KR101722915B1 - 유기금속화학기상증착장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유기금속화학기상증착장치에 관한 것으로서, 승강구동부에 의한 기판가열유닛의 승강구동 및 이송챔버와 상기 승강구동부에 의해 챔버 리드를 개폐하지 않고도 챔버내에 기판을 로딩 및 언로딩할 수 있으므로, 진공상태의 반응기를 대기 상태로 전환할 필요가 없으며, 기판을 로딩하면서 연속적인 공정이 가능하고, 기판을 공급하기 위해서 파트들을 분해 및 조립할 필요가 없다. 또한, 챔버 내부의 고온상태에서도 기판의 로딩/언로딩이 용이하고, 고온의 증착공정에 의해 열변형된 서셉터나 샤프트를 교체하는 경우에도 레벨링을 용이하게 할 수 있다.

Description

유기금속화학기상증착장치{APPARATUS FOR MOCVD}

본 발명은 유기금속화학기상증착장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 챔버 리드를 개폐하지 않고도 챔버내에 기판을 로딩/언로딩할 수 있고 연속적인 공정을 수행할 수 있는 유기금속화학기상증착장치에 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 유기금속화학기상증착(MOCVD) 장비가 널리 사용되고 있다.

유기금속화학기상증착(MOCVD: Metal Organic Chemical Vapor Deposition) 반응기는 3족알킬(유기금속원료가스) 및 5족 반응가스와 고순도 캐리어 가스와의 혼합가스를 반응실내에 공급하여 가열된 기판 위에서 열 분해하여 화합물 반도체 결정을 성장시키는 장치이다. 이러한 유기금속화학기상증착장치는 서셉터에 기판을 장착하여 상부로부터 가스를 주입하여 기판 상부에 반도체 결정을 성장시킨다.

종래의 유기금속화학기상증착장치로서 도 1에 나타낸 바와 같은 유기금속화학기상증착장치가 제안되고 있다. 도 1에 나타낸 종래의 유기금속화학기상증착장치에 있어서는, 기판을 공정위치로 로딩함에 있어서 글로브 박스(glove box)내의 진공상태의 반응기를 대기상태로 변환 후 챔버의 상부 리드(lid)를 개방하고 수평플로우를 형성하는 이너 챔버(inner chamber)의 파트들을 분리한다. 그런 다음, 글로브(glove)와 트위저(tweezer)를 사용하여 해당 기판을 서셉터 상의 기판 포켓에 로딩하고 위치를 정렬시킨 후, 분해의 역순으로 이너 챔버를 조립한 후 반응기를 진공상태로 변환 공정을 진행한다.

그러나, 상기 종래기술에 의한 유기금속화학기상증착장치에 있어서는, 기판을 로딩하기 위해서 진공상태의 반응기를 대기 상태로 전환하여야 하기 때문에, 전환시 반응기내의 상태가 변화될 염려가 있었다. 특히, 이너 챔버(inner chamber)를 구성하고 있는 석영류는 취성이 약해 깨지거나 틀어질 위험이 있었다.

또한, 기판을 로딩하기 위해서 연속적인 공정결과에 영향을 주는 파트들을 분해하기 때문에, 파트들의 분해 및 조립으로 인하여 박막의 재현성 저하될 뿐만 아니라, 공정 중에 발생한 부산물들은 주로 기판 주위의 파트들에 집중되어 있는데 이 파트들의 탈착 및 장착으로 인하여 부산물들이 떨어져 반응기 및 기판 상단이 오염되는 문제점이 있었다.

또한, 기판의 로딩/언로딩 시간이 늘어나며 매 공정마다 기판을 수동으로 로딩/언로딩해야 되는 점으로 인하여 장비가동률 및 생산성 저하의 원인이 되고, 공정 후 반응기 온도가 실온까지 하강할 때까지 대기하여야 하는데 이러한 대기시간이 길다고 하는 문제점이 있었다.

또한, 액츄에이터 등을 이용하여 챔버 리드를 개폐할 때에, 챔버 리드의 위치변화로 인하여 온도모니터링 센서에 미세한 위치변화가 발생하여, 이를 보정하여야 할 뿐만 아니라, 온도모니터링 센서의 보정(calibration) 주기가 상대적으로 짧아지는 문제점이 있었다.

