KR101357171B1 - 화학기상증착장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 화학기상증착장치는 공정이 수행되는 반응실과 상기 반응실로부터 외부로 가스를 배기하기 위한 가스 배출구를 구비하는 챔버; 상기 반응실 내부에 구비되어 기판이 로딩되는 서셉터; 상기 기판으로 공정가스를 공급하며 상기 챔버의 상측을 개폐하는 공정 가스 공급부; 상기 반응실 내벽과 상기 서섭터 사이에 설치되며 상기 가스 배출구와 연통되는 연통홀이 형성되고, 상단이 상기 공정 가스 공급부와 접하는 가이드 부재; 및 상기 가스 공급부의 상기 가이드 부재와 접하는 위치에 상기 가스 공급부가 상기 챔버 상측에 결합될 때 상기 가이드 부재의 상단이 삽입되도록 하는 삽입홈이 형성되는바 상기와 같은 구성의 본 발명에 따르면 공정가스의 배출을 원활하게 가이드하며, 챔버 내부에 파티클의 축적이 방지되고 내구성이 향상되어 유지보수 기간이 증가되는 효과가 있다.

Description

화학기상증착장치{CHEMICAL VAPOR DEPOSITION DEVICE}

본 발명은 화학기상증착장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 챔버 내벽에 이물질 부착을 방지하고 공정가스를 안내하기 위한 가이드 부재가 공정가스 공급부에 비접촉식으로 위치하여 가스를 안내함에 따라 내구성의 향상 및 유지보수 기간이 증대되는 화학기상증착장치에 관한 것이다.

유기금속화학기상증착법(MOCVD: Metal Organic Chemical Vapor deposition)은 예컨대 III족 유기 금속을 기화시켜, 그것을 기판 표면에서 열분해시키고 V족 가스와 반응시켜 박막을 형성하는 방법이다. 이 방법은 막 두께나 조성의 제어가 가능하고, 또한 생산성이 우수하기 때문에 반도체 등을 제조할 때 이용되고 있다.

반응실에서 박막을 형성한 후 남은 가스는 반응실 외부로 배출된다.

CH3-radical이 수소와 결합한 후 탄소화 되는 과정에서 파티클이 발생할 수 있다. 이 때 탄화수소가 주요 파티클이다.

파티클이 석출되어 기판에 낙하되면 형성된 박막이 균일한 막질 또는 균일한 막두께 분포를 가지기 어렵다.

또한, 가스배출유로에 석출된 파티클이 부착되어 축적될 수 있으며, 이렇게 축적된 파티클은 보온효과를 가져오게 된다. 이러한 보온효과에 따라 기설정된 반응실의 온도에 차이가 발생할 수 있고, 이러한 온도 차이는 박막의 품질에 영향을 미칠 수 있다.

예를 들어, 기설정된 반응실의 온도에서 섭씨 1도 정도가 증가하더라도 제조되는 박막의 발광파장에 변화가 유발될 수도 있다.

또한, 파티클 필터의 교체 주기가 짧아지므로 많은 시간과 비용이 요구된다. 즉, 챔버 내부 청소 및 부품의 유지보수 주기가 짧아지는 문제가 있다.

배출가스가 균일한 흐름 분포를 이루지 못하는 경우, 즉 가스배출 유로상에서 재순환유동현상, 또는 와류(vortex)가 발생하는 경우에는 파티클이 더 많이 축적되는 문제가 발생하게 된다.

이러한 파티클의 축적 및 배출가스의 균일한 흐름을 위해 가이드를 사용하고 있다. 그러나 종래의 가이드는 파손이 잦은 문제가 있다.

본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 석출된 파티클이 챔버 내부에 축적되는 것이 방지되는 화학기상증착장치를 제공하는데 있다.

