KR20110136583A - 서셉터 및 이를 구비하는 화학 기상 증착 장치 - Google Patents

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Abstract

서셉터 및 이를 구비하는 화학 기상 증착 장치가 개시된다. 개시된 서셉터 는 중공이 마련된 디스크 형상을 가지며, 그 상면에는 피증착체가 수용되도록 복수의 포켓이 오목하게 형형성되며, 그 내부에 복수의 포켓에 유동 가스를 공급하도록 서셉터 유로가 형성되며, 서셉터 유로의 유입구는 서셉터의 중공쪽에 마련되거나, 서셉터의 하부쪽에 마련되면서 보강부를 갖는다.

Description

서셉터 및 이를 구비하는 화학 기상 증착 장치{Susceptor and chemical vapor deposition apparatus comprising the same}
본 개시는 서셉터 및 이를 구비하는 화학 기상 증착 장치에 관한 것이다.
일반적으로 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition: CVD) 장치는 화학 반응을 이용하여 피증착체(일반적으로 반도체 웨이퍼 등의 기판을 포함한다)에 박막을 형성하는 장치로서, 진공으로 이루어 챔버 내에서 가열된 기판에 증기압이 높은 반응가스를 보내어 그 반응가스의 막을 기판에 성장시키도록 하는 장치이다.
최근에는 반도체 소자의 미세화와 고효율, 고출력 LED(light emitting diode) 개발 등으로, 금속 유기 화학적 기상 증착 방법(Metal Organic Chemical Vapor Deposition; MOCVD)와 같은 CVD가 각광 받고 있으며, 한번에 다수의 피증착체에 증착을 일으키도록 챔버(chamber)와 서셉터(susceptor) 크기가 커짐에 따라 다수의 피증착체에 박막을 균일하게 성장시키도록 하는 것이 핵심 기술이 되고 있다. 이때, 피증착체는 새털라이트(satellite) 디스크 위에 놓이며, 새털라이트 디스크들은 서셉터 상의 마련된 다수의 포켓(pocket)에 각각 수용된다. 피증착체에 대한 박막의 균일한 성장을 위해서는 서셉터 자체가 회전할 뿐만 아니라 피증착체가 놓이는 새털라이트 디스크도 회전하도록 구성된다.
서셉터의 구조를 개선하여 내구성을 향상시킨 서셉터 및 이를 구비하는 화학 기상 증착 장치를 제공한다.
일 유형에 따르는 화학 기상 증착 장치용 서셉터는, 중공이 마련된 디스크 형상을 가지며, 상면에 피증착체가 수용되도록 오목하게 형성된 복수의 포켓; 및 복수의 포켓에 유동 가스를 공급하도록 서셉터의 내부에 형성된 서셉터 유로;를 포함하며, 서셉터 유로의 유입구는 중공쪽에 마련된다.
이때, 서셉터 유로는 유입구에서 포켓의 하부까지 직선으로 길게 연장되며, 포켓의 하부에서 포켓상의 유출구쪽으로 꺽일 수 있다.
다른 유형에 따르는 화학 기상 증착 장치용 서셉터는, 중공이 마련된 디스크 형상을 가지며, 상면에 피증착체가 수용되도록 오목하게 형성된 복수의 포켓; 및 복수의 포켓에 유동 가스를 공급하도록 서셉터의 내부에 형성된 서셉터 유로;를 포함하며, 서셉터 유로의 유입구는 서셉터의 하면에 마련되며, 서셉터의 상면의 서셉터 유로의 유입구가 위치한 지점에 대응되는 위치에는 보강부가 마련된다.
이때, 서셉터 유로의 유입구는 디스크 형상의 중심을 기준으로 원주상에 배치되며, 보강부는 서셉터의 상면의 서셉터 유로의 유입구가 위치한 지점에 대응되는 위치를 경유하는 원주상의 영역이 돌출되어 형성될 수 있다.
보강부는 서셉터의 몸체가 돌출되어 일체로 형성될 수 있다.
복수의 포켓은 서로 이격되어 마련되어, 복수의 포켓 각각의 모서리가 연속적으로 형성될 수 있다.
복수의 포켓은 서로 접하게 마련되어, 복수의 포켓 각각의 모서리가 불연속적이며, 적어도 모서리의 불연속 부위는 라운드 형상의 횡단면을 지닐 수 있다. 이때, 모서리의 라운드 형상은 곡률반경이 0.7mm 내지 1.3mm일 수 있다.
