KR101322596B1 - 유기금속화학증착 반응기 - Google Patents
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Abstract
대형화가 가능하고, 또한 기판에 고른 막질을 형성할 수 있는 유기금속화학증착 반응기가 개시된다. 이러한 유기금속화학증착 반응기는 반응기 몸체, 리드 어셈블리, 서셉터, 가스 가이드 부재 및 가열 부재를 포함한다. 상기 반응기 몸체는 바닥벽과 측벽을 포함한다. 상기 리드 어셈블리는 상기 반응기 몸체의 측벽과 체결되어 상기 반응기 몸체의 상부를 커버한다. 상기 서셉터는 상기 반응기 몸체 내에 배치되고, 피처리 기판을 지지하며, 중앙부에 배기구가 형성된다. 상기 가스 가이드 부재는, 가스를 상기 반응기 몸체의 측부로부터 상기 반응기 몸체의 중앙부를 향해 가이드한다. 상기 가열 부재는 상기 서셉터를 히팅한다.
Description
본 발명은 화학증착 반응기에 관한 것으로, 보다 상세히 유기금속화학증착 반응기에 관한 것이다.
다양한 산업분야에서 고효율의 발광다이오드(LED)가 점차 사용됨에 따라서, 품질이나 성능의 저하 없이 대량으로 생산할 수 있는 장비가 요구되고 있다. 이러한 발광 다이오드의 제조에 유기금속증착 반응기가 널리 사용된다.
유기금속증착(MOCVD: Metal Organic Chemical Vapor Deposition) 반응기는 3족알킬(유기금속원료가스) 및 5족 원료가스를 고순도 캐리어 가스와의 혼합가스를 반응실내에 공급하여 가열된 기판 위에서 열 분해하여 화합물 반도체 결정을 성장시키는 장치이다.
이러한 유기금속증착 반응기는 서셉터에 기판을 장착하여 상부로부터 가스를 주입하여 기판 상부에 반도체 결정을 성장시킨다.
대한민국 등록특허 722592호에 의한 유기금속증착 반응기는 가스 주입을 위하여, 노즐이 챔버 중앙에 위치한다. 이러한 노즐 타입의 반응기는 가스의 흐름으로 인하여, 좁은 가스 주입구에서 넓은 에지(Edge)에 형성된 배기구까지 점진적인 두께감소가 발생하며, 이는 주입구에서의 가까운 곳에서 농도가 높은 가스의 반응이 먼저 발생함과, 에지로 가면서 범위가 넓어진다는 이중적인 단점이 발생한다. 즉, 가스주입노즐에서부터 거리가 멀수록 성장효율(growth efficiency)이 떨어진다. 더욱이, 배기되는 챔버 외벽에 반응가스들의 많은 소모가 발생되고 차가운 벽(Cold wall)인 챔버 외벽은 공정에 악영향을 발생시킨다.
한편, 미국 공개특허 2006/0021574에 의한 유기금속증착 반응기는 기판 상에 고른 가스 분사를 위하여 샤워헤드 타입의 유기금속증착 반응기가 개발되었다. 이러한 샤워헤드 타입의 유기금속증착 반응기는 위와 같은 문제점은 해결할 수 있다. 그러나, 이러한 샤워헤드 타입의 반응기는 구조가 복잡하고 가공이 난해하며 이로 인한 제품 가격이 향상될 뿐만 아니라 열에 대한 팽창을 방지하기 위해 사용하는 냉각수의 누수 위험이 존재하고 공정후 샤워헤드 표면에 증착이 심하여 매번 공정수행 때마다 공정조건과 결과의 변화가 심하다. 이는 대형화가 되는 시점에 위의 모든 문제가 더 심각해 질 수 있다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 대형화가 가능하고, 또한 기판에 고른 막질을 형성할 수 있는 유기금속증착 반응기를 제공하는 것이다.
이러한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 예시적인 일 실시예에 의한 유기금속화학증착 반응기는 반응기 몸체, 리드 어셈블리, 서셉터, 가스 가이드 부재 및 가열 부재를 포함한다. 상기 반응기 몸체는 바닥벽과 측벽을 포함한다. 상기 리드 어셈블리는 상기 반응기 몸체의 측벽과 체결되어 상기 반응기 몸체의 상부를 커버한다. 상기 서셉터는 상기 반응기 몸체 내에 배치되고, 피처리 기판을 지지하며, 중앙부에 배기구가 형성된다. 상기 가스 가이드 부재는, 가스를 상기 반응기 몸체의 측부로부터 상기 반응기 몸체의 중앙부를 향해 가이드한다. 상기 가열 부재는 상기 서셉터를 히팅한다.