또한, 파티클의 축적 및 공정가스의 배출을 안내하는 가이드 부재가 비접촉식의 형태로 구비되는 화학기상증착장치를 제공하는데 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 화학기상증착장치는, 공정이 수행되는 반응실과 상기 반응실로부터 외부로 가스를 배기하기 위한 가스 배출구를 구비하는 챔버; 상기 반응실 내부에 구비되어 기판이 로딩되는 서셉터; 상기 기판으로 공정가스를 공급하며 상기 챔버의 상측을 개폐하는 공정 가스 공급부; 상기 반응실 내벽과 상기 서섭터 사이에 설치되며 상기 가스 배출구와 연통되는 연통홀이 형성되고, 상단이 상기 공정 가스 공급부와 접하는 가이드 부재; 및 상기 가스 공급부의 상기 가이드 부재와 접하는 위치에 상기 가스 공급부가 상기 챔버 상측에 결합될 때 상기 가이드 부재의 상단이 삽입되도록 하는 삽입홈이 형성된다.

상기 삽입홈은 상기 가이드 부재의 상단이 삽입되는 입구측의 폭이 넓고, 상기 가이드부재는 상기 외주벽의 하단에서 상기 서셉터 방향으로 소정의 곡률을 가지도록 굴곡연장되어 마련된 곡면부를 포함한다.

상기와 같은 구성의 본 발명에 따르면 공정가스의 배출을 원활하게 가이드하며, 챔버 내부에 파티클의 축적이 방지되는 효과가 있다.

또한, 파티클의 축적 및 공정가스의 배출을 안내하는 가이드 부재가 비접촉식의 형태로 구비되어 내구성의 향상 및 유지보수 기간이 증가되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 화학기상증착장치의 개략적인 단면도로서, 가스의 흐름을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 화학기상증착장치의 챔버 개방을 나타낸 상토도이다.
도 3은 본 발명의 실시에에 따른 화학기상증착장치의 챔버 밀폐를 나타낸 상태도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 화학기상증착장치에 구비된 가이드 부재가 위치하는 다른 형태를 나타낸 단면도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 하며, 도면상에서 동일 부호로 표시된 요소는 동일 요소를 의미한다.

본 실시예는 일반적인 유기금속화학기상증착(MOCVD)장치 등을 비롯하여 기타 다양한 화학기상증착장치에 적용가능하다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 화학기상증착장치의 챔버는 상부에 위치하는 제 1 챔버(100) 및 하부에 위치하여 제 1 챔버(100)와 결합되는 제 2 챔버(200)를 구비한다. 제 1 챔버(100)와 제 2 챔버(200)의 결합에 의해 내부에는 공정이 수행되는 반응실(800)이 형성된다.

제 1 챔버(100)에는 공정가스(G1)와 비활성가스(G2)를 공급하기 위한 공정가스 공급부(300)가 구비되어, 중앙 부분에서는 기판(S)에 박막 형성을 위한 공정가스(G1)가 공급되고, 외곽부분인 비활성가스커튼부(400)에서는 배기를 활성화하기 위한 비활성가스가 공급된다. 공정가스 공급부(300)는 중앙부분으로 공정가스(G1)가 공급되도록 공정가스 유입구(101)를 구비하고, 외곽부분에는 비활성가스(G2)를 공급하는 비활성가스유입구(102)가 각각 구획된 상태로 구비된다.

비활성가스커튼부(400)에는 후술하게 될 가이드 부재(610)의 상단이 삽입되도록 삽입홈(402)이 형성된다.

공정가스 공급부(300)는 본 실시예에서 설명하는 바와 같이 샤워헤드(SHOWERHEAD)와 같은 형태일 수 있으며, 도시 되지는 않은 형태로 노즐(NOZZLE)형태일 수도 있다.

제 2 챔버(200)에는 공정가스 공급부(300)에서 공급되는 공정가스(G1)에 의해 기판(S) 상에 박막형성이 진행되도록 기판(S)이 로딩되는 서셉터(500)가 구비된다.

그리고 제 2 챔버(200)에는 잔여 공정가스(G1) 및 비활성가스(G2)가 배출되는 가스 배출구(201)가 형성된다.

또한 제 2 챔버(200)에는 제 1 챔버(100)와 제 2 챔버(200)의 결합에 의해 형성되는 반응실(800)의 내벽과 기판(S)이 로딩되는 서섭터(500) 사이에 설치되는 가이드 부재(610)가 구비된다.