서섭터의 몸체는 경도강화 코팅될 수 있다. 이대, 서섭터의 몸체는 그라파이트에 실리콘 카바이드가 코팅되어 형성될 수 있다.
다른 유형에 따르는 화학 기상 증착 장치는 중공이 마련된 디스크 형상의 서셉터와, 서셉터에 피증착체를 회전시키는 유동 가스를 주입하면서 서셉터를 지지하는 지지부를 포함하며, 서셉터는, 상면에 피증착체가 수용되도록 오목하게 형성된 복수의 포켓; 및 복수의 포켓에 유동 가스를 공급하도록 서셉터의 내부에 형성된 서셉터 유로;를 포함하며, 서셉터 유로의 유입구는 중공쪽에 마련되어, 지지부가 유동 가스를 서셉터의 중공쪽에서 주입한다.
서셉터 유로는 유입구에서 포켓의 하부까지 직선으로 길게 연장되며, 포켓의 하부에서 포켓상의 유출구쪽으로 꺽일 수 있다.
또 다른 유형에 따르는 화학 기상 증착 장치는 중공이 마련된 디스크 형상의 서셉터와, 서셉터에 피증착체를 회전시키는 유동 가스를 주입하면서 서셉터를 지지하는 지지부를 포함하며, 서셉터는, 상면에 피증착체가 수용되도록 오목하게 형성된 복수의 포켓; 및 복수의 포켓에 유동 가스를 공급하도록 서셉터의 내부에 형성된 서셉터 유로;를 포함하며, 서셉터 유로의 유입구는 서셉터의 하면에 마련되어, 지지부가 유동 가스를 서셉터의 하부쪽에서 주입하며, 서셉터의 상면의 서셉터 유로의 유입구가 위치한 지점에 대응되는 위치에는 보강부가 마련될 수 있다.
서셉터 유로의 유입구는 디스크 형상의 중심을 기준으로 원주상에 배치되며, 보강부는 서셉터의 상면의 서셉터 유로의 유입구가 위치한 지점에 대응되는 위치를 경유하는 원주상의 영역이 돌출되어 형성될 수 있다.
개시된 실시예들에 따른 서셉터 및 이를 구비하는 화학 기상 증착 장치는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 서셉터의 가스 유로 구조를 개선하여 서셉터의 유동 가스의 유입구 부위의 깨짐을 방지할 수 있다.
둘째, 서셉터의 포켓 외곽 부분의 구조를 개선하여, 서셉터의 포켓 주위의 깨짐을 방지할 수 있다.
셋째, 서셉터의 수명을 길게 확보하고 생산성 및 증착 품질을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1의 화학 기상 증착 장치의 서셉터와 이의 결합부를 개략적으로 도시한 단면 사시도이다.
도 3은 비교예에서의 서셉터를 도시한다.
도 4는 비교예의 서셉터에서 발생되는 깨짐현상을 설명한다.
도 5는 도 1의 화학 기상 증착 장치의 서셉터를 도시한 평면도이다.
도 6은 도 1의 화학 기상 증착 장치의 서셉터의 일 변형예를 도시한 단면 사시도이다.
도 7은 도 6의 화학 기상 증착 장치의 서셉터를 도시한 평면도이다.
도 8은 도 7에서 C-C'선을 절개한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 10은 도 9의 화학 기상 증착 장치의 서셉터와 이의 결합부를 개략적으로 도시한 단면 사시도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호설명>
100, 400... 화학 기상 증착 장치 110, 210, 310, 410...서셉터
111, 311, 411...포켓 115, 215, 315, 415...서셉터 유로
120, 220...새털라이트 디스크 130, 230, 430...지지 디스크
135, 235, 435...지지 디스크 유로 140, 440...상부 결합판
150, 250...지지 튜브 160...유동 가스 주입부
170...구동 모터 175...히터
180...반응 가스 주입부 190...챔버
195...가스 배기부 211...그라파이트층
212...실리콘 카바이드층 312...단차부
417...보강부 G1...유동 가스
G2...반응 가스 G3...배기 가스
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치를 개략적으로 도시한 단면도이며, 도 2는 도 1의 화학 기상 증착 장치의 서셉터와 이의 결합부를 개략적으로 도시한 단면 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예의 화학 기상 증착 장치(100)는 서셉터(110), 서셉터(110)를 유동 가스(G1)를 주입하면서 지지하는 지지부(130, 140, 150), 서셉터(110)를 가열하는 히터(175), 반응 가스(G2)를 공급하는 반응 가스 주입부(180), 서셉터(110)와 반응 가스 주입부(180)의 노즐(185)을 수용하는 챔버(190), 챔버(190) 내의 유동 가스(G1) 및 반응 가스(G2)를 배출시키는 가스 배기부(195)를 포함한다.