예컨대, 가스 가이드 부재는 상기 반응기 몸체의 측벽에 이웃하게 배치되고, 상기 측벽에 이웃하게 배치된 실린더부 및 상기 실린더부로부터 상기 반응기 몸체의 중앙부를 향해서 연장된 커버부를 포함할 수 있다.
이때, 상기 가스 가이드 부재의 상기 실린더부는 동심원으로 배열된 다수의 실린더를 포함하고, 상기 다수의 실린더는 중앙으로부터 외측 방향으로 상기 반응기 몸체의 상기 바닥벽으로부터의 높이가 증가하며, 상기 가이드 부재의 상기 커버부는 상기 다수의 실린더의 상단에서 각각 연장된 다수의 커버를 포함하여, 상기 다수의 실린더 및 다수의 커버 사이의 공간으로 상기 가스를 가이드할 수 있다.
한편, 상기 유기금속화학증착 반응기는 링형상의 몸체를 포함하는 분배기를 더 포함하고, 상기 몸체는 상기 다수의 실린더의 하부가 삽입될 수 있도록, 동심원으로 형성된 다수의 그루브, 및 상기 다수의 실린더 사이의 공간으로 가스를 주입할 수 있도록, 상기 그루브 사이에 가스 주입홀을 포함할 수 있다.
한편, 상기 커버부의 상기 다수의 커버는 상기 다수의 실린더와 예각을 이루어, 분사되는 가스를 상기 기판으로 유도할 수 있다.
이때, 상기 예각의 크기는, 동심원상에서 외측으로 갈수록 감소할 수 있다.
한편, 상기 가스 가이드 부재는 용융 석영으로 형성될 수 있다.
한편, 상기 다수의 실린더 각각은 내부를 통해서 냉매가 흐르는 냉매유로가 형성될 수 있다.
한편, 상기 리드 어셈블리는, 상기 서셉터 상부에 배치되는 탑 커버를 포함할 수 있다.
이때, 상기 탑 커버는, 중심부의 두께가 단부의 두께와 같거나, 중심부의 두께가 단부의 두께보다 크거나, 중심부의 두께가 단부의 두께보다 작도록 형성될 수 있다.
한편, 상기 탑 커버는 용융 석용 또는 질화붕소를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 유기금속화학증착 반응기는. 가스를 상기 반응기 몸체의 측부로부터 상기 반응기 몸체의 중앙부를 향해 가이드하는 가스 가이드 부재를 포함한다. 따라서, 균일한 막질 형성이 가능하다. 가스가 중앙부에서 측부로 흘러나가는 경우에는 외측으로 흐를수록 커버하는 면적이 증가하므로 밀도가 희박해지는데, 더욱이 중앙부에서 먼저 공정이 진행되어 가스의 밀도가 더욱 희박해진다. 그러나, 가스를 반응기 외측으로부터 중앙부로 유입하면, 외측 먼저 공정이 진행되어 가스의 밀도가 희박해지는 대신 중앙부로 집중되므로 이를 상쇄함으로써 균일한 막질형성이 가능해진다. 더욱이, 가스 배출을 서셉터에 중앙부에 형성된다. 따라서, 가스들이 서셉터를 향해 흐름으로써, 적은 가스량으로 보다 용이하게 막질이 형성될 수 있다.
또한, 상기 가스 가이드 부재의 상기 실린더부는 동심원으로 배열된 다수의 실린더를 포함하고, 상기 다수의 실린더는 중앙으로부터 외측 방향으로 상기 반응기 몸체의 상기 바닥벽으로부터의 높이가 증가하며, 상기 가이드 부재의 상기 커버부는 상기 다수의 실린더의 상단에서 각각 연장된 다수의 커버를 포함하여, 상기 다수의 실린더 및 다수의 커버 사이의 공간으로 상기 가스를 가이드한다. 따라서, 종래의 샤워헤드에 비해서 매우 용이하게 제조할 수 있으며, 이로 인해 유기금속화학증착 반응기의 가격 경쟁력을 확보할 수 있다.