한국특허 10-1319823

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하고자 하는 것으로서, 본 발명의 목적은 챔버 리드를 개폐하지 않고도 챔버내에 기판을 로딩 및 언로딩(loading and unloading)할 수 있고 챔버 내부의 부품들을 분해하지 않으면서 연속적인 공정을 수행할 수 있는 유기금속화학기상증착장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 챔버 내부의 고온상태에서도 기판의 로딩/언로딩이 용이하고, 고온의 증착공정에 의해 열변형된 서셉터나 샤프트를 교체하는 경우에도 레벨링(levelling)이 용이한 유기금속화학기상증착장치를 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 유기금속화학기상증착장치는, 챔버리드와 외부벽부와 바닥플랜지부를 포함하는 기판수용챔버와, 상기 기판수용챔버 내부에 배치되고, 기판을 가열하는 히터블럭을 갖는 기판가열유닛과, 상기 기판수용챔버내부로 반응가스를 공급하는 가스공급부와, 상기 기판가열유닛을 승강 구동시키는 승강구동부와, 상기 반응기챔버의 하부에 마련되며 상기 승강구동부에 의해 하강된 상기 기판가열유닛에 기판이 안착된 서셉터를 상기 히터블럭상에 이송하는 이송챔버를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 승강구동부는, 승강구동축과, 상기 승강구동축을 따라 상하로 승강구동되는 승강구동브라켓과, 상기 구동브라켓에 체결되며 상기 기판가열유닛의 샤프트를 둘러싸는 씰링부에 연결되는 씨일플랜지를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 승강구동부는, 상기 씨일플랜지에 결합되며 상기 샤프트를 둘러싸는 쉴드 튜브와, 상기 씨일플랜지와 상기 바닥플랜지부 사이에 배치되고 상기 쉴드 튜브를 둘러싸는 벨로우즈를 더욱 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 이송챔버는, 상기 기판수용챔버와 연통하는 이송개구를 갖는 이송챔버 본체와, 상기 이송챔버 내에 배치되며 기판이 안착된 서셉터가 저장되는 카세트와, 상기 서셉터를 이송하는 이송로봇을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 이송챔버는 상기 기판수용챔버와 상기 이송챔버 사이에 배치되어 상기 이송개구를 개폐하는 슬릿밸브를 더욱 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 기판수용챔버는, 상기 기판수용챔버에 설치되며 상기 이송개구를 개폐하고 내부에 냉각매체가 유동하는 냉각유로를 갖는 냉각셔터를 더욱 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 히터블럭은 중앙에 형성되며 상부를 향하여 돌출되는 히터블럭돌기가 형성되고, 상기 서셉터는 상기 히터블럭돌기가 삽입되는 서셉터 중앙홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 승강구동브라켓에 체결되는 텐션블럭과, 상기 텐션블럭을 상기 씨일플랜지에 고정하는 텐션볼트와, 상기 텐션블럭과 상기 씨일플랜지 사이에 배치되어 인장력을 가하는 텐션스프링을 더욱 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 씨일플랜지에는 상기 바닥플랜지부에 맞닿는 부분에 복수의 O링이 배치되는 것을 특징으로 한다.

상기 샤프트의 끝단을 씰링부에 체결하는 레벨링 플랜지와, 상기 레벨링 플랜지를 가압하는 레벨링 볼트를 구비하여, 상기 샤프트의 교체후에 상기 레벨링 볼트를 조절하여 상기 샤프트가 지지하는 히터블럭의 레벨링을 조절하는 것을 특징으로 한다.

상술한 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 챔버 리드(lid)를 개폐하지 않고도 챔버내에 기판을 로딩 및 언로딩할 수 있으므로, 진공상태의 반응기를 대기 상태로 전환할 필요가 없으며, 전환에 의해 반응기내의 상태가 변화될 염려가 없고 대기상태로의 전환으로 인하여 반응기 온도가 실온까지 하강할 때까지 대기할 필요가 없다.

또한, 챔버 리드의 개폐 및 공정의 중단이 없이 기판을 로딩하면서 연속적인 공정이 가능하며, 기판을 로딩하기 위해서 파트들을 분해 및 조립할 필요가 없다.

