KR20130053570A - 균일한 온도를 유지하도록 한 엠오씨브이디 반응챔버 - Google Patents

균일한 온도를 유지하도록 한 엠오씨브이디 반응챔버 Download PDF

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Abstract

본 발명은 측벽과 유도가열용 코일 사이에 절연수단을 삽입하여 냉각수가 흐르는 코일과 측벽에 상호작용을 차단함으로써, 단일방향으로 효율적인 열의 전달이 이루어지도록 한 MOCVD 반응챔버로, 실온에서 액체 상태의 유기 금속 화합물을 원료액으로 사용하여 피처리 측벽 상에 금속 산화막을 형성하기 위한 MOCVD 반응챔버에 있어서, 상기 반응챔버(1) 내에 냉각수가 흐르는 코일(40)과 측판(20) 사이와 상판(10)과 챔버(30) 사이에 절연수단(100,110)이 삽입되어 코일(40)과 측판(20)에 상호작용을 차단하여, 단일방향으로 효율적인 열의 전달이 이루어지도록 하였으며, 또 챔버(30)와 상판(10) 전극 및 측벽 간에서 발생하는 열손실을 차단 및 챔버 내부의 열적 독립이 가능하여 열효율을 극대화시킬 수 있도록 하였다.

Description

균일한 온도를 유지하도록 한 엠오씨브이디 반응챔버{maintain a uniform temperature of a MOCVD reaction chamber}
본 발명은 균일한 온도를 유지하도록 한 엠오씨브이디(MOCVD)반응챔버에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명은 측벽과 유도가열용 코일 사이에 절연수단을 삽입하여 냉각수가 흐르는 코일과 측벽에 상호작용을 차단함으로써, 단일방향으로 효율적인 열의 전달이 이루어지도록 한 MOCVD 반응챔버에 관한 것이다.
반도체 소자의 제조 공정에 있어서, 다양한 종류의 고품질의 막을 형성시키기 위해 금속-유기물 원료(Metal-Organic Source)를 이용하는 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition; 금속 유기물 화학기상증착)방법이 많이 개발되고 있다. 기존의 CVD공정은 박막 증착 방법에 따라서 LPCVD(Low Pressure Chemical VaporDeposition; 저압 화학기상증착) 또는 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition; 플라즈마 화학기상증착)로 그 종류가 구분되었던 것에 반해 MOCVD는 사용하는 원료의 형태에 따른 분류이다. 기존의 CVD 공정에 사용하는 원료는 모두 기체 상태였으나, MOCVD방법에서 요구되는 새로운 재료로서 TaO, BST, Ru …등과 같이 기체상태로 존재하지 않고 고체 혹은 액체 상태로 존재하는 물질들이 사용되기 때문이다.
여기서, 일반적으로 고체상태의 원료는 그대로를 MOCVD방법에 사용하기는 여러 가지로 어려운 점이 많아, 각 원료에 적합한 용매를 사용하여 액체 상태로 변화시켜 사용하는 경우가 대부분이다. 이와 같이, MOCVD방법은, 기존의 CVD방법들과는 달리, 액체 상태의 원료를 기체화시킨 다음 기화된 반응원료 가스를 이용하여 박막을 증착한다.
즉, 액체원료의 운송 및 기화시키는 액체운송장치(Liquid delivery system, LDS)를 도입하여 기체 상태로 기화시킨 후에, 생성된 유기 금속 화합물 증기를 증착하고자 하는 측벽이 있는 곳까지 운반하여 고온에서 접촉시킴으로써 측벽 상에 금속 박막을 증착시키는 공정이다.
그러나, 상기와 같이 구성되는 MOCVD 시스템은 히터코일(이하 RF코일이라 칭함)에 흐르는 냉각수와 기판 사이에 열적 상화 교환이 발생하게 된다.
상기 히터에 흐르는 고주파 전류로 인해서 고온이 형성되지만 코일의 냉각을 위해서 사용하는 냉각수가 이 고온의 열을 다시 냉각시키게 된다. 이 대문에, 원하는 온도까지 온도를 올리기 위해서 많은 양의 파워를 공급하게 되고 더 증가된 파워를 냉각시키기 위해 더 많은 냉각수를 필요로 하였다.
이는 열적 균일도에 심각한 영향을 주며, 원하는 온도까지 올리는데 한계에 도달하게 된다.
따라서, 본 발명자는 구조적으로 냉각수가 흐르는 코일과 측판 사이와 상판과 챔버 사이에 절연수단을 설치함으로써, 단일 방향으로 효율적인 열의 전달이 이루어지게 하며, 측벽 및 상판과의 직접적인 열 에너지의 반응을 차단시켜 온도의 효율과 기판의 온도 균일도를 높일 수 있도록 한 균일한 온도를 유지하도록 한 MOCVD 반응챔버를 개발하기에 이렇다.
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안 출 된 것으로, 본 발명의 목적은 측벽과 유도가열용 코일 사이에 절연수단을 삽입하여 냉각수가 흐르는 코일과 측벽에 상호작용을 차단함으로써, 단일방향으로 효율적인 열의 전달이 이루어지도록 한 MOCVD 반응챔버을 제공하고자 한다.
