KR101365467B1 - 박막 증착 장치 - Google Patents

박막 증착 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101365467B1
KR101365467B1 KR1020120042746A KR20120042746A KR101365467B1 KR 101365467 B1 KR101365467 B1 KR 101365467B1 KR 1020120042746 A KR1020120042746 A KR 1020120042746A KR 20120042746 A KR20120042746 A KR 20120042746A KR 101365467 B1 KR101365467 B1 KR 101365467B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
induction coil
thin film
disposed
vacuum chamber
Prior art date
Application number
KR1020120042746A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20130119723A (ko
Inventor
이주인
김정형
유신재
신용현
Original Assignee
한국표준과학연구원
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 한국표준과학연구원 filed Critical 한국표준과학연구원
Priority to KR1020120042746A priority Critical patent/KR101365467B1/ko
Publication of KR20130119723A publication Critical patent/KR20130119723A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101365467B1 publication Critical patent/KR101365467B1/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
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/24—Vacuum evaporation
    • 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
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/24—Vacuum evaporation
    • C23C14/26—Vacuum evaporation by resistance or inductive heating of the source
    • 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
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/54—Controlling or regulating the coating process
    • C23C14/541—Heating or cooling of the substrates

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

본 발명은 박막 증착 장치 및 박막 증착 방법을 제공한다. 이 박막 증착 장치는 진공 챔버, 진공 챔버 내부에 배치된 제1 유도 코일, 제1 유도 코일의 중심 영역에 배치된 부양 물질, 제1 유도 코일에 교류 전력을 제공하여 부양 물질을 부양하고 유도 가열하여 부양 물질을 증발시키는 제1 교류 전원, 제1 유도 코일과 수직으로 이격되어 배치된 제2 유도 코일, 제2 유도 코일의 중심 영역에 배치되고 기판을 포함하는 기판 구조체, 및 제2 유도 코일에 교류 전력을 제공하여 기판 구조체를 유도 가열하는 제2 교류 전원을 포함한다. 부양 물질에서 증발된 증기는 기판에 도달하여 박막을 형성한다.

Description

박막 증착 장치{Thin Film Deposition Apparatus and Thin Film Deposition Method}
본 발명은 증착 장치에 관한 것으로, 더 구체적으로 전자기 부양을 이용한 증착 장치에 관한 것이다.
도전성 박막을 증착하기 위하여, 증발법(evaporation method) 또는 스퍼터링 방법이 이용된다. 또한, 화학 기상 증착법을 이용하여 다양한 종류의 박막이 형성될 수 있다.