서셉터(110)는 중공(110a)가 마련된 디스크 형상을 가진다. 서셉터(110)의 상면에는 복수의 포켓(111)이 마련된다. 복수의 포켓(111)은, 도 5에 도시되듯이, 서셉터(110)의 중심을 기준으로 원주상에 등간격으로 이격되어 배열될 수 있다. 도 2는 포켓(111)이 6개 마련된 경우를 도시하고 있으며, 도 5는 포켓(111)이 8개 마련된 경우를 도시하고 있으나, 이는 단순한 예일 뿐이고, 포켓(111)의 개수는 서셉터(100)의 사이즈 및 포켓(111)의 사이즈에 따라 달라질 수 있다. 경우에 따라서 복수의 포켓(111)은 다열로 배열될 수도 있다. 포켓(111) 각각은 서셉터(110)의 상면에서 소정 깊이로 오목하게 들어간 홈부(recess)이다. 이러한 포켓(111)에는 새털라이트 디스크(120)가 수용된다. 포켓(111)의 중심부(도 5의 111a)에는 새털라이트 디스크(120)가 회전시 이탈되지 않도록 기준이 되는 돌출부가 마련될 수 있다. 포켓(111)의 바닥에는 유동 가스가 방출될 수 있는 적어도 하나의 유동 가스(G2)의 유출구(115b)가 마련된다. 유출구(115b)에서 방출된 유동 가스(G1)에 의한 쿠션 작용으로 새털라이트 디스크(120)의 회전시 새털라이트 디스크(120)와 포켓(111)의 바닥과의 마찰력은 무시될 수 있을 정도로 작아질 수 있다. 또한, 포켓(111)의 바닥에는 유출구(115b)에서 방출된 유동 가스(G1)가 소정 방향으로 회전하며 진행될 수 있는 패턴이 형성되어, 새털라이트 디스크(120)가 회전될 수 있도록 한다.
새털라이트 디스크(120)에는 웨이퍼와 같은 피증착체가 놓인다. 피증착체가 움직이지 않도록 새털라이트 디스크(120)의 외곽에는 림(rim)(미도시)이 마련되어 있을 수 있다.
서셉터(110)의 내부에는 복수의 포켓(111)에 유동 가스(G1)를 공급하는 서셉터 유로(115)가 형성된다. 서셉터 유로(115)의 유입구(115a)는 서셉터(110)의 중공(110a) 쪽에 마련된다. 한편 서셉터 유로(115)의 유출구(115b)는 포켓(111)의 바닥에 마련된다. 포켓(111)이 복수개 있으므로, 서셉터 유로(115)는 포켓(111)의 개수에 대응되게 마련될 수 있다. 하나의 서셉터 유로(115)가 복수의 유출구(115b)로 분기되어 있을 수도 있다. 서셉터 유로(115)의 유입구(115a)는 서셉터(110)의 중공(110a) 쪽에 마련되므로, 서셉터 유로(115)는 유입구(115a)에서 상기 포켓(111)의 하부까지 직선으로 길게 연장되며, 상기 포켓(111)의 하부에서 상기 포켓(111)상의 유출구(115b)쪽으로 꺽이게 된다.
한편, 서셉터(110)의 재질은 새털라이트 디스크(120) 상에 놓이는 피증착체를 가열하는 방식에 따라 달라질 수 있다. 유도 가열(induction heating) 방식인 경우, 서셉터(110)는 유도 가열에 의해 가열될 수 있는 물질일 수 있다. 예를 들어, 서셉터(110)는 그라파이트로 형성될 수 있다. 서셉터(110)의 내구성을 강화시키기 위하여 서셉터(110)에 경도강화 코팅이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 서셉터(110)는 그라파이터에 실리콘 카바이드(SiC)가 코팅되어 형성될 수 있다. 서셉터(110)는 자신이 가열됨으로써 피증착체의 가열을 하게 되므로, 열충격에 의한 파손의 위험이 있으며, 본 실시예는 후술하는 바와 같이 구조를 개선하여 이러한 파손의 위험을 경감시킨다.
