KR20110045267A - 가스분사유닛 및 이를 구비하는 유기금속 화학기상증착장치 - Google Patents

가스분사유닛 및 이를 구비하는 유기금속 화학기상증착장치 Download PDF

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Abstract

막질 향상 및 증착 속도를 증가시킬 수 있는 가스분사유닛 및 이를 구비하는 유기금속 화학기상증착장치가 개시된다. 유기금속 화학기상증착장치용 가스분사유닛은, 다수의 기판 상부에 구비되고, 상기 기판과 평행한 하부면을 갖는 하우징, 상기 하우징의 하부면의 중앙 부분에서 하부 방향으로 연장 구비되며 외측 방향으로 반응 가스를 분사하도록 형성된 노즐부 및 상기 하우징 하부면에 구비되어 상기 노즐부에서 분사되는 반응 가스를 외측으로 하향 경사지게 퍼지 가스를 분사하는 에어 나이프를 포함하여 구성될 수 있다.
유기금속 화학기상증착(metal organic CVD), MOCVD, 에어 나이프(air knife)

Description

가스분사유닛 및 이를 구비하는 유기금속 화학기상증착장치{GAS DISTRIBUTION UNIT AND APPARATUS FOR METAL ORGANIC CVD HAVING THE GAS DISTRIBUTION UNIT}
본 발명은 유기금속 화학기상증착장치에 관한 것으로, 반응 가스를 기판에 충분히 접촉할 수 있도록 하여 막질을 향상시키고 증착 속도를 증가시킬 수 있는 가스분사유닛 및 이를 구비하는 유기금속 화학기상증착장치에 관한 것이다.
일반적으로, 박막을 증착하는 방법으로는 물리적인 충돌을 이용하는 물리기상증착법(physical vapor deposition, PVD)과 화학반응을 이용하는 화학기상증착법(chemical vapor deposition, CVD)으로 나누어 진다. PVD는 스퍼터링(sputtering) 등이 있고, CVD는 열을 이용한 열 화학기상증착법(thermal CVD)과 플라즈마를 이용한 플라즈마 화학기상증착법(plasma enhanced CVD, PECVD) 등이 있다.
한편, 반도체 장치나 평판 표시 장치의 배선으로 사용되는 금속 박막은 주로 스퍼터링을 이용하여 증착되는데, 스퍼터링 및 PVD는 스텝 커버리지(step coverage)가 낮아서 단차 부분에서 박막이 단절되는 문제가 발생할 수 있다. 최근 디자인 룰(design rule, critical dimension)이 급격하게 미세해짐에 따라 미세 패턴의 박막이 요구되고 박막이 형성되는 영역의 단차 또한 매우 커졌기 때문에 기존의 스퍼터링 방법으로는 이러한 디자인 룰을 만족시키기가 어렵다.
이러한 이유로 최근에는 유기금속 전구체(metal organic precursor)를 이용하여 CVD 방법으로 금속 및 금속화합물을 증착하는 유기금속 화학기상증착법(metal organic chemical vapor deposition, MOCVD)이 이용되고 있다.
한편, 기존의 MOCVD 장치는 기판 표면에 가스 상태의 소스 물질을 제공하여 기판 표면에서 반응시킴에 따라 금속 및 금속화합물 박막을 증착한다. 여기서, 소스 물질인 반응 가스(reactant)는 유기금속 전구체 가스와 캐리어 가스(carrier gas)로 이루어지고, 샤워헤드를 이용하여 전구체 가스와 캐리어 가스를 혼합하여 분사하는 방식이 있었다. 그리고 샤워헤드에서 분사된 전구체 가스는 소정 온도로 가열되면서 분해되고, 분해된 전구체 가스와 반응 가스의 반응 생성물이 기판 표면에 증착된다.
그런데 전구체 가스는 열적으로 불안정하기 때문에 반응 가스와 혼합되었을 때 낮은 온도에서도 쉽게 분해되어 반응 부산물(by-product)이 생성된다. 또한, 전구체 가스의 분해가 심하게 발생하는 경우 기판에 박막이 증착되는 것을 방해하여 증착 속도를 저하시킨다. 그리고 이러한 반응 부산물은 기판에 증착된 박막 내에 포함되어 불순물 및 오염원으로 작용하며, 막질을 저하시키고 불량의 원인이 된다. 따라서 전구체 가스를 최대한 기판 표면에 근접한 위치에서 분해할 수 있도록 MOCVD 장치가 구성되어야 한다.
