 방향을 형성한다. 이때, 본 발명에서와 같이 서셉터(100)의 상면이 서셉터(100)의 중심 방향, 즉 회전축 방향으로 하향 경사지도록 형성되는 경우, 원심력 중 서셉터(100) 상면과 평행한 방향으로 웨이퍼(W)에 작용하는 힘(F1)의 크기는, 평행한 서셉터(100) 상면이 평행한 경우에 비하여 감소하게 된다. 또한, 원심력(F) 중 서셉터(100)의 상면과 수직 방향으로 작용하는 힘(F2)에 의해, 서셉터(100) 상면에 대한 웨이퍼의 수직 항력이 증가하는 바, 웨이퍼(W)와 서셉터(100) 상면 사이의 마찰력이 증가하게 된다. 이처럼, 본 발명에 의할 경우 회전 반경 외측으로 웨이퍼(W)에 작용하는 힘의 크기가 감소하게 되는 바, 원심력에 의해 발생할 수 있는 문제점을 최소화시키고, 웨이퍼(W) 상에 증착이 균일하게 이루어질 수 있는 환경을 제공할 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이 가스 공급유닛(200)은 서셉터(100) 방향으로 제1, 제2 공정가스를 공급한다. 이때, 서셉터(100) 상면의 각각의 웨이퍼 상에서 제1, 제2 공정가스가 균일하게 분포할 수 있도록 가스 공급유닛(200)을 형성하는 것이 바람직하다.
따라서, 종래의 경우는 서셉터의 상측에 샤워헤드 형태의 가스 공급유닛을 이용하는 것이 일반적이다. 구체적으로, 샤워헤드 내부에는 제1 공정가스 수용부 및 제2 공정가스 수용부가 층형 구조로 구비되며, 각각의 공정 가스 수용부는 복수개의 미세 튜브를 이용하여 샤워헤드 저면의 분사구로 연결된다. 이때, 서로 다른 층을 형성하는 각각의 수용부로부터 동일한 평면에 형성된 분사구로 다수개의 미세튜브를 연결하기 위해서는, 상측 수용부로부터 연결되는 미세튜브가 하측 수용부를 관통하여 상기 분사구에 연결되는 복잡한 구조를 갖을 수 밖에 없었다. 또한, 제1, 제2 공정가스는 인접 형성되는 분사구에 의해 각각 공정 챔버 내부로 분사되는 바, 서셉터에 도달하기 이전에 반응이 일어날 우려가 있었다. 따라서, 본 실시예에서는 제1, 제2 공정가스가 서로 상이한 구역에서 분사되며, 제조에 소요되는 비용 및 시간을 절감할 수 있는 가스 공급유닛을 이용하여 구성할 수 있다.
도 3은 도 1의 가스 공급유닛을 하부를 도시한 사시도이다. 본 실시예에 따른 가스 공급유닛(200)은, 각각 외부로 유입되는 제1, 제2 공정가스를 수용할 수 있는 수용부 및 이를 공정 챔버의 내측 공간으로 분사할 수 있는 복수개의 분사구를 갖는 구조로 구성될 수 있다. 그리고, 도면에 도시되지는 않았으나, 각각의 공정가스가 수용되는 공간이 고온의 공정 챔버 내측 공간과 열적으로 격리될 수 있도록, 상기 공정 챔버 내측과 인접한 위치에 냉각 유로를 구비할 수 있다.
구체적으로, 제1 가스 공급유닛(210)은 서셉터 상측에 설치되는 샤워헤드로 구성될 수 있다. 이때, 제1 가스 공급유닛(210)은 하면에 복수개의 제1 분사구(211)가 형성되어 서셉터 방향으로 제1 공정가스(G1)를 공급할 수 있다. 이때, 제1 분사구가 분포하는 영역은 상기 서셉터(100)의 상면과 대응되도록 형성되는 것이 바람직하다.
그리고, 제2 가스 공급유닛(220)은 서셉터의 외주를 따라 형성되어, 서셉터 외측으로부터 내측 방향으로 제2 공정가스(G2)를 공급하도록 구성할 수 있다. 일 예로, 제2 가스 공급유닛은 내주면에 복수개의 제2 분사구가 형성된 환형 구조의 모듈로 구성되어, 공정챔버 내벽에 삽입 설치될 수 있다.
이때, 제1 가스 공급유닛(210)의 제1 분사구(211)는 제1 공정가스(G1)를 서셉터(100) 상면에 수직 하향으로 분사하며, 제2 가스 공급유닛(220)의 제2 분사구(221)는 제2 공정가스(G2)를 서셉터 중심 방향으로 하향 경사지도록 분사하도록 구성되는 것이 바람직하다. 그리고, 서셉터(100)의 중심부분에는 공정 가스가 배출되는 배기구(120)가 형성되어, 가스 공급유닛을 통해 분사된 제1, 제2 공정가스가 서셉터(100) 중심으로 이동한 후 배기구(120)를 통해 외부로 배출되도록 구성될 수 있다.
본 실시예에 의할 경우, 제1 공정가스(G1)는 서셉터(100)의 상측으로부터 수직 방향에 근사하도록 이동한 후 서셉터(100) 중심 방향으로 배기가 이루어지고, 제2 공정가스(G2)는 서셉터(100) 주변으로부터 배기구 방향으로 하향 경사진 서셉터(100) 상면을 따라 중심 방향으로 이동한 후 배기구를 통해 하측으로 배기가 이루어질 수 있다. 즉, 제1, 제2 공정가스는 서로 다른 영역으로부터 분사되어 서로 상이한 유로를 따라 진행한 후, 서셉터(100)의 상면에서 만나 반응이 이루어진다. 따라서, 제1, 제2 공정가스가 미리 반응하는 문제를 개선할 수 있으며, 제조 공정 또한 단순화 시킬 수 있는 장점이 있다.