또한, 상기 커버부의 상기 다수의 커버는 상기 다수의 실린더와 예각을 이루도록 형성하거나 더욱이, 상기 예각의 크기가 동심원상에서 외측으로 갈수록 증가하도록 형성하는 경우, 보다 용이하게 분사되는 가스를 상기 기판으로 유도할 수 있다.
또한, 다수의 실린더 각각은 내부를 통해서 냉매가 흐르는 냉매유로가 형성되는 경우, 가스 가이드 부재가 고온으로 상승되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 탑 커버는, 중심부의 두께가 단부의 두께와 같거나, 중심부의 두께가 단부의 두께보다 크거나, 중심부의 두께가 단부의 두께보다 작도록 형성되어, 당해 공정에 적합한 탑 커버를 선택할 수 있다.
도 1은 본 발명의 예시적인 일 실시예에 의한 유기금속화학증착 반응기의 개략적인 단면도이다.
도 2는 도 1에서 도시된 A부분의 확대도이다.
도 3은 본 발명의 효과를 설명하기 위한 도면으로서, 도 1에서 도시된 서셉터의 평면도이다.
도 4는 도 1에서 도시된 가스 가이드 부재의 부분절개 사시도이다.
도 5는 도 1에서 도시된 분배기의 사시도이다.
도 6은 도 5에서 도시된 분배기의 부분절개 사시도이다.
도 7은 본 발명의 예시적인 다른 실시예에 의한 유기금속화학증착 반응기의 가스 가이드 부재의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 예시적인 또 다른 실시예에 의한 유기금속화학증착 반응기의 가스 가이드 부재의 사시도이다.
도 9는 본 발명의 예시적인 또 다른 실시예에 의한 유기금속화학증착 반응기의 가스 가이드 부재의 사시도이다.
도 10은 본 발명의 예시적인 또 다른 실시예에 의한 유기금속화학증착 반응기의 탑 커버의 단면도이다.
도 11은 본 발명의 예시적인 또 다른 실시예에 의한 유기금속화학증착 반응기의 탑 커버의 단면도이다.
도 12는 본 발명에 의한 유기금속화학증착 반응기의 서셉터에 의한 효과를 설명하기 위한 개념도이다.
도 13은 도 12와 비교를 위한 비교예에 의한 유기금속화학증착 반응기의 서셉터에 의한 효과를 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 도 1에서 도시된 A부분의 확대도이다.
도 3은 본 발명의 효과를 설명하기 위한 도면으로서, 도 1에서 도시된 서셉터의 평면도이다.
도 4는 도 1에서 도시된 가스 가이드 부재의 부분절개 사시도이다.
도 5는 도 1에서 도시된 분배기의 사시도이다.
도 6은 도 5에서 도시된 분배기의 부분절개 사시도이다.
도 7은 본 발명의 예시적인 다른 실시예에 의한 유기금속화학증착 반응기의 가스 가이드 부재의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 예시적인 또 다른 실시예에 의한 유기금속화학증착 반응기의 가스 가이드 부재의 사시도이다.
도 9는 본 발명의 예시적인 또 다른 실시예에 의한 유기금속화학증착 반응기의 가스 가이드 부재의 사시도이다.
도 10은 본 발명의 예시적인 또 다른 실시예에 의한 유기금속화학증착 반응기의 탑 커버의 단면도이다.
도 11은 본 발명의 예시적인 또 다른 실시예에 의한 유기금속화학증착 반응기의 탑 커버의 단면도이다.
도 12는 본 발명에 의한 유기금속화학증착 반응기의 서셉터에 의한 효과를 설명하기 위한 개념도이다.
도 13은 도 12와 비교를 위한 비교예에 의한 유기금속화학증착 반응기의 서셉터에 의한 효과를 설명하기 위한 개념도이다.
상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명은 하기의 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구현될 수도 있다. 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 보다 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 기술적 사상과 특징이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공된다. 도면들에 있어서, 각 장치 또는 막(층) 및 영역들의 두께는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 과장되게 도시되었으며, 또한 각 장치는 본 명세서에서 설명되지 아니한 다양한 부가 장치들을 구비할 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 예시적인 일 실시예에 의한 유기금속화학증착 반응기의 개략적인 단면도이고, 도 2는 도 1에서 도시된 A부분의 확대도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 예시적인 일 실시예에 의한 유기금속화학증착 반응기(100)는 반응기 몸체(110), 리드 어셈블리(120), 서셉터(130), 가스 가이드 부재(140) 및 가열 부재(150)를 포함한다.