금속 산화물 또는 금속 질화물과 같은 신물질 박막을 형성하기 위하여, 증발법(evaporation method), 스퍼터링 방법, 또는 금속 유기 소스(metal organic source)를 사용하여 물질을 진공 중에서 합성하는 방법 등이 있다. 또한, 용액에서 화학적으로 합성하는 방법이 있다. 기존의 방법들로 잘 합성되는 물질이 있으며, 기존의 방법으로 잘 합성되지 않거나 어려운 물질들이 있다. 또한, 기존의 방법으로 합성된다고 하더라도 문제점들(불순물, 화학적 조성 등)이 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 전자기 공중 부양(electromagnetic levitation) 기술과 플라즈마 기술을 이용하여 고순도 박막을 형성하는 박막 증착 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 장치는 진공 챔버; 상기 진공 챔버 내부에 배치된 제1 유도 코일; 상기 제1 유도 코일의 중심 영역에 배치된 부양 물질; 상기 제1 유도 코일에 교류 전력을 제공하여 상기 부양 물질을 부양하고 유도 가열하여 상기 부양 물질을 증발시키는 제1 교류 전원; 상기 제1 유도 코일과 수직으로 이격되어 배치된 제2 유도 코일; 상기 제2 유도 코일의 중심 영역에 배치되고 기판을 포함하는 기판 구조체; 및 상기 제2 유도 코일에 교류 전력을 제공하여 상기 기판 구조체를 유도 가열하는 제2 교류 전원을 포함한다. 상기 부양 물질에서 증발된 증기는 상기 기판에 도달하여 박막을 형성한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 기판 구조체는 비도전성의 상기 기판; 및 상기 기판의 하부에 배치되어 상기 기판을 지지하는 도전성의 지지판을 포함할 수 있다. 상기 지지판은 상기 제2 유도 코일에 의하여 유도 가열 또는 부양되고, 상기 가열된 지지판은 상기 기판을 열전달에 의하여 가열하고, 상기 박막은 상기 기판 상에 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 기판 구조체는 상기 기판과 상기 지지판 사이에 배치된 열전도도가 좋은 접착물질을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 접착물질은 인듐(In)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 유도 코일과 상기 제2 유도 코일 사이에 배치된 셔터를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 진공 챔버의 외부에 배치된 플라즈마 발생부; 및 상기 플라즈마 발생부에서 생성된 활성종을 상기 기판 구조체 주위로 이동시키는 배관을 포함할 수 있다. 상기 증기와 상기 활성종은 상호 작용하여 상기 기판 상에 상기 박막을 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 배관은 활성종 배출구에 오리피스를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 방법은 진공 챔버 내부에 배치된 부양 물질을 제1 유도 코일을 사용하여 전자기 부양하고 가열하고 증발시키는 단계; 상기 제1 유도 코일과 수직으로 이격되어 배치된 기판 구조체를 제2 유도 코일을 이용하여 유도 가열하는 단계; 상기 진공 챔버의 외부에 배치된 플라즈마 발생부를 사용하여 생성된 활성종을 상기 기판 구조체 상에 제공하는 단계; 및 상기 증기와 상기 활성종은 상호 작용하여 상기 기판 구조체 상에 상기 박막을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 유도 코일은 상기 기판 구조체를 부양할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 박막은 금속 질화물 또는 금속 산화물일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 증기는 직접 상기 기판 구조체 상에 도전성 박막을 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 기판 구조체는 비도전성의 기판; 및 상기 기판의 하부에 배치되어 상기 기판을 지지하는 도전성의 지지판을 포함할 수 있다. 상기 지지판은 상기 제2 유도 코일에 의하여 가열되고, 상기 가열된 지지판은 상기 기판을 열전달에 의하여 가열할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 방법은 진공 챔버 내부에 배치된 부양 물질을 제1 유도 코일을 사용하여 전자기 부양하고 가열하고 증발시키는 단계; 상기 진공 챔버의 외부에 배치된 플라즈마 발생부를 사용하여 생성된 활성종을 상기 제1 유도 코일과 수직으로 이격되어 배치된 기판 구조체 상에 제공하는 단계; 및 상기 증기와 상기 활성종은 상호 작용하여 상기 기판 구조체 상에 상기 박막을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 장치는 전자기 부양 기술을 사용하여 부양 물질에서 증기를 생성하고, 기판에 에너지를 공급하거나 또는 상기 증기와 반응하는 활성종을 플라즈마 발생부로부터 제공받는다. 이에 따라, 상기 증기와 활성종은 상호 작용하여 고순도의 금속 박막, 금속 산화막, 또는 금속 질화막을 형성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 장치는 설명하는 도면이다.
도 2a는 도 1의 박막 증착 장치의 기판 구조체을 설명하는 도면이다.
도 2b는 도 2a의 I-I' 선을 따라 자른 단면도이다.
도 3은 도 1의 제1 유도 코일을 설명하는 사시도이다.
