KR20100061740A - 화학기상증착 반응기 챔버 - Google Patents
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Abstract
복수의 기판을 지지하는 기판 홀더를 수용하는 반응 챔버 및 가열된 기판들의 표면 상부로 반응가스들을 공급하는 반응 가스 유입구를 포함하는 화학기상증착 반응기가 제공된다. 반응가스들은 기판들에 대하여 평행하거나 비스듬하게 주입될 수 있으며, 공급되는 반응 가스의 유동 방향과 서셉터 회전의 접선성분 사이의 각도는 서셉터의 위치에 독립적이다. 또한 기판들에 대하여 수직 또는 예각으로 가스들을 공급하는 보조가스 유입구가 포함되어, 고온의 가스가 기판 표면에 대해 평행하거나 비스듬하게 유동하는 저온의 반응가스와 접촉할 때 생성되는 경계층의 두께가 변경된다.
Description
본 발명은 다수의 기판 상에 반도체 결정막을 증착시키는 데 사용되는 유기금속 화학기상증착 반응기에 관한 것이다. 본 발명은 특히 반응 효율 및 균일성을 향상시키는 화학 기체 운반 장치에 관한 것이다.
유기금속 화학기상증착 (MOCVD)은 발광다이오드 및 레이저다이오드와 같은 전자장치의 제조에 사용되는 고품질의 결정박막을 증착하는 표준 방법이다. 일반적으로 MOCVD 반응기들은 질소나 수소와 같은 불활성기체에 의해 챔버 내로 운반되는 트리메틸갈륨(trimethylgallium, TMG) 또는 트리메틸인듐(trimethylindium, TMI)과 같은 유기 금속 원료를 사용한다. 상기 반응기 내에서 유기금속 화합물들은 가열되고, 분해된 후 암모니아나 아르신(arsine)과 같은 수소화물 가스와 화학적으로 반응하여 가열된 기판상에 박막을 형성한다. 예를 들어 TMG와 암모니아가 적절한 조건 하에 반응기로 주입되면, 화학 반응 결과물은 단순 이성분 화합물(simple binary compound)인 질화갈륨(gallium nitride, GaN) 막을 형성한다. 형성된 막들의 두께 및 구성은 반응기 압력, 캐리어가스 유동율, 기판 회전 속도, 온도 및 반응기 디자인에 종속적인 다른 변수들과 같은 다양한 변수를 조정함으로서 조절될 수 있다. 나아가, 상기 반응은 기판의 표면에서 일어나기 때문에 형성된 막의 속성들은 기판 상에서의 반응 가스의 유동 패턴에 의해 크게 좌우된다.
대부분의 멀티 웨이퍼(multi-wafer) MOCVD 증착 챔버는 기판과 같은 정해진 표면(desired surface) 상으로 반응가스들을 향하게 하는 단일의 가스 인젝터를 구비한다. 이러한 구성은 두 가지 방식의 다기판(multi-substrate) 반응기 디자인으로 이어졌는데, 하나는 기판이 반응가스의 흐름에 수직인 타입으로서 수직형 반응기로 알려졌으며, 다른 하나는 반응가스의 흐름이 기판 표면에 평행한 타입으로서 수평형 반응기로 알려진다.
수직형의 경우, 반도체 기판들 또는 다른 목적물들은 수직축에 대해 회전하는 서셉터(susceptor) 디스크 상에 장착된다. 성장단계 동안, 차가운 반응가스들이 통로를 통해 기판들 쪽으로 아래 방향으로 유동한다. 나아가, 서셉터로부터 발생된 열은 반응가스들을 상승시키고 반응기 챔버의 최상면까지 도달할 수 있는 비균일한 고온의 가스 경계층을 기판 및 서셉터 상에 형성시킨다. 저온의 반응가스들이 고온의 가스들과 만나게 되면 열 대류가 발생될 수 있다. 이 열 대류 효과에 의해 층류를 요동시키는 재순환 유동 패턴을 야기하는 경계층이 형성된다. 이러한 층류 내의 요동은 증착된 박막의 균일성 및 구성을 기판 표면에 걸쳐 변화시킴으로써 박막들에 해로운 증착 조건을 유발한다.
수직형 다기판 반응기의 다른 바람직하지 않은 속성은 반응가스 인젝터 표면에 반응물이 증착된다는 부정적인 효과이다. 수직형 반응기에는 반응기 내부로 소용돌이 치지 않는 균일한 유동 패턴을 발생시키기 위하여 일반적으로 미세한 망 또는 다른 유동 분산 장치가 사용된다. 이러한 유동 장치들은 증착된 반응물을 축적하며 일정 기간에 걸쳐 유동 패턴을 방해한다. 따라서, 예측 가능한 유동 패턴을 유지하기 위해서는 주기적으로 세척 공정이 수행될 필요가 있었다. 이것은 운휴시간이 늘어나고 증착 시스템의 생산성이 낭비되는 결과를 낳았다.
유기금속 화학기상증착 시스템에는 또한 반응기 챔버의 최상부에 설치되는 회전 가능한 서셉터에 기판이 뒤집힌 상태로 장착되는 회전 디스크 반응기가 구비될 수 있다. 성장단계 동안 반응기의 챔버 측벽이나 바닥 벽에 위치한 주입 유로를 통해 반응가스들이 주입된다. 상기 시스템의 한기지 단점은 기판을 뒤집어진 상태로 제자리에 고정하기 위하여 고정면 플레이트, 클램프, 클립, 부착구 등과 같이 복잡한 서셉터 구조가 채용되어야 한다는 점이다. 이런 구조들 또한 기판 표면에 걸쳐 불균일한 증착을 일으키는 반응가스들의 유동 패턴을 방해한다. 이 반응기의 다른 단점은 성장단계 동안 상기 구조에 의해 원치 않는 불순물들이 기판의 표면상에 유입된다는 것이다.
이 반응기의 또 다른 단점은 반응가스 인젝터 상에 입자가 형성된다는 것이다. 이것은 성장단계 동안 서셉터 상에 축적되어 결과적으로 반응기의 바닥에 위치한 가스 인젝터 상으로 떨어지는 입자가 형성되기 때문이며, 이는 주입된 유동 패턴을 방해한다. 따라서, 예측 가능한 유동 패턴을 유지하기 위해서는 운휴시간이 증가되고 증착 시스템의 생산성이 낭비되는 결과를 초래하는 세척 공정이 주기적으로 수행되어야 한다.
수평형 다기판 반응기에는 회전 기판들의 회전 중심에 위치하는 단일의 반응가스 인젝터가 구비된다. 반응기에는 또한 기판들 또는 다른 목적물들이 배치되고 회전 로드(rod)에 의해 중심축에 대해 회전하는 서셉터가 구비될 수 있다. 성장단계 동안 차가운 화학 기체가 통로를 통해 기판들 쪽으로 수평방향으로 유동한다. 나아가, 서셉터로부터 발생되는 열은 가스를 상승시키고 반응기 챔버의 최상면까지 도달 가능한 거대한 고온 가스 불균일 경계층을 기판과 서셉터 상에 형성시킨다. 저온의 반응가스들이 고온의 가스들과 접촉하면 열 대류가 일어날 수 있다. 이 열 대류 효과에 의해 층류를 요동시키는 재순환 유동 패턴을 야기하는 경계층이 형성된다. 수직형 반응기에서 관찰되는 효과와 유사하게, 이러한 층류의 요동은 균일성 및 증착된 박막의 구성을 목적물 표면에 걸쳐 변화시킴으로써 해로운 증착 조건을 일으킨다. 그런데, 이런 효과들은 두 가지 주된 이유 때문에 수평형 반응기에서 훨씬 크게 나타난다. 첫째, 반응가스들의 유동 경로가 기판과 평행하기 때문에 가열된 가스들의 부력 효과에 의해 생성된 상향 유동 벡터를 상쇄시킬 하향 벡터가 존재하지 않는다. 이 때문에 경계층의 두께가 증가한다. 둘째, 서셉터의 회전률이 수직형 반응기의 경우보다 훨씬 작기 때문에, 수직형 반응기와는 달리 반응가스들이 서셉터의 회전에 의해 서셉터의 표면쪽으로 끌리지 않는다. 이런 두 가지 효과에 의해 기판에서의 반응 효율이 급격히 감소한다. 상술된 점과 같은 어려움에 더하여, 종래의 수평형 다기판 반응기는 반응기 벽면 상의 기생 증착(parasitic deposition)에 의해 발생되는 효과 때문에 어려움이 있다. 이 증착들은 기판 표면에 걸쳐 유동 패턴을 변화시키고, 시간에 따라 온도를 등락시키고, 증착면으로부터 기판들 위로 입자를 떨어뜨리는 등의 해로운 효과를 증착막에 일으킨다. 따라서 기판에 걸쳐 예측 가능한 유동 패턴과 온도 분포를 유지하고, 원치 않는 증착을 방지하여 기판들을 손상시키는 입자들이 기판에 떨어지는 것을 막기 위해서는 주기적인 세척 공정이 필요하다. 이로 인해 운휴시간이 증가되고 증착 시스템의 생산성이 낭비된다.