한편, 기존의 MOCVD 장치는 기판 표면과 프로세스 챔버 내부, 특히, 프로세스 챔버의 천정면 사이의 온도 차가 커서 프로세스 챔버 내부에서 상부로 상승하는 열 대류가 발생할 수 있으며, 이러한 열 대류의 영향으로 전구체 가스가 충분히 기판 표면과 접촉하지 못하고 박막의 조성이 불균일하거나 증착반응이 원활하지 못하다는 문제점이 있다. 또한, 고온일수록 프로세스 챔버 내부의 열대류가 활발해지면서 난류가 발생할 수 있으며 이로 인해 불균일 및 증착 불량이 더 커지는 문제점이 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 실시예들은 유기금속 전구체 가스의 분해 및 반응 부산물 발생을 억제하고, 막질 향상 및 증착 속도를 증가시킬 수 있는 가스분사유닛 및 유기금속 화학기상증착장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 분사되는 반응 가스와 기판 표면과의 접촉시간을 증가시킴으로써 균일 조성을 갖는 박막을 형성하고 증착 속도를 향상시킬 수 있는 가스분사유닛 및 유기금속 화학기상증착장치를 제공하기 위한 것이다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예들에 따르면, 다수의 기판에 대한 증착 공정이 수행되는 유기금속 화학기상증착장치의 반응 가스 분사를 위한 가스분사유닛은, 다수의 기판 상부에 구비되고, 상기 기판과 평행한 하부면을 갖는 하우징, 상기 하우징의 하부면의 중앙 부분에서 하부 방향으로 연장 구비되며 외측 방향으로 반응 가스를 분사하도록 형성된 노즐부 및 상기 하우징 하부면에 구비되어 상기 노즐부에서 분사되는 반응 가스를 외측으로 하향 경사지게 퍼지 가스를 분사하는 에어 나이프를 포함하여 구성될 수 있다.
실시예에서, 상기 에어 나이프는 상기 퍼지 가스를 하향 경사지게 분사하도록 상기 하부면에 대해 경사지게 형성된 분사 슬릿을 포함한다. 예를 들어, 상기 분사 슬릿은 연속된 원 형태를 가질 수 있다. 또한, 상기 에어 나이프는 동심원 상에 배치된 다수의 분사 슬릿으로 형성될 수 있다. 그리고 상기 에어 나이프는 다수의 분사 슬릿이 원 형태를 따라 불연속적으로 배치되어 형성될 수 있다.
그리고 상기 노즐부는 전구체 가스를 분사하는 제1 노즐과 캐리어 가스를 분사하는 제2 노즐을 포함하고, 상기 제1 노즐 및 상기 제2 노즐은 토출구가 상기 기판에 평행하게 형성되며 상기 제1 노즐의 토출구 하부에 상기 제2 노즐의 토출구가 배치되도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 노즐부는 상기 하우징 하부면에서 하부로 연장 형성된 연장부에 구비되고, 상기 연장부 측면 둘레를 따라 다수의 토출구가 형성될 수 있다.
한편, 상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예들에 따르면, 유기금속 화학기상증착장치는, 프로세스 챔버, 상기 프로세스 챔버 내부에 구비되며 다수의 기판이 안착되는 서셉터, 상기 서셉터 상부에 구비되며 상기 서셉터와 평행한 하부면을 갖고 상기 프로세스 챔버의 중앙 부분에서 상기 프로세스 챔버의 내측면을 향해 반응 가스를 분사하는 노즐부를 구비하는 가스분사유닛 및 상기 가스분사유닛의 하부면에 구비되어 상기 노즐부에서 분사되는 반응 가스를 상기 서셉터의 가장자리 방향으로 하향 경사지게 퍼지 가스를 분사하는 에어 나이프를 포함하여 구성될 수 있다.