현재 III-V 족 물질을 합성하는 경우, 금속 유기 전구체(metal organic precursor)를 사용한 금속 유기 화학 기상 증착(MOCVD) 공정이 사용된다. 그러나, 금속 유기 전구체의 비용이 고가이며, 또한 불순물(impurity) 문제가 있다. 그리고 금속 유기 전구체 소스(metal organic precursor source)는 액체 상태로 있기 때문에 버블러(bubbler)가 사용되어야 한다. 따라서, MOCVD 장치는 복잡하고, 미세 제어를 하기 어렵다. 특히, 종래의 MOCVD 방법으로 형성할 수 있는 박막을 불순물없이 저온에서 증착할 필요가 있다. 예를 들어, 갈륨나이트라이드(GaN)와 같은 금속 질화막, ZnO와 같은 금속 산화막을 불순물없이 증착할 필요가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 장치는 고진공에서 플라즈마 소스, 전자기 부양, 및 유도 가열을 이용하여 금속 질소막 또는 금속 산화막 등의 신소재 박막을 성장할 수 있다. 예를 들어, 상기 박막 증착 장치는 도선성의 증발 소스 및 기판을 모두 공중 부양하고 상기 증발 소스 및 상기 기판 만을 고온으로 가열하여 고순도 박막을 성장시킬 수 있다. 상기 박막 증착 장치는 종래 기술에서 발생하는 금속 유기 전구체 소스 또는 열선을 포함한 도가니(crucible)에 의한 불순물 유입을 차단할 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면들에 있어서, 구성요소는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 장치는 설명하는 도면이다.
도 2a는 도 1의 박막 증착 장치의 기판 구조체을 설명하는 도면이다.
도 2b는 도 2a의 I-I' 선을 따라 자른 단면도이다.
도 3은 도 1의 제1 유도 코일을 설명하는 사시도이다.
도 1, 도 2a, 및 도 2b를 참조하면, 박막 증착 장치(100)는 진공 챔버(110), 상기 진공 챔버(110) 내부에 배치된 제1 유도 코일(120), 상기 제1 유도 코일(120)의 중심 영역에 배치된 부양 물질(102), 상기 제1 유도 코일(120)에 교류 전력을 제공하여 상기 부양 물질(102)을 부양하고 유도 가열하여 상기 부양 물질(102)을 증발시키는 제1 교류 전원(156), 상기 제1 유도 코일(120)과 수직으로 이격되어 배치된 제2 유도 코일(130), 상기 제2 유도 코일(130)의 중심 영역에 배치되고 기판(162)을 포함하는 기판 구조체(160), 및 상기 제2 유도 코일(130)에 교류 전력을 제공하여 상기 기판 구조체(160)를 유도 가열하는 제2 교류 전원(158)을 포함한다. 상기 부양 물질(102)에서 증발된 증기는 상기 기판(162)에 도달하여 박막을 형성한다.
상기 제1 유도 코일(120)은 비균일 시변 자기장을 생성하고, 시변 자기장(time varying magnetic field)은 유도 전기장(inductive electric field)을 생성한다. 상기 유도 전기장은 상기 부양 물질(102)에 유도 전류를 형성한다. 상기 부양 물질에 생성된 유도 전류와 상기 제1 유도 코일(120)에 흐르는 전류는 서로 상호 작용하여 상기 부양 물질(102)에 힘을 인가하여 상기 부양 물질(102)을 부양한다. 또한, 상기 부양 물질(102)에 흐르는 유도 전류는 유도 가열(inductive heating)에 의하여 상기 부양 물질(102)을 용융시킨다. 이에 따라, 상기 부양 물질(102)은 증발하여 증기(vapor;104)를 형성하고, 상기 증기(104)는 상기 기판 구조체(160) 방향으로 이동한다. 전자기 부양을 위하여 상기 부양 물질(102)은 도전성이다.