본 발명의 다른 목적은 챔버와 상판 전극 및 측벽 간에서 발생하는 열손실을 차단하기 위해서 이들 사이에 절연수단을 설치함으로써, 챔버 내부의 열적 독립이 가능하며 열효율을 극대화시킬 수 있도록 하는 데에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 절연수단에 의해 측벽과의 직접적인 열 에너지의 반응이 차단되어 온도효율과 측벽의 온도 균일도를 향상시킬 수 있도록 하는 데에 있다.
본 발명의 목적 및 장점들은 이하 더욱 상세히 설명될 것이며, 실시예에 의해 더욱 구체화될 것이다. 또한 본 발명의 목적 및 장점들은 청구범위에 나타난 수단 및 이들의 조합에 의해 실현될 수 있다.
본 발명은 균일한 온도를 유지하도록 한 MOCVD 반응챔버로, 실온에서 액체 상태의 유기 금속 화합물을 원료액으로 사용하여 피처리 측벽 상에 금속 산화막을 형성하기 위한 MOCVD 반응챔버에 있어서,
상기 반응챔버 내에 냉각수가 흐르는 코일과 측벽 사이와 상판과 챔버 사이에 절연수단을 삽입하고, 상기 절연수단은, 세라믹 파이바(ceramic fiber)인 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명에 따른 균일한 온도를 유지하도록 한 MOCVD 반응챔버는 다음과 같은 효과를 얻을 수가 있다.
첫째, 측벽과 유도가열용 코일 사이에 절연수단을 삽입하여 냉각수가 흐르는 코일과 측벽에 상호작용을 차단함으로써, 단일방향으로 효율적인 열의 전달이 이루어지도록 하였다.
둘째, 챔버와 상판 전극 및 측벽 간에서 발생하는 열손실을 차단하기 위해서 이들 사이에 절연수단을 설치함으로써, 챔버 내부의 열적 독립이 가능하며 열효율을 극대화시킬 수 있도록 하였다.
셋째, 절연수단에 의해 측벽과의 직접적인 열 에너지의 반응이 차단되어 온도효율과 측벽의 온도 균일도를 향상시킬 수 있도록 하였다.
도 1은 본 발명에 따른 균일한 온도를 유지하도록 한 MOCVD 반응챔버를 간략하게 나타낸 도면이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 구성 및 작용을 구체적으로 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성요소는 동일한 참조부여를 부여하고, 이에 대한 중복설명은 생략하기로 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하에서 종래와 동일한 명칭 및 형상에 대해서는 동일 부호를 붙이고, 그에 대한 설명은 생략한다.
본 발명 균일한 온도를 유지하도록 한 MOCVD 반응챔버(1)로, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 반응챔버(1) 내에 냉각수가 흐르는 코일(40)과 측판(20) 사이와 상판(10)과 챔버(30) 사이에 절연수단(100,110)이 삽입되어 코일(40)과 측판(20)에 상호작용을 차단하여, 단일방향으로 효율적인 열의 전달이 이루어지도록 하였으며, 또 챔버(30)와 상판(10) 전극 및 측벽 간에서 발생하는 열손실을 차단 및 챔버 내부의 열적 독립이 가능하여 열효율을 극대화시킬 수 있도록 하였다.
또한, 상기 절연수단(100,110)에 의해 측벽(20)과의 직접적인 열 에너지의 반응이 차단되어 온도효율과 측벽의 온도 균일도를 향상시킬 수가 있는 것이다.
이때, 상기 절연수단(100,110)을 세라믹 파이바(ceramic fiber)로 사용함으로써, 열 전도율이 약 0.04 kcal/mHr'C 정도로 아주 낮으며, 고온에서도 균일한 열효율 유지하도록 하였다.
상기 절연수단을 세라믹 파이바에 국한된 것은 아니고, 필요에 따라, 세라믹타일이나 기타 절연효과가가 우수한 재질의 것을 사용할 수도 있다.
본 발명은 상기한 바람직한 실시예와 첨부한 도면을 참조하여 설명되었지만, 본 발명의 개념 및 범위 내에서 상이한 실시 예를 구성할 수도 있다. 따라서 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 의해 정해지며, 본 명세서에 기재된 특정 실시예에 의해 한정되지 않는 것으로 해석되어야 한다.
10: 상판 20 : 측벽 30 : 쳄버
40 : RF코일 100,110 : 절연수단

Claims (2)

  1. 실온에서 액체 상태의 유기 금속 화합물을 원료액으로 사용하여 피처리 측벽 상에 금속 산화막을 형성하기 위한 MOCVD 반응챔버에 있어서,
    상기 반응챔버 내에 냉각수가 흐르는 코일과 측벽 사이와 상판과 챔버 사이에 절연수단을 삽입한 것을 특징으로 하는 균일한 온도를 유지하도록 한 MOCVD 반응챔버.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 절연수단은, 세라믹 파이바(ceramic fiber)인 것을 특징으로 하는 균일한 온도를 유지하도록 한 MOCVD 반응챔버.
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