또한, 챔버 리드를 개폐할 필요가 없으므로 온도모니터링 센서를 보정할 필요가 없고, 챔버 내부의 고온상태에서도 기판의 로딩/언로딩이 용이하고, 고온의 증착공정에 의해 열변형된 서셉터나 샤프트를 교체하는 경우에도 레벨링을 용이하게 할 수 있다.

도 1은 종래기술에 의한 유기금속화학기상증착장치의 챔버 리드의 개폐를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 유기금속화학기상증착장치의 일실시예를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2의 유기금속화학기상증착장치의 승강구동부의 승강 및 이송챔버의 이송을 나타내는 도면이다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 히터블럭 및 서셉터를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 이송아암을 나타내는 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 씰링부를 나타내는 다른 예이다.
도 8은 도 7의 예에 의한 유기금속화학기상증착장치의 승강을 나타내는 도면이다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여, 본 발명에 의한 유기금속화학기상증착장치를 실시예로써 상세하게 설명한다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 의한 유기금속화학기상증착장치(1)는 기판수용챔버(10)와, 기판가열유닛(20)과, 가스공급부(30)와, 반응공간형성유닛(40)과, 승강구동부(50)와, 이송챔버(60)를 구비한다.

상기 기판수용챔버(10)는 챔버의 상부를 덮는 챔버리드(11)와, 상기 챔버리드(11)에 체결되며 챔버의 측부를 덮는 외부벽부(12)와, 챔버의 하부 바닥면을 형성하는 바닥플랜지부(13)를 구비한다.

상기 챔버리드(11)는 상기 외부벽부(12)에 볼트 등의 체결수단을 통해 분리가능하게 체결될 수 있으며, 상기 챔버리드(11)에는 냉각유로를 형성하여 상기 기판수용챔버(10) 내의 증착공정에서 발생하는 고온의 열에 의해 가열된 상기 기판수용챔버(10)를 냉각시키도록 구성된다.

또한, 상기 챔버리드(11)에는 후술하는 반응공간형성유닛(40)내에서 기판상에 증착되는 박막을 광학적으로 측정하기 위한 광학센서의 광측정 통로로서 기능하는 센서튜브가 설치될 수 있다.

상기 외부벽부(12)는 상기 챔버리드(11)에 체결되며, 상기 기판수용챔버(10)의 측부를 덮도록 구성된다. 상기 외부벽부(12)에는 배기홀(14)이 형성되며, 상기 배기홀(14)은 가스배기라인(도시하지 않음)에 연결되어, 증착공정의 완료후에 후술하는 반응공간에 잔류하는 반응가스를 상기 배기홀(14)과 상기 가스배기라인을 통해 상기 기판수용챔버(10)의 외부로 배출하도록 구성된다.

또한, 상기 외부벽부(12)의 내부에는 내부벽(12a)을 더욱 설치하여 후술하는 반응유닛(40)을 지지하도록 구성할 수 있다.

상기 기판수용챔버(10)의 하부에는 바닥플랜지부(13)가 마련된다. 상기 바닥플랜지부(13)에는 냉각유로를 형성할 수 있다.

상기 기판수용챔버(10) 내부에는 기판을 가열하는 기판가열유닛(20)이 배치된다.

상기 기판가열유닛(20)은, 기판이 안착되고 가열되는 히터블럭(21)과, 상기 히터블럭(21)을 지지하며 회전시키는 샤프트(22)와, 상기 샤프트(22)와 상기 기판수용챔버(10) 사이를 밀봉하는 씰링부(23)와, 상기 히터블럭(21)을 가열하는 유도가열부(25)를 포함한다.

상기 샤프트(22)는 일끝단은 상기 히터블럭(21)에 연결되고, 타끝단은 상기 기판수용챔버(10)의 상기 바닥플랜지부(13)를 관통하여 상기 기판수용챔버(10)의 외부에 배치된 회전구동부(도시하지 않음)에 연결되어, 상기 히터블럭(21)을 지지하면서 회전시키도록 구성되어 있다.

상기 샤프트(22)의 내부에는 열전쌍(도시하지 않음)이 설치되어 상기 유도가열부(25)에 의해 가열되는 상기 히터블럭(21)의 온도를 측정하여 제어할 수 있도록 구성된다.