여기서, 제1 가스 공급유닛(210)의 제1 분사구(211)는 배기구(120)가 상측에 해당하는 중심부 보다, 외측에 위치할 수 있도록 밀집 분포되도록 구성하는 것이 바람직하다. 제1 가스 공급유닛(210)의 제1 분사구(211)를 통해 분사되는 제1 공정가스(G1)는 서셉터(100) 상면으로 수직 하향 이동한 후 다시 서셉터(100) 상면을 따라 중심 방향으로 이동하여 배기되는 바, 적은 양의 제1 공정가스(G1)를 이용하여 높은 반응 수율을 얻을 수 있다.
또한, 제2 가스 공급유닛(220)의 제2 분사구(221)는 서셉터(100)의 상면의 경사도와 유사하거나 약간 큰 경사각을 갖도록 제2 공정가스(G2)를 분사하는 것이 바람직하다. 이 경우, 제2 가스 공급유닛(220)으로부터 분사되는 제2 공정가스(G2)는 내측 공간을 부유하지 않고 서셉터(100) 상면을 따라 이동하게 되는 바, 적은 양의 제2 공정가스(G2)를 이용하여 높은 반응 수율을 얻을 수 있다.
이상에서는, 본 실시예에서 이용하는 가스 공급유닛(200)에 대하여 설명하였으나, 본 발명이 이러한 가스 공급유닛(200)에 한정되는 것은 아니다. 전술한 예는 제작 용이성 및 공정가스간의 사전 반응을 방지하기 위하여 본 발명의 서셉터의 형상에 최적화시킨 일 예에 불과하며, 본 발명은 전술한 종래의 샤워헤드 형태의 가스 공급유닛은 물론 다른 형태의 가스 공급유닛을 이용하여 구성하는 것도 물론 가능하다.
도 4는 도 1의 서셉터의 상면을 도시한 정면도이고, 도 5는 도 4의 I-I` 방향으로 절단한 안착부의 단면을 도시한 단면도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 화학 기상증착장치(1)의 서셉터(100) 상면은 서셉터(100)의 중심 방향으로 하향 경사지도록 형성되는 만곡면의 형태를 이루도록 구성될 수 있다. 즉, 서셉터(100) 상면이 깔대기와 같이 뒤집어진 원뿔대의 옆면 형상으로 구성되며, 그 중심에는 배기구(120)가 형성될 수 있다.
그리고, 서셉터(100) 상면에는 웨이퍼가 안착되는 공간을 형성하는 복수개의 안착부(110)가 단차 형성된다. 상기 안착부(110)의 저면은 웨이퍼(W)의 평탄도를 유지할 수 있도록 평면으로 구성되는 것이 바람직하다.
즉, 서셉터(100)의 상면은 만곡면을 이루는 것에 비해 상기 안착부(110)의 저면은 평면을 이루도록 형성된다. 이 경우, 도 5에 도시된 바와 같이, 안착부(110)의 깊이가 위치에 따라 상이하게 형성되는 바, 하나의 웨이퍼(W)에서도 위치에 따라 서셉터(100) 상면과의 거리 차이가 상이하게 형성된다.
이 경우, 서셉터(100)의 상면의 경사도가 충분히 완만하게 형성되거나, 작은 크기의 웨이퍼(W)를 증착하는 경우, 이러한 안착부의 위치별 깊이 차이가 웨이퍼 증착 품질에 영향을 미치지 않을 수 있다. 다만, 서셉터(100) 상면의 경사도가 크거나, 큰 크기의 웨이퍼(W)에 대하여 증착 공정을 진행하는 경우에는, 이러한 안착부의 위치에 따른 깊이 차이가 웨이퍼의 위치별 증착 품질에 영향을 미칠 수 있다. 특히, 본 실시예와 같이 제2 공정가스(G2)가 서셉터(100)의 외측으로부터 서셉터(100)의 상면을 타고 진행하도록 가스 공급유닛(200)을 구성하는 경우, 상면으로부터 깊은 위치에 위치하는 웨이퍼의 주면은 중심부에 비하여 증착 높이가 낮게 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명은 큰 크기의 웨이퍼 증착 공정시에도 사용될 수 있는 개량된 서셉터(100) 상면 구조를 이용하여 구성될 수도 있다. 도 6은 다른 실시예의 서셉터(100) 상면을 도시한 정면이다. 도 6의 서셉터(100) 상면 또한 중심 방향으로 하향 경사지도록 구성된다. 다만, 도 4에서는 서셉터(100) 상면이 만곡면 형상으로 구성된 것에 비해, 도 6에서는 서셉터(100) 상면이 동일한 경사도를 갖는 복수개의 평면이 원주 방향으로 서로 인접하여 형성되도록 구성될 수 있다. 그리고, 웨이퍼(W)가 안착되는 안착부(110)는 서셉터(100) 상면으로부터 단차 형성되며, 평면의 저면을 갖도록 구성될 수 있다. 즉, 도 6의 경우 서셉터(100)의 상면 및 안착부(110)의 저면이 모두 평면으로 이루어지는 바, 안착부는 모든 위치에서 서셉터(100)의 상면으로부터 동일한 깊이를 갖도록 구성되는 것이 가능하다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 화학 기상증착장치는 서셉터 회전시 웨이퍼에 작용하는 원심력에 의한 문제를 개선할 수 있을 뿐만 아니라, 서셉터가 회전하지 않은 화학 기상 증착장치의 경우에도 단순한 구조의 가스 공급유닛을 적용할 수 있는 구성할 수 있는 장점이 있다. 이러한 특징에 대하여, 앞선 두 가지의 실시예를 들어 구체적으로 설명하였으나, 본 발명이 전술한 두 가지 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 이용하여 다양하게 변형 실시하는 것도 물론 가능함을 밝혀둔다.