MOCVD 반응기에는 두 개의 분리된 가스 주입 유동이 채용될 수 있는데, 하나는 기판 표면에 대해 화학 반응가스를 평행하게 주입하고, 다른 주입 유동은 그 흐름이 기판 표면에 대해 수직이 되도록 형성함으로써 기판 표면에 평행한 가스를 눌러 기판표면에 가까워지게 한다. 이 반응기 디자인에는 회전하는 기판의 선단 근처에 위치하는 반응물 인젝터가 구비된다. 반응기에는 또한 상부에 기판 또는 다른 목적물이 배치되고 회전 로드에 의해 중심축에 대해 회전되는 서셉터가 구비될 수 있다. 성장단계 동안, 반응가스들은 반응물 인젝터를 통해 주입되며, 유동 경로를 따라 기판 표면 상으로 흐르게 된다. 두번째 인젝터에 의해 유동 채널을 통해 기판에 수직하게 주입된 두번째 유동은 반응가스 흐름을 아래로 눌러 기판에 가깝게 한다. 두번째 유동 가스들은 반응에 불활성이며, 기판 표면의 반응에 기여하지 않는다.
앞 단락에서 설명된 2-유동 반응기 시스템의 한가지 단점은 한번에 하나의 기판만 증착 가능하다는 점이다. 이러한 단일 기판 디자인은 그것의 본질적으로 낮은 처리량 때문에 이 증착 기술의 상업적 적용성을 매우 떨어뜨린다.
이 디자인의 다른 단점은 공급되는 반응가스들이 회전 기판의 오직 일측 선단으로만 향하게 된다는 점이다. 따라서 회전하는 기판의 각속도의 접선 성분과 반응가스의 공급 방향이 서셉터의 위치에 종속적이게 된다. 이것은 기판 표면에 걸쳐 증착 조건에 높은 가변성을 야기하여 기판 표면에 걸쳐 증착의 균일성을 급격히 떨어뜨린다. 나아가, 반응물들이 서셉터의 일측 선단으로부터 주입되기 때문에, 가열된 기판에 의한 열 대류에 의해 발생되는 반응가스 유동 패턴의 붕괴와, 기판 표면과 가스 유동과의 접촉에 의해 기판 표면에 걸쳐 반응가스들의 층류가 요동(perturbation)한다. 이러한 유동의 요동의 영향은 기판 및 서셉터의 크기가 커질수록 급격히 증가한다. 이 때문에 반응물의 층류 유동 패턴을 유지하면서 한번에 증착될 수 있는 기판들의 크기와 수가 크게 제한된다.
수평형 MOCVD 반응기에는 기판과 평행하게 공급되는 원료 가스 및 중앙부의 흐름이 주변부의 흐름보다 느리며 기판에 반대편에 위치하는 가압 가스가 이용될 수 있다.
이 디자인의 다른 문제점은 다양한 유동 패턴과 속도를 가지는 가압 가스의 사용함으로써 복잡도가 높아진다는 것이다. 다양한 유동 패턴을 사용함으로써 기판 표면에 걸쳐 반응가스의 유동 패턴에 심각하게 영향을 미치는 터뷸런스가 두 유동 사이의 경계면에서 발생된다. 이에 따라 기판에 걸쳐 불균일한 증착이 이루어지며, 증착 재현성이 불충분하게 된다.
반도체 결정을 제조하기 위한 개선된 방법이라는 현재의 필요성을 고려하여, 다양한 실시예의 간단한 요약을 제공한다. 다음 요약에는 단순화 및 생략이 있을 수 있으나, 이는 다양한 실시예의 몇 가지 측면을 강조하고 소개하기 위한 것이지, 그 범위를 제한하려는 것은 아니다. 본 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 자가 본 발명의 사상을 이해하고 사용하기에 충분한 바람직한 실시예의 상세한 설명은 다음 부분에 이어질 것이다.
다른 실시예에서, 둘 이상의 기판을 코팅하기 위한 반응기 챔버는, 회전 시 접선 성분을 포함하는 각속도를 가지는 회전가능한 서셉터; 상기 서셉터의 표면에 장착되어 반응기 챔버 내에서 상기 서셉터에 의해 회전되는 적어도 둘의 기판; 상기 서셉터를 가열하는 히터; 반응가스들은 상기 각속도의 상기 접선 성분과 각도를 형성하는 방향으로 유동하며, 상기 각도는 상기 서셉터의 위치에 독립적이도록, 상기 반응가스들을 상기 기판들의 표면에 대하여 비스듬하게 공급하는 제1 가스 인젝터; 상기 기판들 표면에 예각으로 누름가스를 공급하는 제2 가스 인젝터; 및 상기 반응가스들을 상기 반응기 챔버로부터 배출시키기 위한 챔버 가스 배출구;를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 둘 이상의 기판을 코팅하기 위한 반응기 챔버는, 반응기 챔버 내에 위치하는 적어도 둘의 서셉터; 상기 복수의 서셉터들의 표면에 장착되는 적어도 하나의 기판; 상기 서셉터들의 회전에 의하여 상기 기판이 회전되도록 상기 서셉터들을 회전시키는 수단; 상기 서셉터를 가열하는 서셉터 가열수단; 상기 기판 표면에 비스듬하게 반응가스를 공급하며, 상기 서셉터들로부터 대략 같은 거리에 위치하는 제1 가스 인젝터; 상기 기판 표면에 예각으로 누름가스를 공급하여 상기 서셉터들의 가열에 의해 형성된 경계층이 압축되도록 하는 제2 가스 인젝터; 및 상기 반응가스들을 상기 반응기 챔버로부터 배출시키기 위한 챔버 가스 배출부;를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 상기 서셉터는 회전중심을 가지며, 상기 제1 가스 인젝터는 대략 상기 서셉터의 회전중심에 위치할 수 있다. 제2 가스 인젝터는 대략 상기 기판들의 상부에 위치할 수 있다. 상기 기판들은 가열된 서셉터 상에 위치할 수 있으며, 베이스 플레이트의 구멍을 통해 반응기 챔버로 삽입되는 공통의 축에 대하여 회전할 수 있다. 서셉터는 이중 회전을 가질 수 있는데, 기계적으로 회전하거나, 가스 호일 회전으로 작동한다.
다른 실시예에서, 반응기 챔버는 상기 적어도 둘의 기판에 접근하기 위한 게이트 밸브를 구비하는 주변 벽을 더 포함할 수 있다. 상기 서셉터를 가열하기 위한 가열수단이 상기 서셉터 하부에 제공될 수 있다. 반응가스들은 주변 벽, 베이스 플레이트 또는 탑 플레이트에 위치하는 포트들을 통해 배출될 수 있다. 반응기 챔버는 중심이 있는 천정을 구비할 수 있다. 반응가스들은 유입구를 통해 반응기 챔버로 유입될 수 있는데, 상기 유입구는 대략 상기 반응기 챔버의 상기 천정의 중심에 위치한다.
다른 실시예에서, 반응기는 상기 챔버에 연결되는 회전 로드를 더 포함할 수 있으며, 이때 서셉터는 회전 로드에 부착되어 상기 로드의 회전에 의해 상기 챔버 내에서 회전한다. 상기 반응기는, 상기 기판들의 조작을 위해 상기 기판들에 자유롭게 접근하기 위하여 외부 실린더 링에 대하여 위쪽 방향으로 이동 가능한 탑 플레이트를 더 포함할 수 있다. 상기 반응기는 상기 기판들의 조작을 위해 상기 기판들에 자유롭게 접근하기 위하여 외부 실린더 링에 대하여 아래쪽 방향으로 이동 가능한 베이스 플레이트를 더 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 회전 로드는 중공형일 수 있으며, 서셉터의 표면에는 회전 로드와 일직선상에 형성되는 중심유입구가 구비될 수 있다. 중심유입구의 상부에 위치하여 상기 중심유입구와 각도를 형성하는 원통형상부가 상기 반응기에 구비될 수 있으며, 상기 원통형상부의 위치는 중심유입구와의 거리를 조절하기 위하여 변경될 수 있다.