실시예에서, 상기 노즐부는 상기 가스분사유닛의 하부면에서 하부 방향으로 연장 구비되며, 상기 기판과 평행하게 전구체 가스를 분사하는 제1 노즐 및 상기 제1 노즐 하부에 구비되어 캐리어 가스를 분사하는 제2 노즐을 포함하여 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 에어 나이프는 연속된 원 형태를 갖는 분사 슬릿을 가질 수 있다. 또한, 상기 에어 나이프는 동심원 상에 배치된 다수의 분사 슬릿을 포함 할 수 있다. 또는, 상기 에어 나이프는 다수의 분사 슬릿이 원 형태를 따라 불연속적으로 배치될 수 있다.
이상에서 본 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 프로세스 챔버 상부에서 하부에 에어 나이프를 구비하여 반응 가스를 기판 및 서셉터의 가장자리 쪽으로 향하도록 하향 경사지게 유동시킴으로써 반응 가스와 기판의 접촉 시간을 증가시키고 기판 전체에 대해 균일하게 반응 가스와 접촉시킬 수 있다.
또한, 기판과 반응 가스의 접촉 시간을 증가시키고 기판에 균일하게 반응 가스를 제공하여 박막을 균일하게 성장시킬 수 있으며 증착 속도를 향상시킬 수 있다.
또한, 전구체 가스를 하향 유동시킴으로써 전구체 가스가 기판 표면에 인접한 위치에서 분해되도록 하여 전구체 가스의 반응 부산물 발생을 억제하고 박막 내 불순물 함량을 낮추고 막질을 향상시킬 수 있다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략될 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 유기금속 화 학기상증착장치(metal organic chemical vapor deposition apparatus, 이하 'MOCVD 장치'라 한다)(100)에 대해 상세하게 설명한다. 참고적으로, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 MOCVD 장치(100)를 설명하기 위한 단면도이고, 도 2는 도 1의 MOCVD 장치(100)에서 가스분사유닛(103)을 설명하기 위한 요부 사시도, 도 3은 도 2의 가스분사유닛(103)의 저면 사시도이고, 도 4는 도 2의 가스분사유닛(103)의 요부 단면도이다.
도면을 참조하면, MOCVD 장치(100)는 프로세스 챔버(101), 서셉터(102), 가스분사유닛(103) 및 에어 나이프(133)로 이루어진다.
프로세스 챔버(101)는 다수의 기판(10)을 수용하여 증착 공정이 수행되는 공간을 제공한다.
서셉터(102)는 프로세스 챔버(101) 내부에 구비되어 다수의 기판(10)이 안착된다. 서셉터(102)는 기판(10)의 일 면이 서셉터(102) 상면에 안착되며 한 장씩 수용될 수 있도록 소정 깊이 요입된 다수의 포켓부(pocket)(121)가 형성되고, 포켓부(121)는 서셉터(102)의 원주 방향을 따라 방사상으로 배치될 수 있다. 그리고 서셉터(102)는 구동축(122) 및 구동부(미도시)가 구비되어 구동축(122)을 중심으로 소정 속도로 회전 가능하며, 서셉터(102)가 회전함에 따라 기판(10)이 공전한다.
서셉터(102) 하부에는 기판(10)을 소정 온도로 가열하기 위한 히터유닛(105)이 구비된다.
여기서, 프로세스 챔버(101) 및 서셉터(102)와 히터유닛(105) 등의 상세한 기술 구성은 공지의 기술로부터 이해 가능하며 본 발명의 요지가 아니므로 자세한 설명 및 도시를 생략한다.
가스분사유닛(103)은 프로세스 챔버(101) 내부에서 서셉터(102) 상부에 구비되어 기판(10)에 대해 반응 가스를 분사하는 노즐부(132)와 노즐부(132)에서 분사되는 반응 가스를 기판(10)을 향해 외측으로 하향 경사지게 유동시키기 위한 에어 나이프(133)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 본 실시예에서 '외측'이라 함은 노즐부(132)에서 프로세스 챔버(101)의 내측면 방향을 말한다.