전자기 부양을 이용한 상기 부양 물질(102)의 증발은 불순물이 없는 상기 증기(104)를 상기 기판(162)에 제공할 수 있다. 또한, 전자기 부양은 상기 기판 구조체(160)를 부양 또는 유도 가열할 수 있다. 또한, 상기 기판(162)에 제공된 상기 증기(104)는 플라즈마 발생부(142)에서 공급되는 활성종과 상호 작용하여 고순도의 신물질 박막을 형성할 수 있다. 이에 따라, 종래의 고온에서 MOCVD 방법만으로 증착이 가능하였던 금속 산화물 또는 금속 질화물 화합물의 증착이 저온에서 가능하다.
상기 제1 유도 코일(120)은 상부 유도 코일(122), 하부 유도 코일(124), 및 상기 상부 유도 코일(122)과 상기 하부 유도 코일(124)을 연결하는 접속부(126)를 포함할 수 있다. 상기 상부 유도 코일(122)의 감긴 방향과 상기 하부 유도 코일(124)의 감긴 방향은 서로 반대이다. 상기 상부 유도 코일(122)은 2 턴(turn)일 수 있고, 상기 하부 유도 코일(124)은 3 턴 또는 4 턴일 수 있다. 상기 제1 유도 코일(122)은 구리 튜브로 형성될 수 있으며, 상기 구리 튜브의 내부에는 냉매가 흐를 수 있다.
상기 부양 물질(102)은 금속 또는 금속 화합물일 수 있다. 예를 들어, 상기 금속은 갈륨(Ga), 인듐(In), 아연(Zn), 또는 알루미늄(Al)일 수 있다. 상기 부양 물질(102)은 유도 가열에 의하여 액체 상태로 부양될 수 있다. 상기 부양 물질(102)은 도전성을 가지는 한 다양하게 변형될 수 있다.
상기 제1 교류 전원(156)은 상기 제1 유도 코일(120)의 양단에 교류 전력을 인가한다. 상기 제1 교류 전원(156)의 주파수는 50 kHz 내지 13.56 MHz일 수 있다. 상기 제1 유도 코일(120)은 제1 포트(port;156)를 통하여 상기 진공 챔버(110) 외부에 배치된 상기 제1 교류 전원(156)에 연결될 수 있다. 상기 제1 교류 전원(156)의 주파수가 증가하면, 상기 진공 챔버(110) 내에서 플라즈마가 발생할 수 있다.
상기 진공 챔버(110)는 도전성 물질로 형성될 수 있다. 상기 진공 챔버(110)는 원통형 형상일 수 있다. 상기 진공 챔버(110)는 접지될 수 있다. 상기 진공 챔버(110)는 배기부(154)에 의하여 배기될 수 있다.
제2 유도 코일(130)은 상기 제1 유도 코일(120)과 동일한 구조를 가질 수 있다. 상기 제2 유도 코일(130)은 제2 교류 전원(158)으로부터 교류 전력을 받을 수 있다. 상기 제1 교류 전원(156)과 상기 제2 교류 전원(158)의 주파수는 서로 다를 수 있다. 상기 제2 유도 코일(130)의 지름은 상기 제1 유도 코일(120)의 지름과 다를 수 있다. 상기 제2 유도 코일(130)은 제2 포트(port;157)를 통하여 상기 진공 챔버(110) 외부에 배치된 상기 제2 교류 전원(158)에 연결될 수 있다.
상기 기판 구조체(160)은 비도전성의 기판(162), 및 상기 기판(162)의 하부에 배치되어 상기 기판(162)을 지지하는 도전성의 지지판(164)을 포함할 수 있다. 상기 기판 구조체(160)는 상기 제2 유도 코일(130)의 중심 영역에 배치되고, 상기 제1 유도 코일(120)과 수직으로 이격되어 배치될 수 있다. 상기 기판(162)은 사파이어 기판, 실리콘 기판, GaAs 기판, 실리콘 카바이트(SiC) 기판, 반도체 기판, 유리 기판, 금속 기판일 수 있다. 상기 기판(162) 상에 형성되는 박막은 ZnO와 같은 금속 산화물, 또는 GaN와 같은 금속 질화물일 수 있다. 만약, 상기 기판(162)이 금속 기판인 경우, 상기 지지판(164)은 제거될 수 있다.