상기 반응기 몸체(110)는 바닥벽(112)과 측벽(111)을 포함한다. 예컨대, 상기 반응기 몸체(110)는 원통형의 실린더 형상으로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 바닥벽(112)은 원형의 디스크 형상으로 형성될 수 있으며, 상기 측벽(111)은 실린더의 측면의 형상으로 형성될 수 있다. 상기 바닥벽(112) 및 측벽(111)에는 각각 상기 반응기 몸체(110)를 냉각하기 위한 냉매 유로(112a, 111a)가 형성될 수 있다.
상기 리드 어셈블리(120)는 상기 반응기 몸체(110)의 측벽(111)과 체결되어 상기 반응기 몸체(110)의 상부를 커버한다. 예컨대, 상기 반응기 몸체(110)가 원통형의 실린더 형상으로 형성되는 경우, 상기 리드 어셈블리(120)는 원판의 디스크 형상을 형성될 수 있다. 상기 리드 어셈블리(120)는, 상기 리드 어셈블리(120)의 냉각을 위해서 냉매 유로(121)를 포함할 수 있다.
한편, 상기 반응기 몸체(110)의 측벽(111) 상부 및 상기 리드 어셈블리(120)의 단부는 홈이 형성되고, 상기 홈에 오링(122)이 배치되어 상기 반응기 몸체(110)를 실링할 수 있다. 상기 리드 어셈블리(120)는 상기 서셉터(130) 상부에 배치되는 탑 커버(160)를 포함할 수 있다. 예컨대 한편, 상기 탑 커버(160)는 용융 석용 또는 질화붕소를 포함할 수 있다.
또한, 상기 측벽(111)의 내측 단턱에는 탑 가이드(190)가 배치되어 상기 측벽(111)과 상기 가스 가이드 부재(140)의 최외측 실린더 사이에 형성되는 가스 유로(GP1)를 형성하여 가스(G)를 상기 서셉터(130)에 배치된 피처리 기판(S)으로 유도할 수 있다.
상기 서셉터(130)는 상기 반응기 몸체(110) 내에 배치되고, 피처리 기판(S)을 지지한다. 상기 서셉터(130)는 예컨대 원판형상으로, 둘레를 따라서 다수의 피처리 기판(S)이 배치될 수 있다. 또한 상기 서셉터(130)는 중앙부에 배기구(131)가 형성된다.
상기 서셉터(130)는 서셉터 지지대(132)에 의해 지지된다. 상기 서셉터 지지대(132)는 파이프 형상으로서, 상기 배기구(131)와 연결되도록 상기 서셉터(130)의 하부의 중앙으로부터 연장된다.
한편, 상기 서셉터 지지대(132)는 페로 실(ferro seal, 180)에 의해 회전가능하도록 결합된다. 따라서, 상기 서셉터(130)는 서셉터 회전방향(R)을 따라서 회전가능하도록 구성될 수 있다. 따라서, 상기 서셉터(130)에 의해 지지되는 피처리 기판(S)은 상기 서셉터 회전방향(R)을 따라 일정 속도로 공전하도록 구성된다.
또한, 도시되지는 않았으나, 상기 서셉터(130)는 기판 회전장치(도시안됨)가 형성되어 상기 피처리 기판(S)을 기판 회전방향(SR)을 따라서 일정 속도로 자전하도록 회전시킬 수 있다. 이와 같이, 피처리 기판(S)을 자전 및 공전시킴으로써, 보다 상기 피처리 기판(S) 상부에 보다 균일한 막질을 형성할 수 있다.
상기 가스 가이드 부재(140)는, 가스(G)를 상기 반응기 몸체(110)의 측부로부터 상기 반응기 몸체(110)의 중앙부를 향해 가이드한다. 이렇게 가이드된 가스(G)는 또한 상기 서셉터(130)의 중앙부에 형성된 배기구(131)를 통해서 배출된다. 이와 같이, 반응기 몸체(110)의 측부로부터 가스를 주입하고, 서셉터(130)의 중앙부를 통해서 가스(G)를 배출하는 경우, 소량의 가스를 이용하여, 상기 피처리 기판(S)에 보다 균일한 막질을 형성할 수 있다. 이하, 도 3, 도 12 및 도 13을 참조로, 보다 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 효과를 설명하기 위한 도면으로서, 도 1에서 도시된 서셉터의 평면도이다. 도 12는 본 발명에 의한 유기금속화학증착 반응기의 서셉터에 의한 효과를 설명하기 위한 개념도이고, 도 13은 도 12와 비교를 위한 비교예에 의한 유기금속화학증착 반응기의 서셉터에 의한 효과를 설명하기 위한 개념도이다.