또한, 본 실시예에서 '반응 가스(reactant)'는 기판(10)에 증착하고자 하는 박막을 구성하는 소스 물질을 포함하는 가스로서, 유기금속 전구체 가스(precursor gas)(R1)와 캐리어 가스(carrier gas)(R2)로 이루어진다. 또한, 전구체 가스(R1)는 복수의 성분 물질을 포함하는 혼합물이거나 불활성 비전구체 가스 성분들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전구체 가스(R1)는 GaAs, GaP, GaAs1 - xPx, Ga1 - yAlyAs, Ga1 - yInyAs, AlAs, AlN, InAs, InP, InGaP, InSb, GaN, InGaN을 포함하는 Ⅲ-Ⅴ족 반도체 화합물들을 포함할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, ZnSe, CdTe, HgCdTe, CdZnTe, CdSeTe을 포함하는 Ⅱ-Ⅵ족 화합물이나, SiC, 다이아몬드, SiGe을 포함하는 Ⅳ-Ⅳ족 화합물, YBCO, BaTiO, MgO2, ZrO, SiO2, ZnO, ZnSiO을 포함하는 산화물, Al, Cu 및 W를 포함하는 금속 등을 포함할 수 있다. 그리고 캐리어 가스(R2)는 전구체 가스(R1)를 프로세스 챔버(101)에 제공하기 위한 운반 매체로 불활성 기체나 전구체 가스(R1)와 반응하지 않는 가스 등이 사용될 수 있 다. 예를 들어, 캐리어 가스(R2)는 NH3, N2, O2, O3, H2O, 또는 불활성 기체 중 어느 하나일 수 있다. 그러나 본 발명이 상술한 반응 가스의 종류에 의해 한정되는 것은 아니며 전구체 가스(R1) 및 캐리어 가스(R2)는 증착하고자 하는 박막의 종류에 따라 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다.
노즐부(132)는 프로세스 챔버(101)의 중앙에서 반응 가스를 분사할 수 있도록 가스분사유닛(103) 중앙 부분에 구비되며, 노즐부(132)는 전구체 가스(R1)를 분사하는 제1 노즐(321)과 캐리어 가스(R2)를 분사하는 제2 노즐(322)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 노즐부(132)는 가스분사유닛(103)의 중앙 부분에서 하부로 소정 길이 연장되어 연장부(312)가 구비되며, 노즐부(132)는 연장부(312)에서 기판(10) 쪽으로 반응 가스를 분사할 수 있도록 토출구(321a, 322a)가 연장부(312)에서 프로세스 챔버(101)의 내측면을 향한 방향으로 형성된다. 그리고 도 2에 도시한 바와 같이, 가스분사유닛(103) 상부에는 노즐부(132)에 전구체 가스(R1)와 캐리어 가스(R2)를 공급하기 위한 가스공급부(104)가 구비되고, 가스분사유닛(103)을 상하 방향으로 관통하여 제1 및 제2 노즐(321, 322)에 반응 가스를 공급하기 위한 유로가 형성될 수 있다.
또한, 노즐부(132)는 제1 노즐(321)과 제2 노즐(322)이 서로 독립된 유로를 통해 전구체 가스(R1)와 캐리어 가스(R2)를 분사할 수 있도록 서로 독립된 유로를 갖고 토출구(321a, 322a)가 서로 소정 간격 이격되어 형성된다. 예를 들어, 연장부(312)는 가스분사유닛(103)의 하우징(131) 하부면(311)에서 소정 길이 하부로 연 장된 대략 원통 형태를 가지며, 제1 및 제2 노즐(321, 322)은 연장부(312)의 측면에 토출구(321a, 322a)가 형성된다. 여기서, 노즐부(132)는 분사되는 반응 가스가 기판(10)에 대해 평행하며 서셉터(102)의 가장자리 부분까지 분사될 수 있도록 토출구(321a, 322a)가 수평 방향으로 형성될 수 있다. 또한, 도 3에 도시한 바와 같이, 노즐부(132)는 프로세스 챔버(101) 내부에 균일하게 반응 가스를 분사할 수 있도록 연장부(312)의 둘레를 따라 다수의 토출구(321a, 322a)가 형성될 수 있다.
그러나 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니며 가스분사유닛(103)의 형상 및 노즐부(132)의 형상과 위치는 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다.
여기서, 미설명 도면부호 321a, 321b는 연장부(312)의 측면에서 제1 및 제2 노즐(321, 322)의 토출구(321a, 322a)가 각각 형성된 제1 및 제2 단차부(321a, 321b)이다. 그리고 미설명 도면부호 141, 142, 143은 노즐부(132)와 에어 나이프(133)에 각각 전구체 가스(R1)와 캐리어 가스(R2) 및 퍼지 가스(R3)를 공급하기 위한 공급부(141, 142, 143)이다.