상기 샤프트(22)와 상기 기판수용챔버(10)의 상기 바닥플랜지부(13) 사이에는 씰링부(23)가 마련되어, 회전하는 상기 샤프트(22)와 상기 바닥플랜지부(13) 사이의 공간을 밀봉하도록 구성된다. 상기 씰링부(23)에는 유체씨일이 충진되며, 본 실시예에 있어서 상기 유체씨일은 마그네틱의 자력에 의해 외부와의 공극을 기밀하게 밀봉하는 자성유체씨일로 구성될 수 있다.

또한, 상기 씰링부(23)의 상부에는 상기 샤프트(22)를 둘러싸며 증착공정 과정에서 발생하는 고온의 열이 상기 기판수용챔버(10) 및 상기 씰링부(23)로 전달되는 것을 방지하는 단열부(24)를 더욱 설치할 수 있다.

상기 유도가열부(25)는, 예를 들면 상기 히터블럭(21)을 둘러싸는 인덕션 코일로 형성되어, 상기 유도가열부(25)의 내측에 배치된 상기 히터블럭(21)을 가열하도록 구성된다.

상기 유도가열부(25)와 상기 히터블럭(21)와의 사이에는 열적 배리어부재(26)를 더욱 구비하여, 상기 유도가열부(25)에 의해 가열된 상기 히터블럭(21)의 고온의 열이 상기 기판수용챔버(10)의 내부로 전달되는 것을 차단할 수 있고, 상기 히터블럭(21)의 고온의 열로부터 상기 유도가열부(25)를 보호할 수 있다.

한편, 상기 기판수용챔버의 일측에는 가스공급부(30)가 설치된다. 상기 가스공급부(30)는 복수의 가스공급라인(도시하지 않음)에 각각 연결되는 복수의 가스공급포트를 구비하며, 상기 복수의 가스공급라인에는 복수의 가스공급원(도시하지 않음)으로부터 반응가스 또는 캐리어 가스가 공급된다.

상기 기판수용챔버(10)의 내부에는 반응공간형성유닛(40)이 더욱 설치될 수 있다.

상기 반응공간형성유닛(40)은 상부판(40a)과, 측부판(도시하지 않음)와, 하부판(40b)을 포함하며, 일측이 상기 가스공급부(30)에 연결되고 상기 기판수용챔버(10)의 내부에서 별도의 반응공간을 형성하도록 구성된다.

상기 반응공간형성유닛(40)의 일측은 상기 기판수용챔버(10)의 내부벽(12a)을 관통하여 상기 가스공급부(30)에 체결되고, 타측은 상기 기판수용챔버(10)의 반대편의 내부벽(12a)을 관통하여 상기 외부벽부(12)에 형성된 상기 배기홀(14)에 연통하도록 구성된다.

상기 반응공간형성유닛(40)의 상기 상부판(40a)에는 열차폐리드(41)를 설치할 수 있다. 상기 열차폐리드(41)는 상기 히터블럭(21)에 대향하는 위치에 설치된다. 또한, 상기 열차폐리드(41)는 상기 상부판(40a)보다 두껍고, 상기 히터블럭(21)의 상부면을 향하여 돌출되어, 상기 히터블럭(21)에 안착된 기판 위의 반응공간을 더욱 작게 형성할 수 있다. 또한, 상기 열차폐리드(41)는, 예를 들면 고온에 안정적이고 열반사율이 높은 질화붕소의 재질로 형성되어, 열반사율이 높은 상기 열차폐리드(41)에 의해 기판을 효율적으로 가열함과 동시에 기판의 가열에 소요되는 소비전력을 효율적으로 저감시킬 수 있다.

또한, 상기 반응공간형성유닛(40)은 복수의 가스안내판(42)을 구비한다. 상기 가스안내판(42)은 상기 반응공간형성유닛(40) 내에서 상기 가스공급부(30)측에 설치되어 공급되는 반응가스를 기판상으로 안정적으로 안내하도록 구성된다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 의한 유기금속화학기상증착장치(1)는 상기 기판가열유닛(20)을 승강구동시키는 승강구동부(50)를 구비한다.

상기 승강구동부(50)는 승강구동축(51)과, 승강구동브라켓(52)과, 씨일플랜지(53)를 포함한다.

상기 승강구동축(51)은 상기 기판수용챔버(10)의 하부에서 상기 바닥플랜지부(13)에 체결되며 수직으로 세워 설치된다. 상기 승강구동브라켓(52)은 일끝단이 상기 승강구동축(51)에 연결되어 상기 승강구동축(51)을 따라 상하로 승강구동되도록 구성되며, 타끝단에는 씨일플랜지(53)가 체결된다.