상기 기판(162)이 비도전성인 경우, 상기 지지판(164)은 상기 제2 유도 코일(130)에 의하여 가열되고, 상기 가열된 지지판(164)은 상기 기판(162)을 열전달에 의하여 가열할 수 있다. 상기 기판(162)이 비도전성인 경우, 상기 기판(162)은 상기 제2 유도 코일(130)에 의하여 유도 가열되거나 또는 전자기 부양되지 않을 수 있다. 따라서, 상기 기판(162) 하부에 도전성 상기 지지판(164)을 배치하여, 상기 지지판(164)은 상기 제2 유도 코일(130)에 의하여 유도 가열 또는 전자기 부양될 수 있다.
상기 지지판(164)은 몰리브텐 또는 그레파이트(graphite)와 같이 도전성을 가지고, 높은 녹는점을 가진 물질일 수 있다. 상기 기판 구조체(160)는 상기 기판(162)과 상기 지지판(164) 사이에 배치되고 열전도도가 좋은 접착물질(165)을 포함할 수 있다. 상기 접착 물질은 인듐(In)일 수 있다. 상기 지지판(164)에서 유도 가열은 가장 자리 부위에서 클 수 있으므로, 공간적 균일간 가열을 위하여 복수의 슬롯(164a)을 가질 수 있다. 상기 슬롯(164a)은 유도 전류의 흐름을 차단하여 공간적으로 균일한 가열을 유도할 수 있다. 또한, 상기 지지판(164)은 상기 기판(162)이 삽입되도록 턱(164b)을 가질 수 있다.
셔터(116)는 상기 제1 유도 코일(120)과 상기 제2 유도 코일(130) 사이에 배치될 수 있다. 상기 셔터(116)는 상기 기판 구조체(160)에 상기 증기(104)가 도달하지 못하도록 개폐될 수 있다. 상기 셔터(116)는 회전축을 중심으로 회전 운동할 수 있다. 또한, 공정 진행 중에는 상기 셔터(116)는 열려있고, 상기 공정 완료 후에는 상기 셔터(116)는 닫힐 수 있다.
플라즈마 발생부(142)는 상기 진공 챔버(110)의 외부에 배치될 수 있다. 배관(144)은 상기 진공 챔버(110) 내부로 연장되어 상기 플라즈마 발생부(142)에서 생성된 활성종을 상기 기판 구조체(160) 주위로 이동시킬 수 있다. 상기 배관(144)은 상기 진공 챔버(110)의 상부면을 관통하여 배치될 수 있다. 상기 배관(144)은 배출구에 오리피스(146)를 가질 수 있다. 상기 플라즈마 발생부(142)는 유도 결합 플라즈마, 축전 결합 플라즈마, 또는 초고주파 플라즈마를 생성할 수 있다. 상기 플라즈마 발생부(142)에 사용되는 가스는 형성되는 박막에 의존할 수 있다. 상기 오리피스(146)는 상기 활성종의 확산 방향에 방향성을 제공할 수 있다. 상기 오리피스(146)는 상기 활성종이 주로 상기 기판(162)에 도달하도록 설계될 수 있다.
예를 들어, GaN 박막을 형성하는 경우, 상기 부양 물질(102)은 Ga이고, 플라즈마 발생부의 방전 가스는 질소(N2) 가스일 수 있다. 상기 플라즈마 발생부(142)는 질소 가스를 방전하여 질소 활성종(N)을 형성할 수 있다. 상기 질소 활성종은 여기 상태에 있어 높은 에너지 준위를 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 질소 활성종은 상기 기판에서 증기(Ga)와 반응하여 GaN 박막을 형성할 수 있다.