다른 실시예에서, 상기 반응기 챔버는 중심이 있는 바닥을 더 포함할 수 있으며, 반응가스들은 대략 상기 반응기 챔버의 바닥의 중심에 위치하는 유입구를 통해 반응기 챔버 내로 유입한다. 상기 서셉터와 상기 히터 사이의 거리를 변경하기 위하여 상기 서셉터는 상하 방향으로 이동 가능하다. 상기 반응기는 상기 유입구와 상기 서셉터 사이의 각도를 조절하기 위하여 조절될 수 있는 반응가스 유입구를 더 포함할 수 있다. 상기 유입구와 상기 서셉터 사이의 거리를 조절하기 위하여 상기 반응가스 유입구의 위치 또한 조절될 수 있다.
다른 실시예에서, 상기 반응기 챔버는 주변 벽을 더 포함할 수 있으며, 반응가스 유입구는 주변 벽에 위치하고, 상기 유입구는 상기 서셉터와 각도를 형성한다. 상기 서셉터는 상기 히터와 상기 서셉터 사이의 거리를 변경하기 위하여 상하 방향으로 이동 가능하다. 상기 유입구와 상기 서셉터 간의 각도를 조절하기 위하여 상기 반응가스 유입구는 조절될 수 있다. 상기 유입구와 상기 서셉터 간의 거리를 조절하기 위하여 상기 반응가스 유입구의 위치는 조절될 수 있다.
다른 실시예에서, 유기금속 화학기상증착 (MOCVD) 반도체 제조 반응기는, MOCVD 반응기 챔버 내부에 설치되는 서셉터; 상기 서셉터의 표면에 장착되는 적어도 둘의 기판; 상기 서셉터가 회전하여 상기 기판들이 회전하도록 상기 서셉터를 회전시키는 수단; 회전 시 접선 성분을 포함하는 각속도를 가지는 서셉터; 상기 서셉터를 가열하기 위한 수단; 반응가스들은 상기 각속도의 상기 접선 성분과 각도를 형성하는 방향으로 유동하며, 상기 각도는 상기 서셉터의 위치에 독립적이도록, 상기 반응가스들을 상기 기판들의 표면에 대하여 비스듬하게 공급하는 제1 가스 인젝터; 상기 서셉터의 가열에 의해 형성되는 경계층이 압축되도록 상기 기판들 표면에 예각으로 누름가스를 공급하는 제2 가스 인젝터; 및 상기 반응가스들을 상기 반응기 챔버로부터 배출시키기 위한 챔버 가스 배출구;를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 상기 서셉터는 회전중심을 가질 수 있고, 제1 가스 인젝터는 대략 상기 서셉터의 회전중심에 위치할 수 있다. 제2 가스 인젝터는 대략 상기 기판들의 상부에 위치할 수 있다. 상기 서셉터는 이중 회전을 할 수 있는데, 기계적으로 회전하거나 가스 호일 회전 상에서 작동한다.
다른 실시예에서, 상기 반응기 챔버는 기판들에 접근하기 위하여 게이트 밸브를 구비하는 주변 벽을 더 포함할 수 있다. 상기 반응기 챔버는 상기 기판들의 조작을 위해 상기 기판들에 자유롭게 접근하기 위하여 외부 실린더 링에 대하여 위쪽 방향으로 이동 가능한 탑 플레이트를 더 포함할 수 있다. 상기 반응기 챔버는 상기 기판들의 조작을 위해 상기 기판들에 자유롭게 접근하기 위하여 외부 실린더 링에 대하여 아래쪽 방향으로 이동 가능한 베이스 플레이트를 더 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 상기 반응기 챔버는 측벽에 위치하는 반응가스 유입구를 더 포함할 수 있다. 상기 반응기 챔버는 중공형의 로드를 더 포함할 수 있으며, 상기 서셉터의 표면에는 상기 로드와 일직선상에 형성되는 중심유입구가 더 구비될 수 있으며, 상기 반응가스들은 상기 로드와 상기 중심유입구를 통하여 상기 챔버 내로 유입한다.
다른 실시예에서, 유기금속 화학기상증착(MOCVD) 반도체 제조 반응기는, MOCVD 반응기 챔버 내부에 설치되는 적어도 둘의 서셉터; 상기 서셉터들의 표면에 장착되는 적어도 하나의 기판; 상기 서셉터들의 회전에 의하여 상기 기판이 회전되도록 상기 서셉터들을 회전시키는 회전수단; 상기 서셉터들을 가열하기 위한 수단; 상기 서셉터들과 대략 같은 거리에 위치하며, 반응가스를 상기 기판 표면에 비스듬하게 공급하는 제1 가스 인젝터; 상기 서셉터의 가열에 의해 형성된 경계층이 압축되도록 상기 기판 표면에 예각으로 누름가스를 공급하는 제2 가스 인젝터; 및 상기 반응가스들을 상기 반응기 챔버로부터 배출시키기 위한 챔버 가스 배출구;를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 상기 제2 가스 인젝터는 대략 상기 기판의 상부에 위치할 수 있다. 서셉터는 기계적으로 회전하거나 가스 호일 회전 상에서 작동할 수 있다. 상기 반응기 챔버는 상기 기판에 접근하기 위하여 게이트 밸브를 구비하는 주변 벽을 더 포함할 수 있다. 상기 반응기 챔버는 상기 기판의 조작을 위해 상기 기판에 자유롭게 접근하기 위하여 외부 실린더 링에 대하여 위쪽 방향으로 이동 가능한 탑 플레이트를 더 포함할 수 있다. 상기 반응기 챔버는 상기 기판의 조작을 위해 상기 기판에 자유롭게 접근하기 위하여 외부 실린더 링에 대하여 아래쪽 방향으로 이동 가능한 베이스 플레이트를 더 포함할 수 있다.
첨부된 도면을 함께 고려하면 본 발명의 다른 목적, 장점 및 진보된 특징은 이어지는 본 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 반응기의 처리량 및 증착 단계 당 총 생산성이 현저히 향상될 수 있다. 본 반응기 디자인의 더 나은 이점은 다른 개수의 기판을 수용하기 위해 반응기 구성요소의 전체적인 디자인을 변경하지 않고서도 반응기 구성요소의 규모를 쉽게 조절할 수 있다는 점이다.
도 1은 가스의 유동 방향이 도시된 본 발명의 수직 단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 설명된 반응가스 유동 패턴을 도시하는 평면도이다.
도 3a는 가스의 유동 방향이 도시된 본 발명의 수직 단면도이다.
도 3b는 도 3a의 반응기에 사용될 수 있는 서셉터의 도면이다.
도 4는 가스의 유동 방향이 도시된 본 발명의 수직 단면도이다.
도 5는 가스의 유동 방향이 도시된 본 발명의 수직 단면도이다.
도 6은 도 5의 반응기에 사용될 수 있는 반응가스 인젝터의 도면이다.
도 7은 가스의 유동 방향이 도시된 본 발명의 수직 단면도이다.
도 8은 가스의 유동 방향이 도시된 본 발명의 수직 단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 설명된 반응가스 유동 패턴을 도시하는 평면도이다.
도 3a는 가스의 유동 방향이 도시된 본 발명의 수직 단면도이다.
도 3b는 도 3a의 반응기에 사용될 수 있는 서셉터의 도면이다.
도 4는 가스의 유동 방향이 도시된 본 발명의 수직 단면도이다.
도 5는 가스의 유동 방향이 도시된 본 발명의 수직 단면도이다.
도 6은 도 5의 반응기에 사용될 수 있는 반응가스 인젝터의 도면이다.
도 7은 가스의 유동 방향이 도시된 본 발명의 수직 단면도이다.
도 8은 가스의 유동 방향이 도시된 본 발명의 수직 단면도이다.
상술한 본 발명의 목적 및 장점은 다양한 실시예에 의해 실현될 수 있는 예시들이며, 실현될 수 있는 가능한 이점을 축소하거나 제한하려는 의도는 아니다. 따라서 상술한 목적 및 장점과, 다양한 실시예의 다른 목적 및 장점은 여기의 상세한 설명으로부터 자명하게 알 수 있거나, 여기에 포함되거나 당업자에게 자명하게 변경된 다양한 실시예를 실시함으로써 습득될 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 기술되는 진보된 방법, 배열, 조합 및 개선에 존재하며, 다양한 실시예로 설명된다.