상기 씨일플랜지(53)는 일측이 상기 승강구동브라켓(52)에 체결되며 타측은 상기 샤프트(22)를 둘러싸는 상기 씰링부(23)에 연결된다. 상기 씨일플랜지(53)는 상기 샤프트(22)의 승강구동시에 상기 기판수용챔버(10)의 상기 바닥플랜지부(13)의 하부면에 맞닿도록 형성되며, 상기 바닥플랜지부(13)에 맞닿는 면에 복수의 O링(53b)를 배치하여 상기 바닥플랜지부(13)와의 사이를 더욱 긴밀하게 밀봉하도록 구성된다.

또한, 상기 씨일플랜지(53)는 내부에 냉각매체가 유동하는 냉매유로(53a)를 구비하여 상기 기판수용챔버(10)의 내부로부터 전달되는 고온의 열을 냉각시켜 상기 기판수용챔버(10)의 고온의 열이 챔버 외부 및 상기 씰링부(23)에 전달되는 것을 방지한다.

또한, 상기 승강구동부(50)는 쉴드튜브(55)와, 벨로우즈(54)를 더욱 구비할 수 있다. 상기 쉴드튜브(55)는 상기 씨일플랜지(53)에 수직이 되도록 설치되며 상기 샤프트(22)를 둘러싸도록 구성된다. 상기 벨로우즈(54)는 상기 씨일플랜지(53) 상부와 상기 바닥플랜지부(13)의 하부를 연결하도록 배치되고 상기 쉴드튜브(55)를 둘러싸도록 구성된다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 기판가열유닛(20)의 상기 히터블럭(21)에 기판을 로딩/언로딩하기 위하여 상기 기판가열유닛(20)을 상기 승강구동축(51)을 따라 상기 승강구동브라켓(52)을 하강시키면 상기 쉴드튜브(55)에 의해 닫혀져 있는 상기 기판수용챔버(10) 내의 기판공급공간(S)이 개방된다. 이 때, 상기 쉴드튜브(55)는 하강된 상태이고 상기 벨로우즈(54)는 펼쳐진 상태가 된다.

여기서, 상기 쉴드튜브(55)와 상기 벨로우즈(54) 사이에는 퍼지가스(P)를 공급하여 상기 벨로우즈(54)와 상기 쉴드튜브(55)에 상기 기판수용챔버(10) 내의 부산물이 부착되어 오염되는 것을 차단한다.

또한, 도 7에 나타낸 바와 같이, 상기 기판가열유닛(20)의 승강구동시에 상기 씰링부(23)와 상기 바닥플랜지부(13) 사이를 보다 긴밀하게 밀봉하기 위하여, 텐션블럭(56)과, 텐션볼트(57)와, 텐션스프링(58)을 더욱 구비할 수 있다.

도 7에 나타낸 바와 같이, 상기 텐션블럭(56)은 상기 승강구동브라켓(52)의상부에 설치되며 상기 텐션블럭(56)의 내주면 부분은 상기 씰링부(23)의 절곡된 끝단을 지지하도록 구성된다.

상기 텐션볼트(57)는 상기 텐션블럭(56)을 관통하여 상기 씨일플랜지(53)에 삽입되고 상기 텐션블럭(56)을 상기 씨일플랜지(53)측으로 가압한다. 또한, 상기 텐션스프링(58)은 상기 텐션블럭(56)과 상기 씨일플랜지(53) 사이에 배치되어 상기 텐션블럭(56)과 상기 씨일플랜지(53)에 인장력을 가하여 상기 씰링부(23)가 상기 바닥 플랜지부에 보다 긴밀하게 밀봉되도록 구성된다.

또한, 도 7에 나타낸 바와 같이, 상기 샤프트(22)와 상기 씰링부(23) 사이에는 레벨링 플랜지(23c)와 레벨링 볼트(23b)를 설치할 수 있다. 상기 레벨링 플랜지(23c)의 헤드부는 상기 샤프트(22)의 절곡된 끝단을 눌러 가압할 수 있도록 상기 샤프트(22)의 끝단에 배치되고, 상기 씰링부(23)의 상단에 배치된다. 상기 레벨링 플랜지(23c)를 상기 레벨링 볼트(23b)에 의해 상기 씰링부(23)에 체결하면서 상기 레벨링 플랜지(23c)에 의해 상기 샤프트(22)의 끝단을 가압하면서 고정할 수 있다.