프로세스 챔버(101) 일측에는 증착 반응이 완료된 반응 가스 및 배기가스를 배출시키기 위한 배기부(106)가 구비된다. 여기서, 노즐부(132)가 프로세스 챔버(101) 중앙 부분에 구비되므로 배기부(106)는 프로세스 챔버(101)의 측부에 형성될 수 있으며, 프로세스 챔버(101)의 측부에서 서셉터(102) 및 기판(10)의 상면과 동일한 평면 상에 배기를 흡입하는 배기구(미도시)가 위치하도록 구비될 수 있다.
한편, 노즐부(132)는 토출구(321a, 322a)가 기판(10)보다 소정 높이 상부에 구비되어 기판(10)에 대해 수평 방향으로 반응 가스를 분사하며, 전구체 가스(R1) 가 서셉터(102)의 가장자리까지 분사되어 기판(10) 전체에 분사될 수 있도록 소정 압력으로 분사된다. 또한, 제2 노즐(322)은 제1 노즐(321)에서 분사되는 전구체 가스(R1)가 프로세스 챔버(101) 내부에 분사될 수 있도록 제2 노즐(322)의 토출구(322a)가 소정 각도 상부로 상향 경사지게 형성될 수 있다. 그런데 이와 같이 제1 노즐(321) 및 제2 노즐(322)의 위치와 제2 노즐(322)의 형상으로 인해 제1 노즐(321)에서 분사되는 전구체 가스(R1)가 상승 기류를 형성하여 기판(10) 표면과 충분하게 접촉하지 못하고 배기부(106)를 통해 배출될 수 있다.
에어 나이프(air knife)(133)는 노즐부(132)에서 분사되는 반응 가스를 기판(10)에 대해 그리고 서셉터(102)의 가장자리 방향으로 하향 유동시킬 수 있도록 퍼지 가스(purge gas)(R3)를 분사할 수 있도록 가스분사유닛(103) 하부에 구비된다. 여기서, 에어 나이프(133)에서 분사되는 퍼지 가스(R3)는 캐리어 가스(R2)와 동일한 가스가 사용될 수 있다. 또는, 실시예와는 달리 퍼지 가스(R3)는 전구체 가스(R1) 및 캐리어 가스(R2)와 반응하지 않고 증착에 영향을 미치지 않는 가스나 불활성 가스 등이 사용될 수 있다.
가스분사유닛(103)은 에어 나이프(133)가 기판(10)에 대해 균일하게 퍼지 가스(R3)를 분사할 수 있도록 프로세스 챔버(101) 상부에서 서셉터(102) 또는 서셉터(102) 상에 안착된 기판(10)의 가장자리 크기와 대응되는 면적을 갖도록 형성되며 서셉터(102)에 대해 평행한 하부면(311)을 갖도록 형성된다. 여기서, 가스분사유닛(103)의 하부면(311)이 기판(10)에 대해 평행하게 형성되므로 기판(10) 상부 공간을 한정하고 기판(10) 상부와 하부면(311) 사이의 거리를 일정하게 유지시킴으 로써 전구체 가스(R1)가 기판(10) 표면과 인접한 위치에서 분해될 수 있도록 하며 기판(10) 상부의 온도 차가 발생하는 것을 방지하는 효과가 있다. 예를 들어, 가스분사유닛(103)은 서셉터(102) 또는 프로세스 챔버(101)의 상면 전체에 구비될 수 있는 크기를 갖고 하부면(311)이 편평한 대략적으로 원반 형태를 가질 수 있다. 그러나 가스분사유닛(103)의 크기와 형태가 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다.