먼저 도 3을 참조하면, 가스(G)는 서셉터(130)의 에지 방향에서 분사되어 서셉터(130)의 중앙부로 흐르게 된다. 한편, 가스(G)는 최초 접하는 분위 먼저 막공정이 진행된다. 따라서, 공정이 진행됨에 따라서 가스(G)의 밀도는 희박해지지만, 에지방향에서 커버하는 면적이 좁으므로, 공정에 따라 희박해지는 가스(G)의 밀도를 상쇄할 수 있게 된다. 따라서, 균일한 박막형성이 가능하다.
또한, 도 12 및 도 13을 참조하면, 본 발명의 예시적인 일 실시예에 의한 유기금속화학증착 반응기(도 12)에서는, 외부의 펌프(도시안됨)에서 서셉터(130) 중앙부에 형성된 배기구(131)를 통해 석션(suction)이 진행되어 가스(G)가 서셉터(130)를 향해서 흐르게 된다. 따라서, 상대적으로 소량의 가스를 이용하여 피처리 기판(S) 상에 박막형성이 가능하다.
이에 반하여, 비교예에 의한 유기금속화학증착 반응기(도 13)에서는, 외부의 펌프(도시안됨)에서 서셉터(130)와 반대방향에 형성된 배기구(131)를 통해서 석션이 진행되어 가스(G)가 서셉터(130)의 반대방향을 향해서 흐르게 된다. 따라서, 피처리 기판(S)에 박막을 형성하기 위해서 상대적으로 많은 양의 가스를 필요로 하게 된다.
다시 도 1을 참조하면, 상기 가열 부재(150)는 상기 서셉터(130)를 히팅한다. 예컨대, 상기 가열 부재(150)는 상기 서셉터(130)의 하부에 배치되어 상기 서셉터(130)를 가열할 수 있다. 예컨대, 상기 가열 부재(150)는 RF 코일로 형성될 수 있다.
도 4는 도 1에서 도시된 가스 가이드 부재의 부분절개 사시도이다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 가스 가이드 부재(130)는 상기 반응기 몸체(110)의 상기 측벽(111)에 이웃하게 배치되고, 상기 측벽(111)에 이웃하게 배치된 실린더부(141) 및 상기 실린더부(141)로부터 상기 반응기 몸체(110)의 중앙부를 향해서 연장된 커버부(142)를 포함할 수 있다. 상기 실린더부(141)를 구성하는 다수의 실린더 및 상기 커버부(142)를 구성하는 다수의 커버는 각각 일체로 형성될 수 있다.
이때, 상기 가스 가이드 부재(140)의 상기 실린더부(141)는 동심원으로 배열된 다수의 실린더를 포함하고, 상기 다수의 실린더는 중심으로부터 외측 방향으로 상기 반응기 몸체(110)의 상기 바닥벽(112)으로부터의 높이가 증가하며, 상기 가이드 부재(140)의 상기 커버부(142)는 상기 다수의 실린더의 상단에서 각각 연장된 다수의 커버를 포함하여, 상기 다수의 실린더 및 다수의 커버 사이의 공간으로 상기 가스를 가이드할 수 있다.
예컨대, 상기 가스 가이드 부재(140)는 서로 동심원으로 배열된 3개의 실린더를 포함한다. 또한 상기 실린더의 높이는 내측에 위치할수록 작아진다. 따라서, 상기 3개의 실린더의 단부에서 중심방향으로 연장된 3개의 커버는 서로 이격될 수 있다. 이러한 구조를 통해서 3개의 가스 유로(GP)가 형성될 수 있다.
즉, 상기 반응기 몸체(110)의 상기 측벽(111)과 최외곽의 실린더 사이에 제1 가스 유로(GP1)가 형성되고, 상기 최외곽의 실린더와 가운데 실린더 사이에 제2 가스 유로(GP2)가 형성되고, 상기 가운데 실린더와 상기 최내측의 실린더 사이에 제3 가스 유로(GP3)가 형성된다. 이렇게 형성된 가스 유로(G)를 통해서 공정에 필요한 가스가 주입될 수 있다.