상기 레벨링 플랜지(23c)와 상기 레벨링 볼트(23b)를 구비함으로써, 상기 샤프트(22)의 교체시에 상기 레벨링 볼트(23b)를 조절하여 상기 샤프트(22)의 비틀림 레벨링(wobble leveling)을 용이하게 실시하여 상기 히터블럭(21)의 비틀림 레벨링을 실시할 수 있다.

한편, 본 발명에 의한 유기금속화학기상증착장치(1)는 이송챔버(60)를 구비한다. 상기 이송챔버(60)는 상기 기판수용챔버(10)의 하부에 마련되며 상기 승강구동부(50)에 의해 하강된 상기 기판가열유닛(20)에 기판이 안착된 서셉터를 로딩/언로딩하여 상기 히터블럭(21)상에 기판을 로딩/언로딩할 수 있도록 구성된다.

상기 이송챔버(60)는, 이송챔버본체(61)와, 이송로봇(62)과, 카세트(63)을 구비한다. 상기 이송챔버본체(61)는 상기 기판수용챔버(10)에 형성된 이송개구와 연통하는 이송개구(61a)를 가지며, 상기 이송챔버본체(61) 내부에는 상기 이송로봇(62)과 상기 카세트(63)이 수용된다.

상기 카세트(63)은 상기 이송챔버(60) 내에 배치되며 복수의 서셉터(70)가 저장되어 있고, 상기 복수의 서셉터(70) 각각에는 복수의 기판(W)이 안착되어 있다.

상기 이송로봇(62)에는 상기 서셉터(70)를 파지하여 이송하는 이송아암(62a)이 장착되어 있다.

여기서, 상기 서셉터(70)는, 도 4a 및 4b에 나타낸 바와 같이, 외주하단 부분에 오목하게 절개되어 형성된 서셉터 외주홈(70a)을 구비하며, 상기 서셉터의 하부면 중앙에는 상부측으로 오목하게 절개된 서셉터 중앙홈(70b)이 형성된다.

또한, 상기 히터블럭(21)의 외주상단부분에는 오목하게 절개되어 형성된 히터블럭 홈(21a)이 형성되고, 상기 히터블럭(21)의 상부면 중앙에는 상부측으로 돌출되어 형성된 히터블럭돌기(21b)가 형성된다.

또한, 상기 서셉터 외주홈(70a)과 상기 히터블럭 홈(21a)는, 도 4c 및 도 4d에 나타낸 바와 같이, 상기 서셉터(70) 또는 상기 히터블럭(21)의 어느 하나에만 설치될 수 있음은 물론이다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 상기 이송아암(62a)이 상기 서셉터(70)를 파지할 때에, 상기 이송아암(62a)의 에지(edge) 부분이 상기 서셉터 외주홈(70a)에 끼워넣어져서 상기 카세트(63)에서 용이하게 해당 서셉터(70)를 파지하여 이송할 수 있다.

또한, 상기 서셉터(70)를 상기 히터블럭(21)상에 안착시킬 때에, 상기 이송아암(62a)의 에지 부분이 상기 히터블럭 홈(21a)과 상기 서셉터 외주홈(70a)에 의해 형성되는 공간에 끼워 넣어지면서 상기 히터블럭돌기(21b)가 상기 서셉터 중앙홈(70b)에 끼워 맞추어져서 상기 서셉터(70)를 상기 히터블럭(21)상에 안정적으로 안착시킬 수 있다.

이 때, 상기 서셉터 외주홈(70a)의 끝선과 서셉터 중앙홈(70b)의 끝선의 연장선은 상기 서셉터(70)에 기판(W)을 안착시키기 위한 그루브(groove)의 가장자리와 겹쳐지지 않도록 형성되는 것이 바람직하다. 즉 상기 서셉터 중앙홈의 폭(a)은 상기 그루브 사이의 폭(a')보다 작게 형성하고, 상기 서셉터 외주홈 사이의 폭(b)은 상기 그루브 전체 폭(b')보다 크게 형성하는 것이 바람직하다.