예를 들어, Al 박막을 형성하는 경우, 상기 부양 물질(102)은 Al이고, 플라즈마 발생부(142)의 방전 가스는 아르곤(Ar) 가스일 수 있다. 상기 플라즈마 발생부(142)는 아르곤 가스를 방전하여 아르곤 활성종(Ar)을 형성할 수 있다. 상기 아르곤 활성종은 여기 상태에 있어 높은 에너지 준위를 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 아르곤 활성종은 상기 기판에서 증기(Al)에 에너지를 전달하여 Al 박막을 형성할 수 있다.
기판 로딩부(152)는 상기 진공 용기(110)의 하부 측면에 배치되고 로딩 챔버(loading chamber) 및 로딩 암(loading arm)을 포함할 수 있다. 기판 이송부(180)는 상기 진공 챔버(110)의 하부면의 중심에 배치될 수 있다. 상기 기판 로딩부(152)는 상기 기판(162)을 외부로부터 제공받아, 상기 기판(162)을 상기 진공 챔버(110)의 중심축까지 이동시킬 수 있다. 이어서, 기판 이송부(180)는 상기 기판(162)을 전달받는다. 이어서, 상기 기판 이송부(180)는 상기 진공 용기(110)의 중심축 방향으로 수직 상승하여 상기 기판(162)을 상기 제2 유도 코일(130)의 중심영역으로 이동시킬 수 있다. 이어서, 상기 제2 유도 코일(130)이 전력을 공급받아 동작하는 경우, 상기 기판 이송부(180)는 하강할 수 있다.
상기 진공 챔버(110)의 상부면에는 제1 뷰 포트(view port;171)가 배치될 수 있다. 상기 제1 뷰 포트(171)는 상기 부양 물질(102)을 바라보도록 배치도리 수 있다. 상기 제1 뷰 포트(171)에는 제1 위치 측정부(172)가 배치될 수 있다. 상기 제1 위치 측정부(171)는 상기 부양 물질(102)의 위치 또는 상기 기판 구조체(160)의 위치를 측정할 수 있다. 상기 제1 위치 측정부(171)는 카메라일 수 있다. 측정된 결과는 상기 제1 교류 전원(156)의 제어 또는 상기 제2 교류 전원(158)의 제어 사용될 수 있다.
상기 진공 챔버(110)의 상부 측면에는 제2 뷰 포트(173)가 배치될 수 있다. 또한, 상기 진공 챔버(110)의 중간 측면에는 제3 뷰 포트(175)가 배치될 수 있다. 상기 제2 뷰 포트(173)는 상기 부양 물질(102)을 바라보도록 배치될 수 있다.상기 제2 뷰 포트(173)에는 제2 위치 측정부(174)가 배치될 수 있다. 상기 제2 위치 측정부(174)는 상기 부양 물질(102)의 위치를 측정할 수 있다. 측정된 결과는 상기 제1 교류 전원(156)의 제어 사용될 수 있다.
제3 뷰 포트(175)는 상기 기판 구조체(160)의 측면을 바라보도록 배치될 수 있다. 상기 제3 뷰 포트(175)에는 제3 위치 측정부(176)가 배치될 수 있다. 상기 제3 위치 측정부(176)는 상기 기판 구조체(160)의 위치를 측정할 수 있다. 측정된 결과는 상기 제2 교류 전원(158)의 제어 사용될 수 있다. 상기 기판 구조체의 온도를 측정하기 위하여, 복사 온도계(미도시)가 상기 진공 용기(110)에 장착될 수 있다.