예컨대, 상기 제1 가스 유로(GP1)를 통해서, 수소와 같은 캐리어 가스가 주입될 수 있으며, 상기 제2 가스 유로(GP2)를 통해서, 3족 알킬(유기금속원료가스) 가스가 주입될 수 있으며, 상기 제3 가스 유로(GP2)를 통해서 5족 원료가스가 주입될 수 있다. 이렇게 주입된 가스들은 유기금속화학증착 반응기(100)의 반응기 몸체(110) 내로 공급되어 상기 가열 부재(150)에 의해 가열된 피처리 기판(S) 위에서 열 분해되어 반도체 결정이 성장하게 된다.
이러한 가스 가이드 부재(130)는 상기 반응기 몸체(110)의 바닥면에 그루브(도시안됨)를 형성하고, 이러한 그루브(도시안됨)에 삽입되어 고정될 수도 있으나, 도 1에서 도시된 바와 같이 분배기(170)에 고정될 수 있다.
한편, 한편, 상기 가스 가이드 부재(130)는 용융 석영으로 형성될 수 있다.
도 5는 도 1에서 도시된 분배기의 사시도이고, 도 6은 도 5에서 도시된 분배기의 부분절개 사시도이다.
도 1, 도2, 도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 예시적인 일 실시예에 의한 유기금속화학증착 반응기(100)는 분배기(170)를 더 포함할 수 있다. 상기 분배기(170)는 링형상의 몸체로 형성된다. 상기 분배기(170)에는 상기 가스 가이드 부재(140)의 실린더부(141)의 하부가 삽입될 수 있도록 다수의 그루브(171)가 동심원으로 형성된다. 또한, 상기 분배기(170)에는 가스 주입홀(172)이 형성된다. 상기 가스 주입홀(172)은 동심원으로 형성된 상기 그루브들(171) 사이에 형성되어, 상기 가스 주입홀(172)을 통해서 주입된 가스는 상기 가스 유로(GP1)로 유입될 수 있다.
도 7은 본 발명의 예시적인 다른 실시예에 의한 유기금속화학증착 반응기의 가스 가이드 부재의 사시도이다. 도 7에서 도시된 유기금속화학증착 반응기는 도 1에서 도시된 유기금속화학증착 반응기(100)와 가스 가이드 부재를 제외하면 실질적으로 동일하다. 따라서, 중복되는 설명은 생략한다.
도 7을 참조하면, 본 실시예에 의한 가스 가이드 부재(140)는 실린더부(141)과 커버부(142)를 포함한다. 도 7에서는 하나의 실린더 및 하나의 커버만을 도시하였으나, 도 1과 같이 다수로 형성될 수 있다.
상기 실린더부(141)를 구성하는 다수의 실린더 및 상기 커버부(142)를 구성하는 다수의 커버는 별개로 형성되어 결합될 수 있다. 이 경우, 앞선 실시예에의 일체형의 경우보다 용이하게 제조할 수 있다.
도 8은 본 발명의 예시적인 또 다른 실시예에 의한 유기금속화학증착 반응기의 가스 가이드 부재의 사시도이다. 도 8에서 도시된 유기금속화학증착 반응기는 도 1에서 도시된 유기금속화학증착 반응기(100)와 가스 가이드 부재를 제외하면 실질적으로 동일하다. 따라서, 중복되는 설명은 생략한다.
도 8을 참조하면, 본 실시예에 의한 가스 가이드 부재(140)는 실린더부(141)과 커버부(142)를 포함한다. 상기 실린더부(141)과 커버부(142)는 일체로 형성될 수도 있고, 앞선 실시예에서와 같이 별개로 형성되어 결합될 수도 있다.
상기 실린더부(141)를 구성하는 다수의 실린더와 상기 커버부(142)를 구성하는 다수의 커버 각각은 예각(θ1,θ2,θ3)을 이루도록 결합될 수 있다. 이와 같이 상기 커버부(142)를 구성하는 다수의 커버 각각은 예각(θ1,θ2,θ3)을 이루도록 결합되는 경우, 가스 분사의 방향을 상기 서셉터(130)의 피처리 기판(S)을 향하게 하여, 상대적으로 적은 양의 가스를 이용하여 박막을 형성할 수 있다.