이하에서는, 본 발명을 문언으로 설명되지 않은 모든 본 발명의 발명적 세부사항에 관해서 명확한 참조를 가지는 도면을 참조하고 실시예들에 의하여 본 발명의 일반 개념의 제한 없이 설명한다. 도면들은 모두 동일한 축적은 아니며, 본 발명의 원리를 도시하기 위하여 강조될 수 있다.
동일한 도면부호는 동일한 구성요소 또는 단계를 나타내는 도면을 참조하여, 다양한 실시예들의 넓은 측면이 개시된다.
도 1은 본 발명 원리의 일 실시예를 나타내는 다기판(multi- wafer) 이중 유동 MOCVD 반응기(101a)의 수직 단면의 도식적 표현이다.
반응기(101a)는, 반응가스 인젝터(112a, 112b), 보조가스 인젝터(114) 및 가스 출구 또는 배기구(116)를 구비하는 원통형 반응 용기(101)를 포함한다. 반응기는 수직축을 가지는 대략 원통형상이다. 반응기는 직경이 약 60cm인 원형의 바닥 플레이트를 구비할 수 있으며, 이어서 바닥 플레이트는 둘 이상의 기판 또는 다른 목적물들이 상부에 위치하는 회전 기판 홀더 또는 서셉터(110)를 지지한다. 서셉터는 바닥 플레이트의 완전히 밀봉된 개방부를 관통하는 회전축(103)을 가진다. 가열수단(107)은 서셉터를 가열하기 위하여 서셉터의 하부에 배치되고, 결과적으로 서셉터는 기판들 또는 다른 목적물들을 가열한다. 가열은 RF 발생기(RF generator) 또는 저항성 가열 소자에 의해 제공될 수 있다. 기판 또는 다른 목적물의 홀더는 목적물을 수용하고 공정 온도 및 반응가스에 복원력 있는 적절한 물질로 제조된다. 홀더는 흑연(graphite) 또는 탄화규소(silicon carbide)가 코팅된 흑연으로 제조될 수 있다.
반응가스 인젝터(112a, 112b)는 서셉터(110)의 상부에 위치하고 서셉터의 회전축 상에 놓여진다. 이 인젝터는 탑 플레이트(115)에 완전히 밀봉된다. 인젝터(112a, 112b)는 스테인레스 스틸, 알루미늄 또는 구리 등과 같은 금속으로 이루어질 수 있다. 인젝터(112a, 112b)는 또한 쿼츠(quartz), 다결정형(polycrystalline) 산화알루미늄(aluminum oxide, Al2O3)및/또는 질화붕소(boron nitride)와 같은 열 전도성이 낮은 물질로 이루어질 수 있다. 인젝터(112a, 112b)는 대략 원통 형상으로서, 반응가스들은 인젝터의 상부를 통해 유입되어 기판(102)들의 표면에 평행하거나 비스듬한 유동 패턴(104)으로 인젝터(112a, 112b)의 하부를 통해 빠져나가며, 반응가스 유동 패턴과 서셉터의 회전 각속도의 접선 성분 사이의 각도는 서셉터의 위치에 독립적이다. 반응가스 인젝터는 두 부분(112a, 112b)으로 구성된다. 112b 부분은 다른 두 가지 외경을 가지는 대략 원통 형상이다. 작은 외경은 112a에 끼워져서 112a와 112b의 사이에서 공간을 제공하여, 반응가스들의 흐름이 이 틈을 통해 아래쪽 방향으로 유동할 수 있도록 한다. 큰 바깥 지름은 반응가스들의 유동을 대략 수평 방향으로 향하게 유도한다. 112a 및 112b 사이의 공간은 또한 서셉터의 회전축 상에 중심이 놓이는 동심형 튜브들로 구성될 수 있다. 이러한 튜브들에 의해 반응가스 인젝터를 빠져나가는 반응가스들이 균일하게 분산될 수 있다. 그러면 반응가스들은 112a 및 112b 사이의 공간을 통해 기판(102)측으로 빠져나가며, 반응가스의 유동은 기판(102)들 표면에 대해 평행하거나 비스듬하게 되며, 반응가스의 유동 방향과 서셉터의 회전 각속도의 접선 성분 사이의 각도는 서셉터의 위치에 독립적이게 된다.
반응가스의 유동 경로는 반응가스 인젝터로부터 원통형 반응기 몸체(101)의 외벽 쪽까지 기판(102) 또는 다른 목적물의 반지름 방향의 바깥쪽을 향하게 되며, 최종적으로 원통형 외벽(118)에 위치한 배기 포트(116)를 통해 배출된다. 예를 들어, 반응가스들은 트리메틸갈륨(trimethylgallium, TMG), 트리메틸알루미늄(trimethylaluminum, TMA), 디에틸아연(diethylzinc, DEZ), 리에틸갈륨(triethylgallium, TEG), 비스시클로펜타다이에닐마그네슘(Bis(cyclopentadienyl)magnesium, Cp2Mg),트리메틸인듐(trimethlyindium, TMI), 비화수소(arsine, AsH3),인화수소(phosphine, PH3),암모니아(ammonia, NH3),수소화규소(silane, SiH4),디실란(disilane, Si2H6),셀렌화수소(hydrogen selenide, H2Se),황화수소(hydrogen sulfide, H2S),메탄(methane, CH4)등이 될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 반응가스 유동 패턴의 평면도가 도 2에 도시된다. 반응가스의 유동 방향(104)과 회전하는 서셉터(110)의 각속도(ωs)의 접선 성분(Vt) 사이의 각도(θ)가 서셉터의 위치에 독립적이도록 반응가스 인젝터(112a)는 반응가스를 주입한다.
반응가스들이 기판들에 대하여 평행하거나 비스듬한 방향으로 공급되고, 반응가스의 유동 방향과 회전하는 서셉터의 각속도의 접선 성분 사이의 각도가 서셉터의 위치에 독립적이도록 반응기가 구성됨으로써, 반응가스의 유동 방향과 회전하는 서셉터의 각속도의 접선 성분 사이의 각도가 다양하게 구성되는 반응기 챔버에 비교하여, 반응가스들은 동시에 모든 기판의 표면 전체에 걸쳐 균일하게 증착될 수 있다. 이러한 개선된 반응가스 인젝션 디자인은 기판들 표면상에 증착되는 반응물들의 균일성을 향상시킨다. 또한 이러한 개선된 디자인은 서셉터 상의 기판의 위치에 무관하게 균일하고 균질한 증착을 가능하게 한다. 또한 이러한 개선된 디자인은 서셉터 표면 상에 위치하는 모든 기판 상에 동일한 막을 증착할 수 있게 한다.
다시 도 1을 참조하면, 보조가스 인젝터(114)는 5mm보다 큰, 또는 대략 15mm의 거리로 기판 또는 다른 목적물 상에 위치하며, 반응기 챔버의 탑 플레이트(115)에 설치되는 "L"형 브래킷(109)에 의해 고정된다. 고온의 가스가 기판 표면에 대하여 수평이거나 비스듬하게(30ㅀ 미만의 각도) 유동하는 저온의 반응가스와 만나게 될 때 형성되는 경계층의 두께를 변경하기 위하여, 보조가스는 기판 또는 다른 목적물의 표면 상으로 주입되어 기판 표면에 대해 수직이거나 예각(예를 들어 30ㅀ 또는 그 이상)인 하방 유동 패턴(117)을 따라 흐른다. 고온 가스의 온도 범위는 대략 섭씨 200 내지 1500도 이며, 저온 가스의 온도 범위는 대략 섭씨 0 내지 200도 이다. 보조 인젝터 가스는 반응기 챔버의 탑 플레이트(115)에 위치하는 가스 유입 포트(105)에 의해 공급된다. 보조가스 인젝터는 인젝터에 개방부 패턴이 형성되는 "샤워헤드"타입으로 구성될 수 있다. 이 개방부들은 작은 관통공, 슬릿, 동심원, 미세 와이어 망 또는 기판 표면에 대하여 수직이거나 예각으로 주입된 가스를 아래쪽 방향으로 균등하게 분산시키는 상기 구조의 어떤 조합으로도 구성될 수 있다. 보조 인젝터는 기판들의 표면에 걸쳐 반응가스들의 유동을 집중시키기 위하여 기판들의 바로 상부에 위치한다. 기판 또는 다른 목적물에 대하여 수직 하방으로 유동하는 보조가스는, 반응가스들의 재순환 효과를 제거하기 위하여 사용되기 때문에, 반응가스에 영향을 미치지 않는 모든 불활성 가스들은 누름가스로 사용될 수 있다. 누름가스의 예로서, 수소(hydrogen, H2), 질소(nitrogen, N2), 헬륨(helium, He), 네온(neon, Ne) 및 아르곤(argon, Ar)이 있다. 이 가스들은 단독으로 사용되거나 그것들이 혼합되어 사용될 수 있다. 가스 인젝터는 기판들 상에 열 경계층을 감소시키기 위하여 쿼츠(quartz, SiO2), 다결정형(polycrystalline) 산화알루미늄(aluminum oxide, Al2O3)또는 질화붕소(boron nitride)와 같은 고절연 물질로 이루어 질 수 있다. 가스 인젝터는 또한 물 및/또는 에틸렌 글리콜(ethylene glycol)과 같은 순환하는 유체 냉각제에 의해 냉각되며, 열 전도성이 높은 알루미늄, 스테인레스 스틸 또는 구리와 같은 금속으로 이루어 질 수 있다.