Claims (10)

  1. 공정 챔버;
    상기 공정 챔버의 내측에 설치되고, 상면이 내측 방향으로 하향 경사면을 형성하는 서셉터;
    상기 서셉터의 상측에서 하향으로 제1 공정가스를 분사하는 제1 가스 공급유닛;
    상기 서셉터의 외주를 따라 설치되며, 상기 서셉터의 외측으로부터 상기 서셉터의 내측으로 제2 공정가스를 분사하는 제2 가스공급유닛; 그리고,
    상기 서셉터의 중심부에 형성되는 배기구를 포함하고,
    제2 공정가스는 상기 배기구 방향으로 하향 경사진 상기 서셉터의 상면을 따라 이동하여 상기 배기구를 통해 하측으로 배기되는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 서셉터의 상면은 중심 방향으로 일정한 경사도를 갖는 만곡면으로 구성되는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 서셉터의 상면은 중심 방향으로 하향 경사지는 복수개의 평면이 원주 방향으로 서로 인접하여 형성되는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 서셉터의 상면에는 복수개의 웨이퍼가 안착될 수 있도록 단차 형성되는 복수개의 안착부가 형성되고, 상기 안착부의 저면은 상기 서셉터의 상면과 대응되도록 상기 서셉터 내측 방향으로 하향 경사면을 형성하는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 서셉터는 중심축을 따라 회전 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 가스 공급유닛은 하면에 복수개의 제1 분사구가 형성되는 샤워헤드로 구성되고, 제2 가스 공급유닛은 상기 공정 챔버 내벽에 환형으로 삽입 설치되며 내주면을 따라 제2 분사구가 형성되는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
KR1020100036569A 2010-04-20 2010-04-20 화학기상증착장치 KR101232908B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100036569A KR101232908B1 (ko) 2010-04-20 2010-04-20 화학기상증착장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100036569A KR101232908B1 (ko) 2010-04-20 2010-04-20 화학기상증착장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110116897A KR20110116897A (ko) 2011-10-26
KR101232908B1 true KR101232908B1 (ko) 2013-02-13