에어 나이프(133)는 노즐부(132)에서 분사되는 반응 가스, 특히, 제1 노즐(321)에서 분사되는 전구체 가스(R1)가 기판(10) 표면에 충분히 접촉될 수 있도록 반응 가스의 하강 기류를 형성하기 위해서 퍼지 가스(R3)를 기판(10)을 향해 분사하도록 가스분사유닛(103)의 하부면(311)에 형성된다. 또한, 에어 나이프(133)는 기판(10)에 대해 반응 가스의 하강 기류를 형성하되 서셉터(102)의 가장자리까지 균일하게 반응 가스가 제공될 수 있도록 기판(10)의 에지 방향을 향해 퍼지 가스(R3)를 소정 각도 하향 경사지게 분사하도록 형성된다. 즉, 에어 나이프(133)는 퍼지 가스(R3)를 하향 경사지게 분사함으로써 노즐부(132)에서 분사되는 반응 가스를 기판(10)에 대해 강제 하강시킴으로써 반응 가스와 기판(10)의 접촉시간을 증가시키고, 전구체 가스(R1)가 기판(10)에 인접한 상부에서 분해되도록 함으로써 전구체 가스(R1)와 캐리어 가스(R2)의 반응 부산물이 박막에 포함되어 박막 내 불순물 함량이 증가되고 막질이 저하되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 에어 나이프(133)는 퍼지 가스(R3)를 기판(10)의 외측으로 경사지게 분사함으로써 기판(10) 상부에서 반응 부산물 및 배기 가스를 빠르게 배기부(106)로 배출시킬 수 있어서 막질 저 하를 방지할 수 있다.
또한, 에어 나이프(133)는 기판(10)에 대해 균일하게 퍼지 가스(R3)를 분사할 수 있도록 가스분사유닛(103)의 원주 방향을 따라 적어도 하나 이상의 에어 나이프(133)가 구비될 수 있다.
예를 들어, 에어 나이프(133)는 퍼지 가스(R3)를 분사하는 분사 슬릿(331)과 퍼지 가스(R3)의 공급을 위한 유로(322)로 구성될 수 있다. 분사 슬릿(331)은 퍼지 가스(R3)를 프로세스 챔버(101)의 외측을 향해 하향 경사지게 하부면(311)에 대해 소정 각도 경사진 토출구를 갖도록 형성된다. 또한, 에어 나이프(133)는 가스분사유닛(103) 하부면(311)에서 분사 슬릿(331)이 돌출되지 않도록 가스분사유닛(103)에 삽입 결합되고 하우징(131) 내부에 유로(332)가 형성될 수 있다.
또한, 기판(10)은 서셉터(102)의 회전에 의해 서셉터(102)의 중심을 기준으로 공전하므로 에어 나이프(133)는 퍼지 가스(R3)가 기판(10)에 균일하게 분사될 수 있도록 분사 슬릿(331)이 형성된다. 예를 들어, 분사 슬릿(331)은 하우징(131) 또는 서셉터(102)의 중심을 중심으로 하는 원형으로 형성될 수 있다. 여기서, 분사 슬릿(331)은 연속된 원 형태를 가지거나 소정의 원주 상에 다수의 분사 슬릿(331)이 불연속적으로 배치될 수 있다. 또한, 두 개 이상의 복수의 분사 슬릿(331)이 소정 간격으로 이격된 동심원 상에 형성될 수 있다. 그러나 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니며 분사 슬릿(331)의 형태와 위치는 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다.