본 발명에 따른 보조가스 유동을 이용하지 않는 반응기 챔버와 비교했을 때, 기판 표면에 대해 수직이거나 예각(예를 들어 30ㅀ 또는 그 이상)으로 흐르는 보조가스 유동을 이용함으로써 경계층의 두께는 독립적으로 변경 가능하다. 따라서, 경계층의 두께는 기판의 표면을 걸쳐 가스 유동 패턴의 독립적인 제어를 가능하게 하는 다양한 증착 조건별로 최적화 될 수 있다. 경계층의 높이를 조작함으로써 저온의 반응가스가 경계층과 접촉할 때 발생되는 난류(turbulence)를 줄일 수 있다. 또한 반응가스들은 반응 효율을 좋게 하는 경계층을 쉽게 통과할 수 있다.
기판 표면에 대해 수직이거나 예각(예를 들어 30ㅀ 또는 그 이상)으로 흐르는 보조가스 유동을 이용함으로써, 기판 표면 상에 반응가스의 증착을 집중시켜 반응기 표면에 기생적으로 증착되는 양을 최소화할 수 있다. 이것은 기판을 손상시킬 수 있는 기판 상에 합체된 불순물의 양을 최소화한다. 또한 이러한 의도하지 않은 증착은 기판 온도 및 화학 증기 유동 패턴 시간과 같은 반응기 증착 조건들을 일정 기간에 걸쳐 변경시킨다. 나아가, 원하지 않는 표면 상의 기생 증착을 최소화함으로써, 기판 또는 다른 목적물 상에 떨어져서 손상을 가하는 불순물의 양이 현저하게 감소한다. 이상과 같이 기술된 이점은 종래 반응기 디자인에서 요구되던 세척 및 조절 공정 양을 현저하게 감소시킨다.
기판 및 서셉터 상의 경계층을 제어하기 위하여 기판 표면에 대해 수직이거나 예각 방향의 보조가스 유동을 이용함으로써, 고정면 플레이트, 클램프, 클립, 부착구 또는 인젝터 배치상 기판이 거꾸로 매달릴 필요가 있을 때 기판을 제자리에 고정하기 위한 다른 복잡한 구조물들을 장착할 필요가 없어진다. 이러한 복잡한 구조물들은 기판 표면에 걸쳐 불균일한 증착을 야기하는 유동 패턴을 방해한다. 나아가, 기판을 제자리에 고정하기 위한 이런 복잡한 구조물들을 사용함으로써 증착 공정 동안 불순물들이 유입될 수 있다.
두가지 또는 그 이상의 가스 속도를 가지는 보조가스 인젝터의 사용에 의하여 다양한 속도의 가스의 경계면에서 발생하는 난류는 한가지 속도로 이루어지는 보조가스 유동을 사용함으로써 제거될 수 있다. 증착 막의 균일성 및 재현성에 영향을 미치는 불안정한 천이유동 패턴을 형성함으로써 가스 유동 패턴 내의 어떤 난류라도 기판 상의 반응물의 증착에 해로운 영향을 미칠 수 있다.
둘 이상의 기판 또는 다른 목적물 상에 결정막을 증착할 수 있게 하는 반응기 디자인 구조에 결합하여, 기판 표면에 대해 수직이거나 예각으로 흐르는 보조가스 유동을 이용함으로써, 반응기의 처리량 및 증착 단계 당 총 생산성이 현저히 향상될 수 있다. 본 반응기 디자인의 더 나은 이점은 다른 개수의 기판을 수용하기 위해 반응기 구성요소의 전체적인 디자인을 변경하지 않고서도 반응기 구성요소의 규모를 쉽게 조절할 수 있다는 점이다. 이것은 다양한 주문제작형 장치용 시스템의 제작에 매우 유연함을 제공한다.
반응가스 인젝터(112a, 112b) 및 보조가스 인젝터(114)를 포함하는 반응기의 탑 플레이트(115)는 반응 용기의 바깥 지름에 위치하는 고무 오링(o-ring) 에 의해 주 반응기 측벽(119)에 완전히 밀봉된다. 탑 플레이트(115)를 제거함으로써 증착 단계가 완료된 후 기판 또는 다른 목적물을 교체하기 위하여 반응기에 접근할 수 있다. 따라서 기판 또는 다른 목적물들은 필요에 따라 교체될 수 있다. 반응기 외벽들은 스테인레스 스틸로 이루어지며 물 및/또는 에틸렌 글리콜(ethylene glycol)과 같은 순환하는 유체에 의해 냉각될 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 MOCVD 반응기(201)의 다른 실시예를 도시하는데, 이때 반응기에는 중공형의 회전 로드(210)가 구비됨으로써 반응가스들은 회전 로드를 통해서 반응기 챔버 내로 유입될 수 있다.
도 3b는 반응기(201a)에 사용될 수 있는 서셉터를 도시한다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 반응기(201a)는 회전 로드(210) 및 서셉터(212)를 관통하는 가스 유입구(209)를 포함하는 중심 가스 유입구(208)를 구비한다. 반응가스들은 이 가스 유입구(209)에 의해 반응기 내부로 주입된다. 서셉터가 회전하는 동안 반응가스들은 회전 로드의 바닥을 통해 들어가서 회전 로드의 최상부로 유도되어 서셉터의 개방부를 통해 유입된다. 이 반응가스들은 화살표(213)에 의해 지시된 것처럼 기판들에 대하여 평행하거나 비스듬하게( 30ㅀ 미만으로) 유동하여 회전하는 기판들(217) 쪽으로 이끌리며, 기판들 상에 물질을 증착한다. 이때 반응가스의 유동 방향과 서셉터의 회전 각속도의 접선 성분 사이의 각도는 서셉터의 위치에 독립적이다. 상술한 본 발명에 따른 이점이 이 반응가스 유동 디자인에 의하여 동일하게 이루어진다. 상기와 같이, 반응가스는 기판 표면에 대해 수직이거나 예각(30ㅀ 또는 더 큰)의 보조 유동(214)에 의하여 기판에 가까워지도록 눌린다. 보조 유동은 상술한 바와 같이 주입되며, 보조가스 인젝터(205)는 기판들 상부에 위치한다. 증착되지 않는 반응가스들은 화살표(215)에 의해 지시되는 것처럼 챔버의 외벽으로 향하여 반응기 챔버의 측벽(218)에 위치한 배기 포트(201)를 통해 빠져나간다. 상술한 본 발명에 따른 이점이 이 보조 유동에 의해 동일하게 이루어진다.
도 4는 본 발명에 따른 MOCVD 반응기(301a)의 다른 실시예를 도시하는데, 이때 반응기는 중공형의 회전 로드를 구비하여 반응가스들이 회전 로드를 통해 반응기 챔버로 들어갈 수 있다. 도 3b의 서셉터는 반응기(301a)에 사용될 수 있다.