한편, 상기 예각(θ1,θ2,θ3)은 서로 동일할 수도 있으며, 이와 다르게 상기 예각(θ1,θ2,θ3)의 크기는, 동심원상에서 외측으로 갈수록 감소할 수 있다. 즉, 가장 내측의 예각(θ1)이 가운데의 예각(θ2) 보다 크고, 상기 가운데의 예각(θ2)은 가장 외측의 예각(θ3) 보다 크다. 이와 같이, 예각(θ1,θ2,θ3)의 크기는, 동심원상에서 외측으로 갈수록 감소하도록 상기 가스 가이드 부재(140)를 형성하는 경우, 상기 가스 가이드 부재(140)의 분사구의 두께가 감소하게 되어 보다 강하게 가스를 분출할 수 있다.
도 9는 본 발명의 예시적인 또 다른 실시예에 의한 유기금속화학증착 반응기의 가스 가이드 부재의 사시도이다. 도 9에서 도시된 유기금속화학증착 반응기는 도 1에서 도시된 유기금속화학증착 반응기(100)와 가스 가이드 부재를 제외하면 실질적으로 동일하다. 따라서, 중복되는 설명은 생략한다.
도 9를 참조하면, 본 실시예에 의한 가스 가이드 부재(140)는 실린더부(141)과 커버부(142)를 포함한다. 상기 실린더부(141)과 커버부(142)는 일체로 형성될 수도 있고, 앞선 실시예에서와 같이 별개로 형성되어 결합될 수도 있다. 또한, 상기 실린더부(141)를 구성하는 다수의 실린더와 상기 커버부(142)를 구성하는 다수의 커버 각각은, 앞선 실시예에서와 같이 예각을 이루도록 결합될 수 있고, 더욱이 상기 예각의 크기는, 동심원상에서 외측으로 갈수록 감소하도록 형성될 수도 있다.
본 실시예에 의한 가스 가이드 부재(140)의 실린더(141)에는 냉매가 흐르는 냉매 유로(141a)가 형성될 수 있다. 이와 같이 가스 가이드 부재(140)에 냉매 유로(141a)를 형성함으로써 가스 가이드 부재(140)가 지나치게 고온으로 상승되는 것을 방지할 수 있다.
도 10은 본 발명의 예시적인 또 다른 실시예에 의한 유기금속화학증착 반응기의 탑 커버의 단면도이고, 도 11은 본 발명의 예시적인 또 다른 실시예에 의한 유기금속화학증착 반응기의 탑 커버의 단면도이다. 도 10 및 도 11에서 도시된 유기금속화학증착 반응기는 도 1에서 도시된 유기금속화학증착 반응기(100)와 탑 커버(160)를 제외하면 실질적으로 동일하다. 따라서, 중복되는 설명은 생략한다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 도 1에서 도시된, 중심부의 두께가 단부의 두께와 같은 탑 커버(160)와는 다르게, 본 실시예들에서는, 중심부의 두께가 단부의 두께보다 작거나(도 10), 중심부의 두께가 단부의 두께보다 크도록 형성될 수 있다(도 11). 이러한 다른 형상의 탑 커버(160)는 최적의 공정에 따라서 선택될 수 있다. 탑 커버(160)의 중심부의 두께가 단부의 두께보다 작도록 형성되는 경우, 서셉터 상부에서 서셉터 중앙부로 반응공간이 점차 넓지게 되어 가스의 밀도를 감소시킬 수 있다. 이와 반대로, 탑 커버(160)의 중심부의 두께가 단부의 두께보다 크도록 형성되는 경우, 서셉터 상부에서 서셉터 중앙부로 반응공간이 점차 좁아지게 되어 가스의 밀도를 증가시킬 수 있다.