서셉터(110)를 지지하는 지지부는 서셉터(110)의 하부에 위치하는 지지 디스크(130)와, 서셉터(110)의 상부에 위치하는 상부 결합판(140)과, 지지 디스크(130)에 결합되어 회전축이 되는 지지 튜브(150)를 포함할 수 있다. 상부 결합판(140)과 지지 디스크(130)는 공지의 체결수단에 의해 체결될 수 있으며, 그 사이에 끼이는 서셉터(110)는 지지 디스크(130)에 대해 고정되게 된다. 지지 디스크(130)는 지지 튜브(150)에 결합되며, 지지 튜브(150)는 유동 가스 주입부(160)에 연결된다.
한편, 지지 디스크(130)에는 유동 가스(G1)의 통로가 되는 지지 디스크 유로(135)가 마련된다. 지지 디스크 유로(135)는 지지 튜브(150)의 지지 튜브 유로(155)에 연결되며, 지지 디스크 유로(135)의 유출구(135a)는 지지 디스크(130)의 외주면에 마련된다. 지지 디스크(130)의 일부가 서셉터(110)의 중공(110a)으로 삽입되면, 지지 디스크 유로(135)의 유출구(135a)는 서셉터 유로(115)의 유입구(115a)와 마주하게 된다. 도 2는 디스크 유로(135)의 유출구(135a)와 서셉터 유로(115)의 유입구(115a)가 일대일 대응되는 것으로 도시되고 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 다른 예로, 서셉터 유로(115)의 유입구(115a)들 중에서 인접한 유입구(115a)들끼리 서로 연결되어, 하나의 디스크 유로(135)의 유출구(135a)에 연결될 수도 있다. 지지 디스크(130)의 재질은 제한되지 않는다. 예를 들어, 지지 디스크(130)은 금속제로 형성될 수 있다.
지지 튜브(150)는 중공축(hollow shaft)나 봉재(rod)일 수 있다. 지지 튜브(150)에는 지지 튜브 유로(155)가 마련되어, 유동 가스 주입부(160)의 주입부 유로(165)와 지지 튜브(150)의 지지 튜브 유로(155)를 연결한다.
유동 가스 주입부(160)는 유동 가스 공급라인(169)과 연결되어 유동 가스(G1)를 지지 튜브(150)의 지지 튜브 유로(155)에 주입하며, 또한 구동 모터(170)의 회전력을 지지 튜브(150)로 전달한다. 이때 챔버(190) 내의 기밀성을 유지하기 위하여, 유동 가스 주입부(160)의 회전 부위와 챔버(190) 사이의 틈에는 자성유체씰(Ferro Fluid Seal)이 사용될 수 있다.
한편 유동 가스(G1)로는 질소 등이 이용될 수 있으며, 유동 가스 공급라인(169)에 공급되는 유동 가스(G1)의 유량을 조절하여 새털라이트 디스크(120)의 회전을 능동적으로 제어할 수 있다. 나아가, 복수의 포켓(111)에 대하여, 각각 내지 몇 묶음씩으로 공급되는 유동 가스(G1)의 유량을 조절하여 포켓(111)별로 새털라이트 디스크(120)의 회전을 제어할 수도 있다.
히터(175)는 서셉터(110)를 소정의 온도로 가열한다. 히터(175)는 서셉터(110)를 수백°C 내지 1000°C 이상으로 가열할 수 있다. 일 예로, GaN계 성장층을 형성하는 경우, 700~1300°C 정도로 가열할 수 있다. 히터(175)는 고주파 전류가 인가되는 코일일 수 있으며, 이 경우 서셉터(110)는 유도 가열 방식으로 가열될 수 있다. 다른 예로, 히터(175)는 저항 발열하는 도선일 수 있다.
반응 가스 주입부(180)는 피증착체에 증착시키고자 하는 소스 가스(source gas)와 캐리어 가스(carrier gas)를 포함하는 반응 가스(G2)를 공급하는 장치이다. 반응 가스 주입부(180)의 노즐(185)은 챔버(190)에 노출되어, 노즐(185)의 노즐공(185a)을 통해 반응 가스(G2)를 방출한다.
고온으로 가열된 서셉터(110)에 의해 피증착체는 고온을 유지하며, 피증착체의 상부면은 반응 가스(G2)와 맞닿아 화학적 증착 반응을 하게 된다. 이와 같은 화학적 증착 반응에 의하여, 웨이퍼와 같은 피증착체에는 GaN계 화합물과 같은 소정의 물질이 결정성장된다.