회전 로드(310)와 서셉터(312)를 관통하는 가스 유입구(308)를 포함하는 중심 가스 유입구(309)를 구비하는 반응기(301a). 도 3a의 실시예와 같이, 이 가스 유입구(309)에 의해 반응가스들이 반응기 내부로 주입된다. 서셉터가 회전하는 동안 반응가스들은 회전 로드의 바닥을 통해 들어가서 회전 로드의 최상부로 유도되어 서셉터의 개방부를 통해 유입된다. 나아가 서셉터의 개방부 상부에 위치하는 조정 가능한 원통형 디스크(316)는 반응가스가 기판에 대해 평행하거나 비스듬하게 회전하는 기판 쪽으로 향하도록 하여 반응가스들이 기판들 상에 물질을 증착한다. 이때 반응가스의 유동 방향과 서셉터의 회전 각속도의 접선 성분 사이의 각도는 서셉터의 위치에 독립적이다. 이 반응가스 유동 디자인에 의하여 상술한 본 발명에 따른 이점이 동일하게 이루어진다. 도 1의 실시예와 같이, 기판 표면상에 대해 직각 또는 예각으로 흐르는 보조 유동(314)에 의해 반응가스들은 기판에 가까워지도록 눌린다. 보조가스 인젝터(305)는 기판들 상부에 위치하며, 이 보조 유동은 도 1의 실시예에서 설명된 것과 같이 주입된다. 증착되지 않는 반응가스들은 경로(315)에 의해 지시되는 것처럼 챔버의 외벽으로 향하여 반응기 챔버의 측벽(319)에 위치한 배기 포트(301)를 통해 빠져나간다. 이 보조 유동에 의해 상술한 본 발명에 따른 이점이 동일하게 이루어진다.
도 5는 본 발명에 따른 MOCVD 반응기(401a)의 다른 실시예를 도시하는데, 이때 반응기에는 반응기 챔버(401a)의 측벽(420)에 위치한 반응가스 인젝터(416a, 416b) 및 중공형의 회전 로드(410)가 구비되고, 배기 가스는 회전 로드를 통해 반응기 챔버를 빠져나갈 수 있다.
도 6은 반응기 챔버의 측벽에 장착되는 원통형 유입구를 포함하는 반응기(401a)에 사용될 수 있는 인젝터를 도시한다. 이 유입구는 원형 고리 형상의 두 부분(416a)(416b)으로 구성된다. 이 부분들은 장착되어 반응가스들이 두 부분 사이의 작은 개방부를 통해 반응기 챔버 내부로 흐를 수 있게 한다. 이 개방부는 작은 관통공, 슬릿, 동심원, 미세 와이어 망 또는 도 1의 실시예에 설명된 것과 같이, 반응가스의 유동 방향과 서셉터의 회전 각속도의 접선 방향 사이의 각도는 서셉터의 위치에 독립적이며, 주입된 가스 유동을 기판 표면에 대하여 평행하거나 비스듬한 방향으로 균등하게 분산시키도록 작용하는 상기 구조의 어떤 조합으로도 구성될 수 있다. 이 반응가스 유동 디자인에 의하여 상술한 본 발명에 따른 이점이 동일하게 이루어진다. 도 1의 실시예에 설명된 것과 같이, 도 5의 반응가스들은 기판 표면에 대해 수직이거나 예각방향의 보조 유동(414)에 의하여 기판에 가까워지도록 눌린다. 가스 인젝터(405)는 기판들 상부에 위치하며, 이 보조 유동은 도 1의 실시예에서 설명된 것과 같이 주입된다. 증착되지 않는 반응가스들은 서셉터 및 회전 로드의 개방부를 통해 유동하여 반응기 챔버의 바닥(407)에 위치한 배기 포트(408)를 통해 빠져나간다. 이 보조 유동에 의해 상술한 본 발명에 따른 이점이 동일하게 이루어진다.
도 7은 본 발명에 따른 MOCVD 반응기(501a)의 한층 다른 실시예를 도시하는데, 반응기는 회전하는 서셉터, 반응가스 유입구, 보조가스 유입구, 서셉터 상의 기판들 및 히터를 포함하는데, 모든 구성요소는 도 1에 도시된 구성요소들과 유사하다. 대부분의 점에서는 반응기(501a)는 도 1의 반응기(101a)와 같은 방식으로 작동한다. 그런데, 반응기(501a)에서는 히터(507)와 서셉터(510) 간의 거리 및 각도를 조절하기 위하여 화살표(520a, 520b, 520c, 52Od)에 의해 나타나는 방향으로 움직일 수 있는 로드(503)에 의해 서셉터가 반응기(501a)의 바닥에 설치된다. 즉, 서셉터(510)는 520a 및 520b에 의해 지시되는 수직 방향으로 움직일 수 있다. 서셉터(510)는 또한 화살표 520c 및 520d에 의해 지시되는 데로 각도를 움직이거나 기울 수 있으며, 바람직하게는 +/- 15도의 각도로 기운다. 이와 같은 조정에 의해 서셉터(510)에 전달되는 열량이 조절됨으로써 서섭터에 걸친 온도 분산이 조절되어 서셉터 및 서셉터 정상에 고정되는 기판들의 온도 분포가 변경된다. 회전하는 서셉터는 스테퍼 모터(stepper motor) 또는 컴퓨터로 제어되는 유사한 장치에 의해 작동된다.
도 7의 도시에 더하여, 반응가스 인젝터(512a, 512b) 또한 서셉터(510)와 반응가스 인젝터(512a, 512b) 사이의 거리 및 각도를 변경하기 위하여 화살표(521a, 521b, 521c, 521d)의 방향으로 조절될 수 있다. 즉, 인젝터(512b)는 작동기에 의해 화살표(521a, 521b)에 의해 지시되는 수직방향으로 조절될 수 있다. 나아가, 인젝터(512a, 512b)는 화살표(521c, 521d)에 의해 지시되는 방향으로 각도가 조절될 수 있으며, 바람직하게는 +/- 15도의 각도로 조절된다. 양 부분(512a, 512b)은 각도를 변경/기울며, 독립적으로 상하 방향으로 움직일 수 있다. 이러한 조정에 의해 서셉터(510)의 정상에 고정되는 기판들의 반도체 증착 조건을 변경할 수 있다. 나아가, 보조가스 인젝터(514) 또한 서셉터(510)와 보조가스 인젝터(514) 사이의 거리 및 각도를 변경하기 위하여 화살표(522a, 522b, 522c, 522d)의 방향으로 조절될 수 있다. 즉, 보조가스 인젝터(514)는 화살표(522a, 522b)에 의해 지시되는 수직방향으로 조절될 수 있다. 나아가, 보조가스 인젝터(514)는 화살표(522c, 522d)의 지시와 같이 각도를 기울 수 있으며, 바람직하게는 +/- 15도의 각도로 기운다. 이러한 조정에 의해 서셉터(510)의 정상에 고정되는 기판들의 반도체 증착 조건을 변경할 수 있다. 이상의 모든 작동 부분은 조절가능한 스크루에 의해 움직이거나 기울 수 있으며, 또한 컴퓨터에 의해 제어되는 스테퍼 모터에 의해 움직이고 기울 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 MOCVD 반응기(601a)의 한층 다른 실시예를 도시하는데, 반응기는 반응가스 유입구 및 보조가스 유입구를 포함하며, 모든 구성은 도 1에 도시된 반응기의 것들과 유사하다. 대부분의 점에서는 반응기(601a)는 도 1의 반응기(101a)와 같은 방식으로 작동한다. 그런데, 반응기(601a)에서는 단일의 서셉터가 적어도 둘의 회전하는 서셉터(610a, 610b)로 교체되고, 각 서셉터는 적어도 하나의 기판을 고정한다. 상기 둘 이상의 서셉터는 반응가스 유입구(612a, 612b)로부터 대략 같은 거리에 위치한다. 기판들에 대하여 평행하거나 비스듬한 방향으로 반응가스들이 공급되고, 회전하는 적어도 둘의 서셉터와 같은 거리에 반응가스 인젝터가 위치하도록 반응기가 구성됨으로써, 회전하는 서셉터와 다양한 거리를 갖는 반응가스 인젝터를 구비하는 반응기 챔버와 비교했을 때, 반응가스는 동시에 모든 서셉터 상의 적어도 하나의 기판 전체에 걸쳐 균일하게 증착 가능하다. 또한 이러한 개선된 디자인은 서셉터 상의 기판의 위치에 무관하게 균일하고 균질한 증착을 가능하게 한다. 또한 이러한 개선된 디자인은 서셉터 표면 상에 위치하는 모든 기판 상에 동일한 막을 증착할 수 있게 한다. 나아가 반응가스 인젝터를 상기의 방식으로 배치함으로써 이중 회전 서셉터를 사용할 필요가 없어진다. 이에 의해 서셉터의 설계가 현저히 단순화되어 반응기 부분의 비용 및 복잡성이 매우 감소한다.