본 발명에 의하면, 박막형성 공정을 품질이나 성능의 저하없이 대량으로 수행할 수 있다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 유기금속화학증착 반응기 110: 반응기 몸체
111: 측벽 111a: 냉매 유로
112: 바닥벽 1120: 가스 주입구
1121: 제1 가스 주입구 1122: 제2 가스 주입구
1123: 제2 가스 주입구 112a; 냉매 유로
120: 리드 어셈블리 121: 냉매 유로
122: 오링 130: 서셉터
131: 배기구 132: 서셉터 지지대
140: 가스 가이드 부재 141: 실린더부
142: 커버부 150: 가열 부재
160: 탑 커버 170: 분배기
171: 그루브 172: 가스 주입홀
180: 페로 실(Ferro Seal) 190: 탑 가이드
S: 피처리기판 G: 가스
GP: 가스 유로 GP1: 제1 가스 유로
GP2: 제2 가스 유로 GP3: 제3 가스 유로
R: 서셉터 회전방향 SR: 기판 회전방향
111: 측벽 111a: 냉매 유로
112: 바닥벽 1120: 가스 주입구
1121: 제1 가스 주입구 1122: 제2 가스 주입구
1123: 제2 가스 주입구 112a; 냉매 유로
120: 리드 어셈블리 121: 냉매 유로
122: 오링 130: 서셉터
131: 배기구 132: 서셉터 지지대
140: 가스 가이드 부재 141: 실린더부
142: 커버부 150: 가열 부재
160: 탑 커버 170: 분배기
171: 그루브 172: 가스 주입홀
180: 페로 실(Ferro Seal) 190: 탑 가이드
S: 피처리기판 G: 가스
GP: 가스 유로 GP1: 제1 가스 유로
GP2: 제2 가스 유로 GP3: 제3 가스 유로
R: 서셉터 회전방향 SR: 기판 회전방향
Claims (11)
- 바닥벽과 측벽을 포함하는 반응기 몸체;
상기 반응기 몸체의 측벽과 체결되어 상기 반응기 몸체의 상부를 커버하는 리드 어셈블리;
상기 반응기 몸체 내에 배치되고, 피처리 기판을 지지하며, 중앙부에 배기구가 형성된 서셉터;
가스를 상기 반응기 몸체의 측부로부터 상기 반응기 몸체의 중앙부를 향해 가이드하는 가스 가이드 부재; 및
상기 서셉터를 히팅하는 가열 부재를 포함하고,
상기 가스 가이드 부재는,
상기 반응기 몸체의 내측벽에 이웃하게 배치된 실린더부 및 상기 실린더부로부터 상기 반응기 몸체의 중앙부를 향해서 연장된 커버부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기금속화학증착 반응기. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 가스 가이드 부재의 상기 실린더부는,
동심원으로 배열된 다수의 실린더를 포함하고, 상기 다수의 실린더는 중심으로부터 외측 방향으로 상기 반응기 몸체의 상기 바닥벽으로부터의 높이가 증가하며,
상기 커버부는 상기 다수의 실린더의 상단에서 각각 연장된 다수의 커버를 포함하여,
상기 다수의 실린더 및 다수의 커버 사이의 공간으로 상기 가스를 가이드하는 것을 특징으로 하는 유기금속화학증착 반응기. - 제3항에 있어서,
링형상의 몸체로 형성된 분배기를 더 포함하고,
상기 분배기는,
상기 다수의 실린더의 하부가 삽입될 수 있도록, 동심원으로 형성된 다수의 그루브; 및
상기 다수의 실린더 사이의 공간으로 가스를 주입할 수 있도록, 동심원으로 형성된 상기 그루브들 사이에 형성된 가스 주입홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기금속화학증착 반응기. - 제3항에 있어서,
상기 커버부의 상기 다수의 커버는 상기 다수의 실린더와 예각을 이루어, 분사되는 가스를 상기 기판으로 유도하는 것을 특징으로 하는 유기금속화학증착 반응기. - 제 5항에 있어서,
상기 예각의 크기는, 동심원상에서 외측으로 갈수록 감소하는 것을 특징으로 하는 유기금속화학증착 반응기. - 제3항에 있어서,
상기 가스 가이드 부재는 용융 석영으로 형성된 것을 특징으로 하는 유기금속화학증착 반응기. - 제3항에 있어서,
상기 다수의 실린더 각각은 내부를 통해서 냉매가 흐르는 냉매유로가 형성된 것을 특징으로 하는 유기금속화학증착 반응기. - 제1항에 있어서,
상기 리드 어셈블리는, 상기 서셉터 상부에 배치되는 탑 커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기금속화학증착 반응기. - 제9항에 있어서,
상기 탑 커버는, 중심부의 두께가 단부의 두께와 같거나, 중심부의 두께가 단부의 두께보다 크거나, 중심부의 두께가 단부의 두께보다 작은 것을 특징으로 하는 유기금속화학증착 반응기. - 제9항에 있어서,
상기 탑 커버는 용융 석영 또는 질화붕소를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기금속화학증착 반응기.
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| KR20070112512A (ko) * | 2006-05-22 | 2007-11-27 | 주식회사 에스에프에이 | 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치 |
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