챔버(190)는 서셉터(110)와 반응 가스 주입부(180)의 노즐(185)을 수용하는 것으로, 증착 공정시 밀폐되며, 피증착체를 교환하기 위하여 열릴 수 있다.
가스 배기부(195)는 챔버(190) 내의 유동 가스(G1) 및 반응 가스(G2)를 배출시킨다.
다음으로, 본 실시예의 화학 기상 증착 장치(100)를 비교예와 비교하여 개선된 점을 설명하기로 한다.
도 3은 비교예에서의 서셉터(210)를 도시하며, 도 4는 비교예의 서셉터에서 발생되는 깨짐현상을 설명한다. 비교예의 서셉터(210)는 상용화된 제품의 일 예이다. 도 3과 도 4를 참조하면, 비교예의 서셉터 유로(215)는 유입구(215a)가 서셉터(210)의 하부에 마련되므로, 서셉터 유로(215)의 경로는 서셉터(210)의 하부에서 상방으로 향하다가 수평 방향으로 꺽이고 포켓(211)의 하부에서 다시 상방으로 꺽인다. 서셉터(210)는 경도 강화를 위해 그라파이트층(211)에 실리콘 카바이드층(212)으로 경도강화 코팅을 한다. 그런데, 서셉터 유로(215)의 경로가 유입구(215a) 근방에서 직각으로 꺽이는 부위가 있게 되므로, 지지 튜브(250)로부터 주입되는 유동 가스(G1)에 의해 직각으로 꺽이는 부분은 지속적으로 충격을 받게 된다. 한편, 서셉터(210)는 증착을 위해 가령 1000~1300°C 정도로 가열되는 반면에 유동 가스(G1)은 가령 상온 정도의 낮은 온도로 주입된다. 따라서, 서셉터 유로(215)의 경로 중 유입구(215a) 근방에서 직각으로 꺽이는 부위는 지속적인 열충격을 받게 되므로, 서셉터(210)의 경도 강화를 위해 그라파이트층(211)에 실리콘 카바이드층(212)으로 경도강화 코팅을 함에도 불구하고, 서셉터 유로(215)의 경로 중 유입구(215a) 근방에서 직각으로 꺽이는 부위는 깨지는 현상이 발생된다. 이러한 깨짐현상으로 말미암아, 비교예의 서셉터(210)는 20~30회정도의 사용하게 되면 수명이 다하게 되며, 비교적 고가인 서셉터(210)의 잦은 교체로 말미암아 제조비용에 상승된다.
반면에, 본 실시예의 서셉터 유로(115)의 경로는 비교예의 서셉터 유로(215)의 경로와 상이하다. 즉, 본 실시예의 서셉터 유로(115)는 유동 가스(G1)는 수평 주입 구조를 갖는다. 즉, 유입구(115a)가 서셉터(110)의 중공(110a) 측에 마련되므로, 서셉터 유로(115)의 경로는 유입구(115a)로부터 포켓(211)의 하부까지는 직선이다. 따라서, 전술한 비교예에서와 같은 열충격이 없게 되므로, 유입구(115a) 근방에서의 깨짐 현상이 발생되지 않는다.
상기와 같이 본 실시예의 서셉터(110)는 유입구(115a) 근방에서의 깨짐 현상을 억제함으로써, 비교예의 서셉터(210)에 비하여 수명이 대폭 연장될 수 있으며, 본 실시예의 서셉터(110)를 채용하는 화학 기상 증착 장치(100)는 제조 비용을 절감시킬 수 있게 된다.
나아가, 본 실시예의 서셉터(110)는 도 5에 도시된 바와 같이 포켓들(111)이 서로 이격되게 배치된다. 포켓들(111)은 서셉터(110)의 상면에서 오목하게 파여져 형성되므로, 포켓들(111) 각각의 외곽은 단차되어 모서리가 형성된다. 도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, 반응 가스(G2)가 반응 가스 주입부(180)의 노즐(185)을 통하여 챔버(190) 내부로 주입하게 되며, 반응 가스(G2)는 새털라이트 디스크(120) 위에 놓인 피증착체의 상부면을 지나가게 된다. 그런데, 이러한 반응 가스(G2)는 새털라이트 디스크(120)가 안착하는 포켓(111) 외곽의 모서리에 지속적으로 부딪히게 된다. 그런데, 서셉터(110)는 피증착체를 가열시키기 위해 뜨겁게 달구어지므로, 포켓(111) 외곽의 모서리는 반응 가스(G2)에 의해 지속적으로 열충격을 받을 수 있다.