Family

ID=45031114

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100036569A KR101232908B1 (ko) 2010-04-20 2010-04-20 화학기상증착장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101232908B1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10490437B2 (en) 2015-04-07 2019-11-26 Sumco Corporation Susceptor, vapor deposition apparatus, vapor deposition method and epitaxial silicon wafer
JP6485327B2 (ja) * 2015-04-07 2019-03-20 株式会社Sumco サセプタ、気相成長装置および気相成長方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100703214B1 (ko) * 2006-01-02 2007-04-09 삼성전기주식회사 유성형 화학 기상 증착 장치
KR20090071003A (ko) * 2007-12-27 2009-07-01 주식회사 케이씨텍 원자층 증착 장치

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100703214B1 (ko) * 2006-01-02 2007-04-09 삼성전기주식회사 유성형 화학 기상 증착 장치
KR20090071003A (ko) * 2007-12-27 2009-07-01 주식회사 케이씨텍 원자층 증착 장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110116897A (ko) 2011-10-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100996210B1 (ko) 가스 분사 유닛 및 이를 이용한 박막 증착 장치 및 방법
US9732424B2 (en) Gas injection apparatus and substrate processing apparatus using same
US10145012B2 (en) Substrate processing apparatus and substrate processing method
KR102014279B1 (ko) 기판 처리 장치
US6656284B1 (en) Semiconductor device manufacturing apparatus having rotatable gas injector and thin film deposition method using the same
US8815711B2 (en) Manufacturing apparatus and method for semiconductor device and cleaning method of manufacturing apparatus for semiconductor
US8821641B2 (en) Nozzle unit, and apparatus and method for treating substrate with the same
TW201729256A (zh) 基板處理裝置以及使用該裝置的基板處理方法
KR101232908B1 (ko) 화학기상증착장치
KR101139692B1 (ko) 화학기상증착장치
KR20110117417A (ko) 화학기상증착장치용 서셉터 및 이를 구비하는 화학기상증착장치
US20150093883A1 (en) Manufacturing apparatus for semiconductor device and manufacturing method for semiconductor device
KR101493250B1 (ko) 원자층 박막 증착장비
KR101243876B1 (ko) 기판 처리 장치
KR20100044517A (ko) 플라즈마 처리장치
US8377206B2 (en) Apparatus and method of forming semiconductor devices
KR102104799B1 (ko) 대용량 cvd 장치
KR101135083B1 (ko) 박막 증착 장치 및 방법
KR102349006B1 (ko) 박막 증착 장치
KR20070038206A (ko) 가스 분사 장치
KR101473403B1 (ko) 샤워헤드 어셈블리 및 이를 갖는 화학기상 증착장치
KR20190119386A (ko) 기판처리장치
KR20120081772A (ko) 가스 공급 장치, 가스 공급 방법 및 이를 구비하는 기판 처리 장치
KR101297344B1 (ko) 화학기상증착장치 및 화학기상증착장치의 가스공급유닛
KR102439592B1 (ko) 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법, 및 기록매체

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
LAPS Lapse due to unpaid annual fee