또한 여기서 설명된 도 7에 관한 이동 가능한 서셉터 배열 및 각도 조절 가능한 서셉터는 서셉터를 관통하는 반응가스 유입구를 가지는 반응기인 도 3의 반응기(201a) 및 도4의 반응기(301a)에 사용될 수 있다. 또한 이동 가능한 보조가스 유입구 배열 및 각도 조절 가능한 보조가스 유입구는 도2의 반응기(201a), 도 4의 반응기(301a), 도 5의 반응기(401a) 및 도 8의 반응기(601a)에 사용될 수 있다. 또한 이동 가능한 반응가스 유입구 배열 및 각도 조절 가능한 반응가스 유입구는 도 5의 반응기(401a) 및 도 8의 반응기(601a)에 사용될 수 있다. 또한 반응기에는 상기 조절 옵션이 오직 하나만 포함되거나 모두 포함될 수 있다.
본 발명은 그것의 바람직한 구성을 참조하여 상당히 자세히 설명되었음에도 불구하고 다른 변경이 가능하다. 다른 많은 가스 유입구, 가스 배출구 및 서셉터들이 사용될 수 있다. 가스 유입구들 및 배출구들은 다른 많은 장소에 배치될 수 있다. 본 발명에 따른 반응기는 다른 많은 물질 시스템으로부터 다른 많은 반도체 막을 형성시키기 위해 사용될 수 있다.
다양한 실시예가 그것의 바람직한 면을 참조하여 상세히 설명되었음에도 불구하고, 본 발명은 다른 실시예가 가능하며, 세부사항들은 다양하고 명백한 관점에서 변경 가능함을 이해해야 한다. 당업자에게 쉽게 자명한데로, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 경우 변형 및 변경은 영향을 받을 수 있다. 따라서, 상기의 개시, 설명 및 도면들은 예시적 설명의 목적일 뿐 어떠한 방식으로든 본 발명을 제한하지 않으며, 본 발명은 오직 청구항들에 의해서 정의된다.
101a: MOCVD 반응기 102 : 기판
110 : 서셉터 112a, 112b : 반응가스 인젝터
114 : 보조가스 인젝터
110 : 서셉터 112a, 112b : 반응가스 인젝터
114 : 보조가스 인젝터
Claims (19)
- 회전 시 접선 성분을 포함하는 각속도를 가지는 회전 가능한 서셉터;
상기 서셉터의 표면에 장착되어 반응기 챔버 내에서 상기 서셉터에 의해 회전되는 적어도 둘의 기판;
상기 서셉터를 가열하기 위한 수단;
반응가스들은 상기 각속도의 상기 접선 성분과 각도를 형성하는 방향으로 유동하며, 상기 각도는 상기 서셉터의 위치에 독립적이도록, 상기 반응가스들을 상기 기판들의 표면에 대하여 비스듬하게 공급하는 제1 가스 인젝터;
상기 기판들 표면에 예각으로 누름가스를 공급하는 제2 가스 인젝터; 및
상기 반응가스들을 상기 반응기 챔버로부터 배출시키기 위한 챔버 가스 배출구;를 포함하는 둘 이상의 기판을 코팅하기 위한 반응기 챔버. - 반응기 챔버 내에 설치되는 적어도 둘의 서셉터;
상기 서셉터들의 표면에 장착되는 적어도 하나의 기판;
상기 서셉터들의 회전에 의하여 상기 기판이 회전되도록 상기 서셉터들을 회전시키는 수단;
상기 서셉터들을 가열하기 위한 수단;
상기 기판 표면에 비스듬하게 반응가스를 공급하며, 상기 서셉터들로부터 대략 같은 거리에 위치하는 제1 가스 인젝터;
상기 기판 표면에 예각으로 누름가스를 공급하는 제2 가스 인젝터; 및
상기 반응가스들을 상기 반응기 챔버로부터 배출시키기 위한 챔버 가스 배출부;를 포함하는 적어도 하나의 기판을 코팅하기 위한 반응기 챔버. - 제1항에 있어서,
상기 서셉터는 회전 중심을 가지며,
상기 제1 가스 인젝터는 대략 상기 서셉터의 회전 중심에 위치하는 반응기 챔버. - 제1항에 있어서,
상기 제2 가스 인젝터는 대략 상기 기판들의 상부에 위치하는 반응기 챔버. - 제1항에 있어서,
상기 기판들은 가열된 서셉터 상에 놓여지며 공통의 축에 대하여 회전하는 반응기 챔버. - 제1항에 있어서,
상기 서셉터는 기계적으로 회전하여 이중 회전을 하는 서셉터인 반응기 챔버. - 제1항에 있어서,
상기 서셉터는 가스 호일 회전 상에서 작동하여 이중 회전을 하는 서셉터인 반응기 챔버. - 제1항에 있어서,
상기 기판들에 접근하기 위하여 게이트 밸브를 구비하는 주변 벽을 더 포함하고, 상기 주변 벽은 반응가스 유입구를 더 구비하고, 상기 유입구는 상기 서셉터와 각도를 형성하는 반응기 챔버. - 제1항에 있어서,
상기 서셉터를 가열하기 위한 수단은 상기 서셉터의 하부에 제공되는 반응기 챔버. - 제1항에 있어서,
상기 반응가스들은 주변 벽에 위치한 포트들을 통해 빠져나가며,
상기 기판들의 조작을 위해 상기 기판들에 자유롭게 접근하기 위하여 상기 주변 벽은 외부 실린더 링에 대하여 위쪽 방향으로 이동 가능한 반응기 챔버. - 제1항에 있어서,
상기 반응가스들은 베이스 플레이트에 위치한 포트들을 통해 빠져나가며,
상기 기판들의 조작을 위해 상기 기판들에 자유롭게 접근하기 위하여 상기 베이스 플레이트는 외부 실린더 링에 대하여 위쪽 방향으로 이동 가능한 반응기 챔버. - 제1항에 있어서,
상기 반응가스들은 탑 플레이트에 위치한 포트들을 통해 빠져나가며,
상기 기판들의 조작을 위해 상기 기판들에 자유롭게 접근하기 위하여 상기 탑 플레이트는 외부 실린더 링에 대하여 위쪽 방향으로 이동 가능한 반응기 챔버. - 제1항에 있어서,
중심이 있는 천정을 더 포함하며,
상기 반응가스들은 대략 상기 반응기 챔버의 상기 천정의 중심에 위치하는 유입구를 통해 상기 반응기 챔버 내로 유입하는 반응기 챔버. - 제1항에 있어서,
상기 챔버에 연결되는 회전 로드를 더 포함하고,
상기 서셉터는 상기 회전 로드에 부착되어 상기 회전 로드의 회전에 의해 상기 회전 로드와 일직선상에서 상기 반응기 챔버 내에서 회전하며,
상기 반응가스들은 상기 로드를 통해 상기 챔버 내로 유입하는 반응기 챔버. - 제14항에 있어서,
상기 회전 로드는 중공형이며,
상기 서셉터의 표면에는 상기 로드와 일직선상에 형성되는 중심유입구가 더 구비되어,
상기 반응가스들은 상기 회전 로드와 상기 중심유입구를 통하여 상기 챔버 내로 유입하는 반응기 챔버. - 제15항에 있어서,
상기 중심유입구 상부에 위치하여 상기 중심유입구와 각도를 정의하는 원통부를 더 포함하며,
상기 중심유입구와 상기 원통부 사이의 거리를 조절하기 위하여 상기 각도는 조절 가능한 반응기 챔버. - 제1항에 있어서,
중심이 있는 바닥을 더 포함하며,
상기 반응가스들은 대략 상기 반응기 챔버의 상기 바닥의 중심에 위치하는 유입구를 통해 상기 반응기 챔버 내로 유입하는 반응기 챔버. - 제1항에 있어서,
상기 서셉터를 가열하기 위한 상기 수단과 상기 서셉터 사이의 거리를 변경하기 위하여 상기 서셉터는 상하 방향으로 이동 가능한 반응기 챔버. - 제1항에 있어서,
상기 서셉터와의 각도 및 거리를 조절하기 위하여 조절 가능한 반응가스 유입구를 더 포함하는 반응기 챔버.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101239163B1 (ko) * | 2011-08-26 | 2013-03-05 | (주) 라미나 | 반응기용 실린더 |
| WO2013032168A1 (en) * | 2011-08-26 | 2013-03-07 | Lg Siltron Inc. | Susceptor |
| KR101339534B1 (ko) * | 2012-01-13 | 2013-12-10 | 주식회사 엘지실트론 | 서셉터 |
| KR101354784B1 (ko) * | 2013-10-01 | 2014-01-23 | 주식회사 엘지실트론 | 서셉터 |
| KR20160067619A (ko) * | 2014-12-04 | 2016-06-14 | 삼성전자주식회사 | 발광 소자 제조용 화학 기상 증착 장치 및 이를 이용한 발광 소자 제조 방법 |
| KR102489015B1 (ko) * | 2021-11-10 | 2023-01-13 | 신정훈 | 질화갈륨 단결정 성장을 위한 하이드라이드 기상 증착 장비 |
Families Citing this family (30)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8070880B2 (en) * | 2007-10-22 | 2011-12-06 | Hitachi Kokusai Electric, Inc. | Substrate processing apparatus |
| JP5195174B2 (ja) * | 2008-08-29 | 2013-05-08 | 東京エレクトロン株式会社 | 成膜装置及び成膜方法 |
| US9297072B2 (en) * | 2008-12-01 | 2016-03-29 | Tokyo Electron Limited | Film deposition apparatus |
| TW201122149A (en) * | 2009-12-31 | 2011-07-01 | Univ Nat Chiao Tung | Reactor, chemical vapor deposition reactor, and metal organic chemical vapor deposition reactor |
| US9705028B2 (en) | 2010-02-26 | 2017-07-11 | Micron Technology, Inc. | Light emitting diodes with N-polarity and associated methods of manufacturing |
| DE102010016471A1 (de) * | 2010-04-16 | 2011-10-20 | Aixtron Ag | Vorrichtung und Verfahren zum gleichzeitigen Abscheiden mehrerer Halbleiterschichten in mehreren Prozesskammern |
| DE102010016477A1 (de) * | 2010-04-16 | 2011-10-20 | Aixtron Ag | Thermisches Behandlungsverfahren mit einem Aufheizschritt, einem Behandlungsschritt und einem Abkühlschritt |
| US20120272892A1 (en) * | 2011-04-07 | 2012-11-01 | Veeco Instruments Inc. | Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy System and Process |
| CN102181923B (zh) * | 2011-04-28 | 2012-07-18 | 浙江昀丰新能源科技有限公司 | 气相外延装置和气相外延方法 |