종래의 종래의 상용화된 서셉터는, 도 6에 도시된 것과 유사하게, 동일 면적 내에 피증착체가 최대한 많이 배치될 수 있도록 포켓들이 서로 접하게 배치되며, 따라서 포켓 외곽의 모서리의 일부가 불연속적으로 형성된다. 이와 같이 끊겨진 모서리는 그 폭이 매우 작으므로, 반응 가스(G2)에 의한 열충격에 깨짐 현상이 종종 일어나게 된다. 이와 같이 모서리의 일부가 깨지게 되면, 새털라이트 디스크의 회전시 진동 등이 발생될 수 있으며, 원 위치에서 벗어날 수도 있게 되므로, 서셉터 자체를 더 이상 사용할 수 없게 된다.
본 실시예는, 종래의 상용화된 서셉터와 다르게, 포켓들(111)이 서로 이격되게 되어 있어서, 포켓(111) 외곽의 모서리가 원형으로 연속적으로 이어지도록 형성된다. 따라서, 포켓들(111) 사이의 최인접 지점(112)에서의 모서리도 반응 가스(G2)에 의힌 열충격에도 불구하고 그 형상을 계속 유지할 수 있으며, 서셉터(110)의 수명을 대폭 향상시킬 수 있다.
그러나, 본 발명의 화학 기상 증착 장치는 상기와 같이 포켓들(111)이 서로 이격된 구조에 한정되지 않는다.
도 6은 도 1의 화학 기상 증착 장치의 서셉터의 일 변형예를 도시한 단면 사시도이며, 도 7은 도 6의 화학 기상 증착 장치의 서셉터를 도시한 평면도이고, 도 8은 도 7에서 C-C'선을 절개한 단면도이다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 본 변형예의 서셉터(310)는 포켓들(311)이 서로 접하게 배치된다. 즉, 도 7에 도시되듯이, 복수의 포켓들(311)은 서셉터(310)의 디스크 형상의 중심을 기준으로 원주상에 서로 접하게 배치될 수 있다. 이 경우, 접한 부분에서는 포켓들(311)끼리 서로 통하게 되어 있으며, 포켓들(311) 각각의 외곽 모서리는 접한 부분(예를 들어, 도 6의 B 영역)에서 끊기게 된다. 이와 같이 끊긴 부분의 단차부(312)는 전술한 바와 같이 반응 가스(G2)에 의힌 열충격에 취약할 수 있다. 이에 본 변형예의 서셉터(310)는 적어도 끊긴 부분의 단차부(312)의 모서리에 대하여 라운드 가공을 함으로써, 반응 가스(G2)가 모서리에서 충돌되지 않고, 매끄러운 단차부(312)의 표면을 타고 흐를 수 있게 함으로써, 단차부(312)에서의 깨짐 현상을 대폭 줄인다. 가령, 모서리에 대한 라운드 가공이 0.5mm의 곡률반경으로 이루어진 경우에 비하여 1mm의 곡률반경으로 이루어진 경우, 수명은 2배 이상 증가하게 된다. 이에, 본 변형예의 서셉터(310)는 모서리에 대해 대략 1±0.3mm정도의 곡률반경으로 라운드 가공할 수 있다. 즉, 모서리의 라운드 형상은 곡률반경이 0.7mm 내지 1.3mm일 수 있다. 이러한 라운드 가공은 단차부(312)의 모서리에 한정되지 않고, 포켓들(311) 각각의 외곽 모서리 전역에 대해 모두 이루어질 수도 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치(400)를 개략적으로 도시한 단면도이며, 도 10은 도 9의 화학 기상 증착 장치(400)의 서셉터(410)와 이의 결합부(430, 440, 150)를 개략적으로 도시한 단면 사시도이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 본 실시예의 화학 기상 증착 장치(400)는 서셉터(410), 서셉터(410)를 유동 가스(G1)를 주입하면서 지지하는 지지부(430, 440, 150), 서셉터(410)를 가열하는 히터(175), 반응 가스(G2)를 공급하는 반응 가스 주입부(180), 서셉터(410)와 반응 가스 주입부(180)의 노즐(185)을 수용하는 챔버(190), 챔버(190) 내의 유동 가스(G1) 및 반응 가스(G2)를 배출시키는 가스 배기부(195)를 포함한다.