이로써, 기판의 로딩/언로딩을 용이하고 안정적으로 하기 위하여 형성된 상기 복수의 홈(21a, 70a, 70b) 및 돌기(21b)로 인하여, 상기 히터블럭으로부터 상기 기판으로 전달되는 열에 대한 영향을 최소화하여 기판의 온도균일도에 영향을 주지 않도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 이송챔버(60)는 슬릿밸브(64)를 구비한다. 상기 슬릿밸브(64)는 상기 기판수용챔버(10)와 상기 이송챔버(60) 사이에 배치되어 상기 이송개구(61a)를 개폐하도록 구성된다.

또한, 상기 기판수용챔버(10)에는 냉각셔터(65)가 설치된다. 상기 냉각셔터(65)는 상기 슬릿밸브(64)와 함께 상기 이송개구(61a)를 개폐하도록 구성된다. 또한, 상기 냉각셔터(65)는 내부에 냉각매체가 유동하는 냉각유로(65a)를 구비하여 상기 기판수용챔버(10)의 고온의 열이 외부 및 상기 이송챔버(60)로 전달되는 것을 방지한다.

상술한 구성을 가지는 본 발명의 유기금속화학기상증착장치(1)의 작동에 대하여 설명한다.

우선, 기판의 로딩은 준비된 다수의 서셉터(70)에 복수의 기판(W)을 정렬시킨 후 이송챔버(60) 내에 구비된 카세트(63)에 상기 서셉터(70)를 장착한 후 상기 이송챔버(60)를 진공상태로 유지한다.

이 때, 상기 기판수용챔버(10)도 진공상태를 유지한 상태이다. 상기 이송챔버(60)로부터 상기 서셉터(70)를 공급받기 위해, 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 히터블럭(21)을 지지하는 상기 샤프트(22)를 상기 승강구동부(50)를 통해 로딩 위치로 하강시킨다. 이 때, 상기 샤프트(22)의 하강구동에 따라, 쉴드튜브(55)가 같이 하강하면서 기판공급공간(s)이 개방된다.

상기 기판공급공간(s)이 개방되면, 상기 이송챔버(60) 내의 이송로봇(62)은 증착공정이 완료된 서셉터(70)를 히터블럭(21)으로부터 픽업(pick-up)하여 카세트(63)에 안착하고, 다음 공정대상이 되는 서셉터(70)를 픽업하여 상기 히터블럭(21) 에 안착시킨다. 이 때, 상기 슬릿밸브(64) 및 상기 냉각셔터(65)는 하강하여 상기 이송개구(61a)가 개방된 상태이다.

그런 다음, 이송아암(62a)을 후퇴시키고, 상기 슬릿밸브(64) 및 상기 냉각셔터(65)를 승강시켜 상기 이송개구(61a)를 폐쇄한다. 그리고, 상기 승강구동부(50)를 구동시켜 상기 기판가열유닛(20)을 상승구동시킨다. 이 때, 상기 기판수용챔버(10)와 상기 기판가열유닛(20)의 상기 씰링부(23)는 상기 씨일플랜지(53)에 의해 밀봉될 뿐만 아니라, 상기 텐션블럭(56) 등에 의해 더욱 긴밀하게 밀봉된다.

그런 다음, 상기 기판수용챔버(10) 내의 증착공정을 다시 연속적으로 진행한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 유기금속화학기상증착장치(1)는, 상기 승강구동부(50)에 의한 기판가열유닛(20)의 승강구동 및 상기 이송챔버(60)와 상기 승강구동부(50)에 의해 챔버 리드(11)를 개폐하지 않고도 챔버내에 기판을 로딩 및 언로딩할 수 있으므로, 진공상태의 반응기를 대기 상태로 전환할 필요가 없다. 또한, 대기상태로의 전환이 필요 없어 고온상태에서도 기판교환이 가능하다. 또한, 기판을 로딩하면서 연속적인 공정이 가능하며, 기판을 로딩하기 위해서 파트들을 분해 및 조립할 필요가 없다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

1 ; 유기금속화학기상증착장치
10 : 기판수용챔버
20 : 기판가열유닛
30 : 가스공급부
40 : 반응공간형성유닛
50 : 승강구동부
60 : 이송챔버
70 : 서셉터

Claims (10)