이하, 박막 증착 방법을 설명한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 방법은 진공 챔버(110) 내부에 배치된 부양 물질(102)을 제1 유도 코일(120)을 사용하여 전자기 부양하고 가열하고 증발시킨다. 상기 제1 유도 코일(120)은 상기 진공 챔버(110)의 내부 또는 외부에 배치될 수 있다. 이어서, 상기 제1 유도 코일(120)과 수직으로 이격되어 배치된 기판 구조체(160)는 제2 유도 코일(130)을 이용하여 유도 가열될 수 있다. 상기 제2 유도 코일(130)은 상기 진공 챔버(110)의 내부 또는 외부에 배치될 수 있다. 상기 진공 챔버(110)의 외부에 배치된 플라즈마 발생부(142)를 사용하여 생성된 활성종은 상기 기판 구조체(160) 상에 제공될 수 있다. 이어서, 상기 증기와 상기 활성종은 상호 작용하여 상기 기판 구조체(160) 상에 상기 박막을 형성할 수 있다.
본 발명의 변형된 실시예에 따른 박막 증착 방법은 진공 챔버(110) 내부에 배치된 부양 물질(102)을 제1 유도 코일(120)을 사용하여 전자기 부양하고 가열하고 증발시킬 수 있다. 이어서, 상기 제1 유도 코일(120)과 수직으로 이격되어 기판 구조체(160)가 제공될 수 있다. 상기 진공 챔버(110)의 외부에 배치된 플라즈마 발생부(142)를 사용하여 생성된 활성종을 기판 구조체(160) 상에 제공할 수 있다. 상기 기판 구조체(160)는 상기 제1 유도 코일(120)과 수직으로 이격되어 배치될 수 있고, 상기 기판 구조체(162)는 가열 수단을 포함하는 기판 홀더(미도시)를 통하여 열에너지를 전달받을 수 있다. 이어서, 상기 증기와 상기 활성종은 상호 작용하여 상기 기판 구조체(160) 상에 상기 박막을 형성할 수 있다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.
100 :박막 증착 장치 110: 진공 챔버
120: 제1 유도 코일 130: 제2 유도 코일
102: 부양 물질 156: 제1 교류 전원
158: 제2 교류 전원 142: 플라즈마 발생부
144: 배관 104: 증기

Claims (13)

  1. 진공 챔버;
    상기 진공 챔버 내부에 배치된 제1 유도 코일;
    상기 제1 유도 코일의 중심 영역에 배치된 부양 물질;
    상기 제1 유도 코일에 교류 전력을 제공하여 상기 부양 물질을 부양하고 유도 가열하여 상기 부양 물질을 증발시키는 제1 교류 전원;
    상기 제1 유도 코일과 수직으로 이격되어 배치된 제2 유도 코일;
    상기 제2 유도 코일의 중심 영역에 배치되고 기판을 포함하는 기판 구조체; 및
    상기 제2 유도 코일에 교류 전력을 제공하여 상기 기판 구조체를 유도 가열하는 제2 교류 전원을 포함하고,
    상기 제1 유도 코일과 상기 제2 유도 코일 사이에 배치된 셔터를 더 포함하고,
    상기 부양 물질에서 증발된 증기는 상기 기판에 도달하여 박막을 형성하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 기판 구조체는:
    비도전성의 상기 기판; 및
    상기 기판의 하부에 배치되어 상기 기판을 지지하는 도전성의 지지판을 포함하고,
    상기 지지판은 상기 제2 유도 코일에 의하여 유도 가열 또는 부양되고, 상기 가열된 지지판은 상기 기판을 열전달에 의하여 가열하고,
    상기 박막은 상기 기판 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 기판 구조체는 상기 기판과 상기 지지판 사이에 배치된 열전도성 접착물질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 접착물질은 인듐(In)을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  5. 삭제
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 진공 챔버의 외부에 배치된 플라즈마 발생부; 및
    상기 플라즈마 발생부에서 생성된 활성종을 상기 기판 구조체 주위로 이동시키는 배관을 포함하고,
    상기 증기와 상기 활성종은 상호 작용하여 상기 기판 상에 상기 박막을 형성하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 배관은 활성종 배출구에 오리피스를 가지는 것을 특징을 박막 증착 장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
KR1020120042746A 2012-04-24 2012-04-24 박막 증착 장치 KR101365467B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120042746A KR101365467B1 (ko) 2012-04-24 2012-04-24 박막 증착 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120042746A KR101365467B1 (ko) 2012-04-24 2012-04-24 박막 증착 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130119723A KR20130119723A (ko) 2013-11-01
KR101365467B1 true KR101365467B1 (ko) 2014-02-24

Family

ID=49850650