본 실시예의 서셉터(410)의 경우, 서셉터 유로(415)의 유입구(415a)가 서셉터(410)의 하부에 위치한다. 이에 따라, 서셉터 유로(415)의 경로는 서셉터(410)의 하부에서 상방으로 향하다가 수평 방향으로 꺽이고 포켓(411)의 하부에서 다시 상방으로 꺽인다. 이에 따라, 서셉터 유로(415)와 연결되는 지지 디스크(430)의 지지 디스크 유로(435)의 유출구(435a)는 지지 디스크(430)의 상방 외곽에 마련된다.
전술한 바와 같이, 서셉터 유로(415)의 유입구(415a) 쪽에서 서셉터 유로(415)의 경로가 꺽이게 되면, 서셉터(410)가 파손될 위험이 증가될 수 있다. 이에 본 실시예의 서셉터(410)는 서셉터(410)에 보강부(417)를 마련하여 이러한 파손의 위험을 경감시킨다. 보강부(417)은 서셉터 유로(415)의 유입구(415a)가 형성된 위치에 대응되는 서셉터(410)의 상면에 마련된다. 본 실시예에서 서셉터 유로(415)의 유입구(415a)는 서셉터(410)의 디스크 형상의 중심을 기준으로 원주상에 배치될 수 있으며, 이에 대응하여 보강부(417)는 서셉터(410)의 상부면에 서셉터 유로(415)의 유입구(415a)가 위치한 지점에 대응되는 위치를 경유하는 원주상의 영역이 돌출되어 형성될 수 있다. 이러한 보강부(417)는 서셉터(410)의 몸체가 돌출되어 일체로 형성될 수 있다. 경우에 따라서 보강부(417)는 별개의 물질이 서셉터(410)의 상부에 부착되어 이루어질 수도 있다. 나아가, 보강부(417)는 서셉터 유로(415)의 유입구(415a)의 각 대응 위치마다 개별적으로 마련될 수도 있다. 이때 보강부(417)의 높이는 반응 가스 주입부(180)의 노즐(185)에서 방출된 반응 가스(G2)의 흐름을 방해하지 않을 정도로 설계될 수 있다.
서셉터(410)는 그라파이트층에 실리콘 카바이드가 코팅되어 형성될 수도 있다. 이 경우, 보강부(417)는 그라파이트층의 일부가 돌출되어 형성되고, 보강부(417)가 형성된 그라파이트층에 실리콘 카바이드 코팅을 할 수 있다. 경우에 따라서는 서셉터(410)의 상부면을 평탄화시키기 위하여 평탄층이 더 마련될 수도 있다. 서셉터(410)를 그라파이트층에 실리콘 카바이드 코팅을 하여 형성한 경우, 서셉터(410)의 상부면을 CMP(Chemical Mechanical Polishing)나 래핑등으로 평탄화시킬 수도 있다.
서셉터(410)와 서셉터(410)를 지지하는 지지부(430, 440, 150)의 유로 구조를 제외하고는 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 화학 기상 증착 장치(100)와 실질적으로 동일하다. 나아가, 도 6 내지 도 8을 참조하여 설명한 변형예를 포함하여 전술한 실시예에서의 변형예들을 그대로 적용할 수 있는 바, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
전술한 본 발명인 서셉터 및 이를 구비하는 화학 기상 증착 장치는 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (20)

  1. 중공이 마련된 디스크 형상의 화학 기상 증착 장치용 서셉터에 있어서,
    상면에 피증착체가 수용되도록 오목하게 형성된 복수의 포켓; 및
    상기 복수의 포켓에 유동 가스를 공급하도록 상기 서셉터의 내부에 형성된 서셉터 유로;를 포함하며,
    상기 서셉터 유로의 유입구는 상기 중공쪽에 마련된 서셉터.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 서셉터 유로는 상기 유입구에서 상기 포켓의 하부까지 직선으로 길게 연장되며, 상기 포켓의 하부에서 상기 포켓상의 유출구쪽으로 꺽이는 서셉터.
  3. 중공이 마련된 디스크 형상의 화학 기상 증착 장치용 서셉터에 있어서,
    상면에 피증착체가 수용되도록 오목하게 형성된 복수의 포켓; 및
    상기 복수의 포켓에 유동 가스를 공급하도록 상기 서셉터의 내부에 형성된 서셉터 유로;를 포함하며,
    상기 서셉터 유로의 유입구는 상기 서셉터의 하면에 마련되며,
    상기 서셉터의 상면의 상기 서셉터 유로의 유입구가 위치한 지점에 대응되는 위치에는 보강부가 마련된 서셉터.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 서셉터 유로의 유입구는 상기 디스크 형상의 중심을 기준으로 원주상에 배치되며,
    상기 보강부는 상기 서셉터의 상면의 상기 서셉터 유로의 유입구가 위치한 지점에 대응되는 위치를 경유하는 원주상의 영역이 돌출되어 형성된 서셉터.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 보강부는 상기 서셉터의 몸체가 돌출되어 일체로 형성된 서셉터.