| FI124298B (en) | 2012-06-25 | 2014-06-13 | Beneq Oy | Device for treating substrate surface and nozzle head |
| CN103866281B (zh) * | 2012-12-12 | 2016-12-07 | 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 | 等离子体增强化学气相沉积设备 |
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| JP2015056632A (ja) * | 2013-09-13 | 2015-03-23 | 東京エレクトロン株式会社 | シリコン酸化膜の製造方法 |
| KR102376429B1 (ko) * | 2013-12-18 | 2022-03-17 | 램 리써치 코포레이션 | 균일성 베플들을 포함하는 반도체 기판 프로세싱 장치 |
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| US9869024B2 (en) | 2014-07-17 | 2018-01-16 | Applied Materials, Inc. | Methods and apparatus for depositing a cobalt layer using a carousel batch deposition reactor |
| US10094023B2 (en) | 2014-08-01 | 2018-10-09 | Applied Materials, Inc. | Methods and apparatus for chemical vapor deposition of a cobalt layer |
| KR101651880B1 (ko) * | 2014-10-13 | 2016-08-29 | 주식회사 테스 | 유기금속화학기상증착장치 |
| KR101613864B1 (ko) * | 2014-10-13 | 2016-04-20 | 주식회사 테스 | 유기금속화학기상증착장치 |
| WO2017015277A1 (en) * | 2015-07-21 | 2017-01-26 | Sensor Electronic Technology, Inc. | Multi-wafer reactor |
| US10533251B2 (en) | 2015-12-31 | 2020-01-14 | Lam Research Corporation | Actuator to dynamically adjust showerhead tilt in a semiconductor processing apparatus |
| US10865477B2 (en) * | 2016-02-08 | 2020-12-15 | Illinois Tool Works Inc. | Method and system for the localized deposit of metal on a surface |
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Family Cites Families (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0254651B1 (en) * | 1986-06-28 | 1991-09-04 | Nihon Shinku Gijutsu Kabushiki Kaisha | Method and apparatus for chemical vapor deposition |
| EP0251764B1 (en) * | 1986-06-30 | 1996-03-27 | Nihon Sinku Gijutsu Kabushiki Kaisha | Chemical vapour deposition methods and apparatus |
| US4800105A (en) * | 1986-07-22 | 1989-01-24 | Nihon Shinku Gijutsu Kabushiki Kaisha | Method of forming a thin film by chemical vapor deposition |
| US4924807A (en) * | 1986-07-26 | 1990-05-15 | Nihon Shinku Gijutsu Kabushiki Kaisha | Apparatus for chemical vapor deposition |
| US5244501A (en) * | 1986-07-26 | 1993-09-14 | Nihon Shinku Gijutsu Kabushiki Kaisha | Apparatus for chemical vapor deposition |
| US5334277A (en) * | 1990-10-25 | 1994-08-02 | Nichia Kagaky Kogyo K.K. | Method of vapor-growing semiconductor crystal and apparatus for vapor-growing the same |
| US5665640A (en) * | 1994-06-03 | 1997-09-09 | Sony Corporation | Method for producing titanium-containing thin films by low temperature plasma-enhanced chemical vapor deposition using a rotating susceptor reactor |
| US6093252A (en) * | 1995-08-03 | 2000-07-25 | Asm America, Inc. | Process chamber with inner support |
| US5653808A (en) * | 1996-08-07 | 1997-08-05 | Macleish; Joseph H. | Gas injection system for CVD reactors |
| US6184158B1 (en) * | 1996-12-23 | 2001-02-06 | Lam Research Corporation | Inductively coupled plasma CVD |
| US20030049372A1 (en) * | 1997-08-11 | 2003-03-13 | Cook Robert C. | High rate deposition at low pressures in a small batch reactor |
| US6293749B1 (en) * | 1997-11-21 | 2001-09-25 | Asm America, Inc. | Substrate transfer system for semiconductor processing equipment |
| US6190732B1 (en) * | 1998-09-03 | 2001-02-20 | Cvc Products, Inc. | Method and system for dispensing process gas for fabricating a device on a substrate |
| US6309465B1 (en) * | 1999-02-18 | 2001-10-30 | Aixtron Ag. | CVD reactor |
| US6328221B1 (en) * | 2000-02-09 | 2001-12-11 | Moore Epitaxial, Inc. | Method for controlling a gas injector in a semiconductor processing reactor |
| DE10018015A1 (de) * | 2000-04-11 | 2001-10-25 | Infineon Technologies Ag | Anordnung zur Durchführung eines plasmabasierten Verfahrens |
| US6331212B1 (en) * | 2000-04-17 | 2001-12-18 | Avansys, Llc | Methods and apparatus for thermally processing wafers |
| JP2002110564A (ja) * | 2000-10-02 | 2002-04-12 | Japan Pionics Co Ltd | 気相成長装置及び気相成長方法 |
| US6428847B1 (en) * | 2000-10-16 | 2002-08-06 | Primaxx, Inc. | Vortex based CVD reactor |
| TW544775B (en) * | 2001-02-28 | 2003-08-01 | Japan Pionics | Chemical vapor deposition apparatus and chemical vapor deposition method |
| US7118781B1 (en) * | 2003-04-16 | 2006-10-10 | Cree, Inc. | Methods for controlling formation of deposits in a deposition system and deposition methods including the same |
| US20050178336A1 (en) * | 2003-07-15 | 2005-08-18 | Heng Liu | Chemical vapor deposition reactor having multiple inlets |
-
2008
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Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101239163B1 (ko) * | 2011-08-26 | 2013-03-05 | (주) 라미나 | 반응기용 실린더 |
| WO2013032168A1 (en) * | 2011-08-26 | 2013-03-07 | Lg Siltron Inc. | Susceptor |
| US9638376B2 (en) | 2011-08-26 | 2017-05-02 | Lg Siltron Inc. | Susceptor |
| KR101339534B1 (ko) * | 2012-01-13 | 2013-12-10 | 주식회사 엘지실트론 | 서셉터 |
| KR101354784B1 (ko) * | 2013-10-01 | 2014-01-23 | 주식회사 엘지실트론 | 서셉터 |
| KR20160067619A (ko) * | 2014-12-04 | 2016-06-14 | 삼성전자주식회사 | 발광 소자 제조용 화학 기상 증착 장치 및 이를 이용한 발광 소자 제조 방법 |
| KR102489015B1 (ko) * | 2021-11-10 | 2023-01-13 | 신정훈 | 질화갈륨 단결정 성장을 위한 하이드라이드 기상 증착 장비 |
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