1. 챔버리드와 외부벽부와 바닥플랜지부를 포함하는 기판수용챔버와,
   상기 기판수용챔버의 하부 일측에 마련되며, 상기 기판수용챔버의 바닥플랜지부에 형성된 이송개구와 연통하는 이송챔버와,
   상기 이송챔버와 상기 기판수용챔버 사이에서 이동가능하고, 기판 안착이 가능한 서셉터와,
   상기 기판수용챔버에 형성되며 상기 서셉터의 안착이 가능한 히터블럭과, 상기 기판수용챔버에 형성되며 상기 히터블럭을 지지하는 샤프트와, 상기 샤프트와 상기 기판수용챔버의 바닥플랜지부 사이에 마련된 씰링부를 포함하는 기판가열유닛과,
   상기 기판수용챔버에 형성되며 상기 기판가열유닛의 상기 샤프트를 둘러싸는 쉴드 튜브와,
   상기 기판가열유닛을 승하강시키고 상기 기판수용챔버에 배치되는 승강구동부와,
   상기 쉴드튜브의 내측에 위치되며, 상기 씰링부와 상기 샤프트를 둘러싸도록 상기 씰링부의 상부에 설치되어 상기 기판수용챔버 및 상기 씰링부로 고온의 열이 전달되는 것을 방지하는 단열부를 구비하는 것을 특징으로 하는 유기금속화학기상증착장치.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 승강구동부는,
   승강구동축과,
   상기 승강구동축을 따라 상하로 승강구동되는 승강구동브라켓과,
   상기 승강구동브라켓에 체결되며 상기 쉴드튜브내에서 상기 씰링부에 연결되는 씨일플랜지를 구비하는 것을 특징으로 하는 유기금속화학기상증착장치.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 씨일플랜지는 상기 쉴드튜브와 결합되는 것을 특징으로 하는 유기금속화학기상증착장치.
   
4. 제 1 항에 있어서, 상기 이송챔버는,
   상기 기판수용챔버와 연통하는 이송개구를 갖는 이송챔버 본체와,
   상기 이송챔버 내에 배치되며 기판이 안착된 서셉터가 저장되는 카세트와,
   상기 서셉터를 이송하는 이송로봇을 구비하는 것을 특징으로 하는 유기금속화학기상증착장치.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 이송챔버는 상기 기판수용챔버에 형성된 이송개구와 연통되는 이송개구를 가지며, 상기 이송챔버의 상기 이송개구를 개폐하는 슬릿밸브를 더욱 구비하는 것을 특징으로 하는 유기금속화학기상증착장치.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 기판수용챔버에 설치되며 상기 이송개구를 개폐하고 내부에 냉각매체가 유동하는 냉각유로를 갖는 냉각셔터를 더욱 구비하는 것을 특징으로 하는 유기금속화학기상증착장치.
   
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 히터블럭에는 중앙에 형성되며 상부를 향하여 돌출되는 히터블럭돌기가 형성되고,
   상기 서셉터는 상기 히터블럭돌기가 삽입되는 서셉터 중앙홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 유기금속화학기상증착장치.
   
8. 제 2 항에 있어서,
   상기 씨일플랜지와 상기 승강구동브라켓의 사이에는,
   상기 승강구동브라켓에 체결되는 텐션블럭과,
   상기 텐션블럭을 상기 씨일플랜지에 고정하는 텐션볼트와,
   상기 텐션블럭과 상기 씨일플랜지 사이에 배치되어 인장력을 가하는 텐션스프링을 구비하여 상기 씰링부가 상기 바닥플랜지부에 긴밀하게 밀봉되도록 하는 것을 특징으로 하는 유기금속화학기상증착장치.
   
9. 제 2 항에 있어서,
   상기 씨일플랜지에는 상기 바닥플랜지부에 맞닿는 부분에 복수의 O링이 배치되는 것을 특징으로 하는 유기금속화학기상증착장치.
   
10. 제 2 항에 있어서,
    상기 샤프트의 끝단을 씰링부에 체결하는 레벨링 플랜지와, 상기 레벨링 플랜지를 가압하는 레벨링 볼트를 구비하여,
    상기 샤프트의 교체후에 상기 레벨링 볼트를 조절하여 상기 샤프트가 지지하는 히터블럭의 수평도를 조절하는 것을 특징으로 하는 유기금속화학기상증착장치.
    
    
    

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