  6. 제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 포켓은 서로 이격되어 마련되어, 상기 복수의 포켓 각각의 모서리가 연속적인 서셉터.
  7. 제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 포켓은 서로 접하게 마련되어, 상기 복수의 포켓 각각의 모서리가 불연속적이며, 적어도 상기 모서리의 불연속 부위는 라운드 형상의 횡단면을 지닌 서셉터.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 모서리의 라운드 형상은 곡률반경이 0.7mm 내지 1.3mm인 서셉터.
  9. 제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 서섭터의 몸체는 경도강화 코팅된 서셉터.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 서섭터의 몸체는 그라파이트에 실리콘 카바이드가 코팅되어 형성된 서셉터.
  11. 중공이 마련된 디스크 형상의 서셉터와, 상기 서셉터에 피증착체를 회전시키는 유동 가스를 주입하면서 상기 서셉터를 지지하는 지지부를 포함하는 화학 기상 증착 장치에 있어서,
    상기 서셉터는,
    상면에 피증착체가 수용되도록 오목하게 형성된 복수의 포켓; 및
    상기 복수의 포켓에 유동 가스를 공급하도록 상기 서셉터의 내부에 형성된 서셉터 유로;를 포함하며,
    상기 서셉터 유로의 유입구는 상기 중공쪽에 마련되어, 상기 지지부가 유동 가스를 상기 서셉터의 중공쪽에서 주입하는 화학 기상 증착 장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 서셉터 유로는 상기 유입구에서 상기 포켓의 하부까지 직선으로 길게 연장되며, 상기 포켓의 하부에서 상기 포켓상의 유출구쪽으로 꺽이는 화학 기상 증착 장치.
  13. 중공이 마련된 디스크 형상의 서셉터와, 상기 서셉터에 피증착체를 회전시키는 유동 가스를 주입하면서 상기 서셉터를 지지하는 지지부를 포함하는 화학 기상 증착 장치에 있어서,
    상기 서셉터는,
    상면에 피증착체가 수용되도록 오목하게 형성된 복수의 포켓; 및
    상기 복수의 포켓에 유동 가스를 공급하도록 상기 서셉터의 내부에 형성된 서셉터 유로;를 포함하며,
    상기 서셉터 유로의 유입구는 상기 서셉터의 하면에 마련되어, 상기 지지부가 유동 가스를 상기 서셉터의 하부쪽에서 주입하며,
    상기 서셉터의 상면의 상기 서셉터 유로의 유입구가 위치한 지점에 대응되는 위치에는 보강부가 마련되는 화학 기상 증착 장치.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 서셉터 유로의 유입구는 상기 디스크 형상의 중심을 기준으로 원주상에 배치되며,
    상기 보강부는 상기 서셉터의 상면의 상기 서셉터 유로의 유입구가 위치한 지점에 대응되는 위치를 경유하는 원주상의 영역이 돌출되어 형성된 화학 기상 증착 장치.
  15. 제13 항에 있어서,
    상기 보강부는 상기 서셉터의 몸체가 돌출되어 일체로 형성된 화학 기상 증착 장치.
  16. 제11 항 내지 제15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 포켓은 서로 이격되어 마련되어, 상기 복수의 포켓 각각의 모서리가 연속적인 화학 기상 증착 장치.
  17. 제11 항 내지 제15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 포켓은 서로 접하게 마련되어, 상기 복수의 포켓 각각의 모서리가 불연속적이며, 적어도 상기 모서리의 불연속 부위는 라운드 형상의 횡단면을 지닌 화학 기상 증착 장치.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 모서리의 라운드 형상은 곡률반경이 0.7mm 내지 1.3mm인 화학 기상 증착 장치.
  19. 제11 항 내지 제15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 서섭터의 몸체는 경도강화 코팅된 화학 기상 증착 장치.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 서섭터의 몸체는 그라파이트에 실리콘 카바이드가 코팅되어 형성된 화학 기상 증착 장치.
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