가이드부재(610)는 외주벽(611), 곡면부(612), 내주벽(613) 및 배출구(615)를 포함하며, 직선부분인 외주벽(611)의 상단은 돌출되어 공정가스 공급부(300)의 비활성가스커튼부(400)에 형성된 삽입홈(402)에 삽입된다. 이렇듯 가이드부재(610)가 삽입홈(402)에 삽입되는 상태에서 공정이 진행될 경우 공정가스(G1)와 비활성가스(G2)가 공급되는 높이보다 높은 상태에 있어 가스(G1+G2)가 챔버(100)(200)와 가이드 부재(610)의 사이로 침투하는 것이 방지된다. 이에 따라 박막 형성 공정 중에 발생하는 파티클 등이 침투하는 것이 방지된다.

더욱이 제 1 챔버(100)를 제 2 챔버(200)로부터 이격 시켜 유지보수를 실시한 후 제 1 챔버(100)를 제 2 챔버(200)에 밀착시킬 경우 상단부분(611)이 제 1 챔버(100)의 공정가스 공급부(300) 또는 비활성가스커튼부(400)에 접촉되어 파손되는 것이 방지된다.

가이드부재(610)은 석영으로 제작될 수 있다.

곡면부(612)는 서셉터(500)측으로 소정의 곡률을 가지도록 굴곡된 부분이다.

가이드 부재(610)에는 가스 배출구(201)와 연통되는 배출구(615)가 형성되어 가스(G1)(G2)가 배출된다. 가이드 부재(610)는 박막형성 과정에서 발생하는 파티클이 챔버(100)(200)에 부착되는 것을 방지하고, 공정가스(G1) 및 비활성가스(G2)의 흐름을 안내한다. 이러한 가이드 부재(610)는 일정 회수의 박막형성 공정 후에 교체된다.

제 1 챔버(100)와 제 2 챔버(200)는 도시된 바와 같이 제 1 챔버(100)와 제 2 챔버(200)를 상하로 분리되는 형태로 구성하거나 제 1 챔버(100)와 제 2 챔버(200)를 힌지(미도시) 결합 형태가 되도록 할 수 있다. 이러한 제 1 챔버(100)와 제 2 챔버(200)의 분리는 유지 보수를 위한 것이다.

서셉터(500) 상부에는 기판(S)이 로딩되어 그 상부에 박막이 형성된다. 서셉터(500) 내측에는 히터(미도시)가 마련될 수 있다.

균일한 박막형성을 위하여 서셉터(500)의 하부에는 기판(S)을 회전시킬 수 있는 회전부재(501)가 마련될 수 있다. 본 실시예에서는 기판(S)과 서셉터(500)가 일체로 회전하는 구성을 예시하였다.

그리고 도 4에 도시된 바와 같이, 삽입홈(422)을 가이드 부재(610)의 상단(611)이 삽입되는 입구측의 폭을 넓은 형태로 제작하여 사용할 수 있다.

100 : 제 1 챔버 200 : 제 2 챔버
300 : 공정가스 공급부 402(422) : 삽입홈
500 : 서셉터 610 : 가이드 부재

Claims (3)

1. 공정이 수행되는 반응실과 상기 반응실로부터 외부로 가스를 배기하기 위한 가스 배출구를 구비하는 챔버;
   상기 반응실 내부에 구비되어 기판이 로딩되는 서셉터;
   상기 챔버의 상측을 개폐하며, 상기 기판으로 공정가스를 공급하는 공정가스유입구와 상기 반응실 내벽과 상기 서셉터 사이로 비활성가스를 공급하는 비활성가스유입구를 포함하는 공정 가스 공급부;
   상기 반응실 내벽과 상기 서셉터 사이에 탈착 가능하게 설치되며 상기 가스 배출구와 연통되는 연통홀이 형성되고, 상단이 상기 공정 가스 공급부와 접하는 가이드 부재; 및
   상기 가스 공급부의 상기 가이드 부재와 접하는 위치에 상기 가스 공급부가 상기 챔버 상측에 결합될 때 상기 가이드 부재의 상단이 상기 공정 가스 공급부에 삽입되어 상기 가이드 부재가 파손되는 것을 방지하는 삽입홈이 형성된 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 삽입홈은 상기 가이드 부재의 상단이 삽입되는 입구측의 폭이 넓은 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 가이드부재는 상기 반응실의 하단에서 상기 서셉터 방향으로 소정의 곡률을 가지도록 굴곡연장되어 마련된 곡면부를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치.

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