본 실시예에서는 전구체 가스(R1)를 하향 유동시킴으로써 기판(10)과 전구체 가스(R1)의 접촉 시간을 증가시키고 전구체 가스(R1)를 기판(10)에 인접한 위치에서 분해되도록 하여 전구체 가스(R1)와 캐리어 가스(R2)의 반응 부산물이 박막에 포함되어 불순물 함량이 증가되는 것을 방지하여 막질을 향상시킬 수 있다. 또한, 전구체 가스(R1)와 기판(10)의 접촉 시간을 증가시킴으로써 박막의 증착 속도와 효율을 향상시킬 수 있다. 그리고 에어 나이프(133)에서 퍼지 가스(R3)를 기판(10) 및 서셉터(102)의 가장자리 방향으로 하향 경사지게 분사하므로 기판(10) 상부에서 반응 가스 및 반응이 완료된 배기 가스를 빠르게 배기시킬 수 있으며 막질 저하를 방지할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상술한 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 상술한 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기금속 화학기상증착장치를 설명하기 위한 단면도;
도 2는 도 1의 유기금속 화학기상증착장치에서 분사유닛을 설명하기 위한 요부 사시도;
도 3은 도 1의 유기금속 화학기상증착장치에서 분사유닛을 설명하기 위한 저면 사시도;
도 4는 도 1의 유기금속 화학기상증착장치의 동작을 설명하기 위한 요부 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 유기금속 화학기상증착장치 101: 프로세스 챔버
102: 서셉터 103: 가스분사유닛
104: 가스공급부 105: 히터유닛
106: 배기부 121: 포켓부(pocket)
122: 구동축 131: 하우징(housing)
132, 321, 322: 노즐부 133: 에어 나이프(air knife)
141, 142, 143: 가스 공급원 311: 하부면
312: 연장부 312a, 312b: 단차부
321a, 322a: 토출구 331: 분사 슬릿
332: 유로

Claims (12)

  1. 다수의 기판에 대한 증착 공정이 수행되는 유기금속 화학기상증착장치의 반응 가스 분사를 위한 가스분사유닛에 있어서,
    다수의 기판 상부에 구비되고, 상기 기판과 평행한 하부면을 갖는 하우징;
    상기 하우징의 하부면의 중앙 부분에서 하부 방향으로 연장 구비되며 외측 방향으로 반응 가스를 분사하도록 형성된 노즐부; 및
    상기 하우징 하부면에 구비되어 상기 노즐부에서 분사되는 반응 가스를 외측으로 하향 경사지게 퍼지 가스를 분사하는 에어 나이프;
    를 포함하는 유기금속 화학기상증착장치용 가스분사유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 에어 나이프는 상기 퍼지 가스를 하향 경사지게 분사하도록 상기 하부면에 대해 경사지게 형성된 분사 슬릿을 포함하는 유기금속 화학기상증착장치용 가스분사유닛.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 분사 슬릿은 연속된 원 형태를 갖는 유기금속 화학기상증착장치용 가스분사유닛.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 에어 나이프는 동심원 상에 배치된 다수의 분사 슬릿을 포함하는 유기금속 화학기상증착장치용 가스분사유닛.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 에어 나이프는 다수의 분사 슬릿이 원 형태를 따라 불연속적으로 배치된 유기금속 화학기상증착장치용 가스분사유닛.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 노즐부는 전구체 가스를 분사하는 제1 노즐과 캐리어 가스를 분사하는 제2 노즐을 포함하고,
    상기 제1 노즐 및 상기 제2 노즐은 토출구가 상기 기판에 평행하게 형성되며 상기 제1 노즐의 토출구 하부에 상기 제2 노즐의 토출구가 배치되도록 형성된 유기금속 화학기상증착장치용 가스분사유닛.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 노즐부는 상기 하우징 하부면에서 하부로 연장 형성된 연장부에 구비되고, 상기 연장부 측면 둘레를 따라 다수의 토출구가 형성된 유기금속 화학기상증착장치용 가스분사유닛.
  8. 프로세스 챔버;
    상기 프로세스 챔버 내부에 구비되며 다수의 기판이 안착되는 서셉터;
    상기 서셉터 상부에 구비되며 상기 서셉터와 평행한 하부면을 갖고 상기 프로세스 챔버의 중앙 부분에서 상기 프로세스 챔버의 내측면을 향해 반응 가스를 분사하는 노즐부를 구비하는 가스분사유닛; 및
    상기 가스분사유닛의 하부면에 구비되어 상기 노즐부에서 분사되는 반응 가스를 상기 서셉터의 가장자리 방향으로 하향 경사지게 퍼지 가스를 분사하는 에어 나이프;
    를 포함하는 유기금속 화학기상증착장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 노즐부는 상기 가스분사유닛의 하부면에서 하부 방향으로 연장 구비되며, 상기 기판과 평행하게 전구체 가스를 분사하는 제1 노즐 및 상기 제1 노즐 하부에 구비되어 캐리어 가스를 분사하는 제2 노즐을 포함하는 유기금속 화학기상증착장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 에어 나이프는 연속된 원 형태를 갖는 분사 슬릿을 포함하는 유기금속 화학기상증착장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 에어 나이프는 동심원 상에 배치된 다수의 분사 슬릿을 포함하는 유기금속 화학기상증착장치.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 에어 나이프는 다수의 분사 슬릿이 원 형태를 따라 불연속적으로 배치된 유기금속 화학기상증착장치.
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