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120042746A KR101365467B1 (ko) 2012-04-24 2012-04-24 박막 증착 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101365467B1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101701865B1 (ko) * 2015-01-30 2017-02-02 한국표준과학연구원 유도 가열 선형 증발 증착 장치
KR101974005B1 (ko) * 2018-05-24 2019-04-30 한국표준과학연구원 유도 가열 증발 증착 장치

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03157926A (ja) * 1989-11-15 1991-07-05 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置の製造方法
JPH07252639A (ja) * 1994-03-15 1995-10-03 Kao Corp 金属薄膜体の製造方法
JP2911127B2 (ja) 1989-02-14 1999-06-23 洋一 村山 プラズマ重合反応装置
KR20070067097A (ko) * 2004-08-23 2007-06-27 코루스 테크날러지 베.뷔. 전도성 재료의 공중부양 방법 및 장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2911127B2 (ja) 1989-02-14 1999-06-23 洋一 村山 プラズマ重合反応装置
JPH03157926A (ja) * 1989-11-15 1991-07-05 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置の製造方法
JPH07252639A (ja) * 1994-03-15 1995-10-03 Kao Corp 金属薄膜体の製造方法
KR20070067097A (ko) * 2004-08-23 2007-06-27 코루스 테크날러지 베.뷔. 전도성 재료의 공중부양 방법 및 장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130119723A (ko) 2013-11-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8882923B2 (en) Substrate processing apparatus and method of manufacturing semiconductor device
CN105144849B (zh) 环形等离子体处理装置
TWI257661B (en) Processing system, processing method and mounting member
KR101084333B1 (ko) 유기전계발광 디스플레이 패널 제조용 증발원 및 이를 포함하는 증착장치
KR20130118464A (ko) 나노 입자 합성 장치 및 나노 입자 합성 방법
KR101125008B1 (ko) 하향식 증발원과 이를 구비한 증착장치
JP6672557B2 (ja) 炭素層を適用するための装置および方法
RU2189663C2 (ru) Способ и устройство для изготовления тонкой полупроводниковой пленки
KR101365467B1 (ko) 박막 증착 장치
KR101370326B1 (ko) 증발 증착 장치
US9905723B2 (en) Methods for plasma activation of evaporated precursors in a process chamber
JP2002252176A (ja) Ｃｖｄ装置および薄膜製造方法
CN107810542A (zh) 具有成形工件夹具的环形等离子体处理装置
US9559031B2 (en) Apparatus and method for fabricating epi wafer and epi wafer
WO2015050630A2 (en) Methods of producing large grain or single crystal films
JP2004059992A (ja) 有機薄膜形成装置
JP2007180132A (ja) サセプタ及びそのサセプタを用いたｃｖｄ装置
JP2003086516A (ja) サセプタ、ｃｖｄ装置、成膜方法、および半導体装置
KR20110057604A (ko) 발열부 일체형 진공 박막 증착용 분자빔 증발원, 그 제작 방법 및 증발기
KR101456549B1 (ko) 플라즈마 도움 화학 기상 증착 장치 및 플라즈마 도움 화학 기상 증착 방법
KR101355817B1 (ko) 전자기 부양 금속 박막 증착 장치
JP2017037861A (ja) プラズマドーピング装置及び方法
JPH1174204A (ja) 半導体薄膜の製造方法およびその装置
JP2012164889A (ja) 気相成長装置
WO2020239193A1 (en) Apparatus for heat treatment, substrate processing system and method for processing a substrate

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
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170106

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180119

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee