KR101613864B1

KR101613864B1 - 유기금속화학기상증착장치

Info

Publication number: KR101613864B1
Application number: KR1020140137956A
Authority: KR
Inventors: 장경호
Original assignee: 주식회사 테스
Priority date: 2014-10-13
Filing date: 2014-10-13
Publication date: 2016-04-20
Anticipated expiration: 2034-10-13
Also published as: TWI554637B; TW201614095A

Abstract

본 발명은 유기금속화학기상증착장치에 관한 것으로서, 챔버내에 반응공간형성유닛을 설치하여 기판수용챔버 내부에 반응공간을 형성하여 반응기 내부의 오염을 최소화함과 동시에 반응이 집중적으로 발생하는 서셉터와 마주보는 위치에서 열차폐리드에 탈착가능하게 설치된 리드분리판에 의해 반응이 집중적으로 발생하는 부분의 세정을 용이하게 할 수 있고, 또한, 상기 리드분리판에 미량의 가스를 제공하여 리드분리판의 오염을 일차적으로 방지하여 고가의 열차폐리드를 최소한의 비용으로 세정 또는 교체할 수 있어 경제적이다.

Description

유기금속화학기상증착장치{METAL ORGANIC CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION REACTION APPARATUS}

본 발명은 유기금속화학기상증착장치에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 증착장치의 반응기 내부의 오염을 최소화함과 동시에 반응기 내부의 반응공간에서 오염이 집중적으로 발생하는 부분을 용이하게 세정할 수 있고 반응가스의 안정적 흐름으로 박막의 균일도를 향상시킬 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 유기금속증착 반응기가 널리 사용되고 있다.

유기금속화학기상증착(MOCVD: Metal Organic Chemical Vapor Deposition) 장치는 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 유기금속증착화학기상증착장치로서 한국특허 제1026058호에 개시된 바와 같은 유기금속화학기상증착장치가 제안되고 있다. 도 1에 나타낸 종래의 유기금속화학기상증착장치에 있어서는, 챔버 본체와, 화학물질 전달모듈, 진공시스템, 샤워헤드 조립체를 구비하여, 샤워헤드조립체를 통해 반응가스가 챔버내의 반응공간으로 공급되고, 상기 챔버내의 반응공간에서 원격플라즈마에 의해 기판상에 박막이 증착되는 구조이다.

그러나, 상기 종래기술에 의한 유기금속화학기상증착증착장치에 있어서는, 챔버내부로 공급된 반응가스가 챔버의 리드(lid) 내부면 및 챔버 측벽의 내부면에 부착되어 챔버 내부가 오염될 염려가 높다. 그리고, 증착 공정이 완료된 후 상기 기판을 교체하기 위하여 챔버를 개방하는 경우 진동이나 충격 등으로 인해 상기 챔버의 내측면에 부착되어 있는 기생증착으로 인한 불순물(particle)들이 기판상으로 떨어져 기판을 오염시킨다.

또한, 기판에 박막을 균일하게 증착하기 위해서는 샤워헤드 조립체의 가스 분사홀의 주위에 증착된 이상 박막을 주기적으로 세정해주어야 하는데, 이 경우 매번 장치를 다운(Down)시킨 후, 챔버 리드에서 샤워헤드 조립체를 분해하여 세정하기 때문에 장비의 가동률이 저하된다는 문제점이 있다.

더욱이, 세정을 마친 후에도, 챔버 내부에 발생한 수증기 및 불순물을 제거하고, 안정된 공정압력 및 공정온도를 형성하는 과정을 거쳐야 한다. 또한 더미(Dummy) 기판에 실제 증착공정을 수행하여 박막 균일도나 파티클의 오염도를 확인하는 과정을 거쳐야 하기 때문에, 많은 시간이 소요되고, 이에 따라 시간당 생산량(Throughput)의 감소를 초래하게 된다.

또한, 종래의 유기금속화학기상증착장치에 있어서는, 상부의 샤워헤드조립체로부터 반응가스를 공급하는데, 이 경우 반응가스의 흐름이 원활하지 못하여, 서셉터 상에 안착된 다수의 기판상에 증착되는 박막의 균일도가 저해되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하고자 하는 것으로서, 본 발명의 목적은 증착장치의 반응기 내부의 오염을 최소화함과 동시에 반응기 내부의 반응공간에서 오염이 집중적으로 발생하는 부분을 용이하게 세정할 수 있는 유기금속화학기상증착장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 반응이 집중적으로 발생하는 서셉터와 마주보는 위치에 설치된 리드분리판으로 미량의 가스를 제공하여 리드분리판의 오염을 방지하는 유기금속화학기상증착장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 리드분리판에서 분사된 가스가 공정가스제공부의 노즐로부터 수평으로 진행하는 공정가스를 위에서 눌러줌으로써, 기판의 박막성장속도를 조절할 수 있는 유기금속화학기상증착장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 유기금속화학기상증착장치는, 기판수용챔버와, 상기 기판수용챔버 내부에 배치되고, 기판이 안착되며 안착된 상기 기판을 가열하는 서셉터부와, 반응가스공급원에 연결되어 상기 기판수용챔버내부로 반응가스를 공급하는 가스공급부와, 상기 가스공급부와 배기홀에 연결되며 상기 기판수용챔버 내부에 반응공간을 형성하는 반응공간형성유닛과, 상기 서셉터부의 상부에 배치되며 상기 반응공간형성유닛에 설치되는 열차폐리드 및 상기 서셉터부와 마주보는 위치에서 상기 열차폐리드에 분리가능하게 설치된 리드분리판을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 가스공급부는 상기 기판수용챔버의 측벽에 설치되고, 상기 반응공간형성유닛은 복수의 가스안내판을 구비하여 반응가스의 수평 플로우를 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기 열차폐리드는 상기 리드분리판과 상기 서셉터부의 히터블럭과의 사이에 수직플로우를 형성하는 누름가스가 공급되는 가스유로를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 리드분리판은 상기 히터블럭의 가장자리 부분으로부터 상기 히터블럭의 중앙부분으로 갈수록 상기 히터블럭과의 거리가 좁아지는 것을 특징으로 한다.

상기 리드분리판은 다공성 구조를 가지는 것을 특징으로 한다.

상기 리드분리판에는 상기 가스유로와 연통되는 복수의 가스관통홀을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 복수의 가스안내판 각각은 상기 공급부로부터 상기 서셉터부를 향하여 경사져 형성되며, 상기 복수의 가스안내판은 최상단의 가스안내판의 경사각도가 가장 크고, 하부로 갈수록 점차 경사각도가 감소하도록 설치되는 것을 특징으로 한다.

상술한 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 반응공간형성유닛을 설치하여 기판수용챔버 내부에 반응공간을 형성하여 반응기 내부의 오염을 최소화함과 동시에 반응이 집중적으로 발생하는 서셉터와 마주보는 위치에서 열차폐리드에 탈착가능하게 설치된 리드분리판에 의해 반응이 집중적으로 발생하는 부분의 세정을 용이하게 할 수 있다.

또한, 상기 리드분리판에 미량의 가스를 제공하여 리드분리판의 오염을 일차적으로 방지하여 고가의 열차폐리드를 최소한의 비용으로 세정 또는 교체할 수 있어 경제적이다.

또한, 본 발명은 리드분리사판에서 분사된 가스가 공정가스제공부의 노즐로부터 수평으로 진행하는 공정가스를 위에서 눌러줌으로써, 기판의 박막성장속도를 조절할 수 있다.

아울러, 본 발명은 서셉터와 마주보는 위치에 설치된 리드분리판을 서셉터의 온도분포에 상응하도록 설치하여, 기판상에 증착되는 박막의 균일도를 향상시키고, 리드분리판의 가스유로를 통해 반응가스를 수직으로 위에서 눌러줌으로써 기판의 박막 성장속도를 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래의 화학 기상 증착 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기금속화학기상증착장치의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 도 2의 A부분의 확대도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에서의 공정가스와 누름가스의 흐름도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에서, 열차폐리드와 리드분리판의 구조의 일예를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에서, 열차폐리드와 리드분리판의 구조의 다른예를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에서, 열차폐리드와 리드분리판의 구조의 또 다른예를 도시한 것이다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유기금속화학기상증착장치에 대해 설명하기로 한다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 의한 유기금속화학기상증착장치(1)는 기판수용챔버(10)와, 서셉터부(20)와, 가스공급부(30)와, 반응공간형성유닛(40)과, 열차폐리드(70)와, 리드분리판(80)을 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 냉각유로(11a)를 형성할 수 있다. 상기 냉각유로(11a)에는 냉각수 또는 냉각가스 등 냉각매체가 유동되도록 구성되어, 상기 기판수용챔버(10) 내의 증착공정에서 발생하는 고온의 열에 의해 가열된 상기 기판수용챔버(10)를 냉각시키도록 구성된다.

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 상기 반응공간형성유닛(40)에 잔류하는 반응가스를 상기 배기홀(14)과 상기 가스배기라인(도시하지 않음)을 통해 상기 기판수용챔버(10)의 외부로 배출하도록 구성된다.

또한, 상기 외부벽부(12)의 내부에는 내부벽부(12a)를 더욱 구비할 수 있다. 상기 내부벽부(12)에는 상기 반응공간형성유닛(40)이 삽입 관통하여 설치되어, 상기 반응공간형성유닛(40)이 안정적으로 설치될 수 있도록 구성된다.

상기 기판수용챔버의 하부에는 바닥플랜지부(13)가 마련된다. 상기 바닥플랜지부(13)에는 냉각유로(13a)를 형성할 수 있다. 상기 냉각유로(13a)에는 냉각수 또는 냉각가스 등 냉각매체가 유동되도록 구성되어, 상기 기판수용챔버(10) 내의 증착공정에서 발생하는 고온의 열에 의해 가열된 상기 기판수용챔버(10)를 냉각시키도록 구성된다.

상기 기판수용챔버 내부에는 기판이 안착되는 서셉터부(20)가 배치된다.

상기 서셉터부(20)는, 기판이 안착되고 가열되는 히터블럭(21)과, 상기 히터블럭(21)을 지지하며 회전시키는 샤프트(22)와, 씰링부(23)와, 상기 히터블럭(21)을 가열하는 유도가열부(24)를 포함한다.

상기 히터블럭(21)은 상부면에 복수의 기판이 안착될 수 있도록 복수의 홈이 마련되어 있다.

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 회전블럭(21)을 지지하면서 회전시키도록 구성되어 있다. 상기 샤프트(22)의 내부에는 열전쌍(도시하지 않음)이 설치되어 상기 유도가열부(24)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 반응기 챔버(10) 및 상기 씰링부(23)로 전달되는 것을 방지하는 단열부(26)를 더욱 설치할 수 있다.

상기 유도가열부(24)는, 예를 들면 상기 히터블럭(21)을 둘러싸는 인덕션 코일로 형성되어, 상기 유도가열부(24)의 내측에 배치된 상기 히터블럭(21)을 가열하도록 구성된다.

상기 유도가열부(24)와 상기 히터블럭(21)과의 사이에는 열적 배리어부재(25)를 더욱 구비할 수 있다. 상기 열적 배리어부재(25)는 상기 유도가열부(24)에 의해 가열된 상기 히터블럭(21) 의 고온의 열이 상기 기판수용챔버(10) 내부로 전달되는 것을 방지하도록 구성된다. 본 실시예에 있어서, 상기 열적 배리어부재(25)는 예를 들면 고온에 안정적이고 열반사율이 높은 질화붕소의 재질로 형성될 수 있다.

한편, 상기 기판수용챔버의 일측에는 가스공급부(30)가 설치된다. 상기 가스공급부(30)는 복수의 가스공급라인(도시하지 않음)에 각각 연결되는 복수의 가스공급포트(31, 32, 33)를 구비하며, 상기 복수의 가스공급라인에는 복수의 가스공급원(도시하지 않음)으로부터 반응가스 또는 누름가스가 공급된다.

상기 복수의 가스공급포트(31, 32, 33)는, 예를 들면 Ⅲ족, Ⅴ족 반응가스(G1, G2)가 각각 공급되는 반응가스공급라인에 연결되는 반응가스공급포트(31, 32)와, 상기 반응가스공급포트(31, 32)의 상부에 마련되며 상기 반응가스의 열적 대류를 방지하고 상기 반응가스가 상기 기판상에 안정적으로 공급되도록 상기 반응가스를 누르는 누름가스(G3)가 공급되는 누름가스공급포트(33)로 구성될 수 있다.

상기 복수의 가스공급포트(31, 32, 33)는 각각 가스가이드블럭(35)에 연결되며 각각의 가스가이드블럭(35)의 끝단에는 공급된 반응가스(G1, G2)와 누름가스(G3)를 상기 기판수용챔버(10)의 내부로 안내하고 분사하기 위한 복수의 가스안내판(45)이 설치된다.

한편, 본 발명에 의한 유기금속화학기상증착장치(1)는 상기 기판수용챔버(10)의 내부에 설치되는 반응공간형성유닛(40)을 더욱 구비한다. 상기 반응공간형성유닛(40)을 설치함으로써, 상기 기판수용챔버(10)내에 반응공간(41)을 형성하여, 챔버 내의 반응공간을 최소화하고 이로 인해 챔버내의 오염을 최소화할 수 있다.

상기 반응공간형성유닛(40)은 상기 챔버리드(11)에 대응하는 측에 설치되는 상부판(도시하지 않음)과, 측부판(도시하지 않음)와, 상기 서셉터부에 대응하는 측에 설치되는 하부판(도시하지 않음)을 포함하며, 상기 반응공간형성유닛에 반응가스가 공급되는 측과 상기 배기홀(14)에 연통되는 측이 개구된다.

상기 반응공간형성유닛(40)의 일측은 상기 기판수용챔버(10)의 내부벽부를 관통하여 상기 복수의 가스공급포트(31, 32, 33)가 삽입되어 설치되는 가스가이드블럭(35)에 체결되고, 타측은 상기 외부벽부(12)에 형성된 배기홀(14)에 연통하도록 구성된다.

상기 반응공간형성유닛(40)의 상기 상부판에는 상기 히터블럭(21)에 마주보는 측에 열차폐리드(70)를 설치한다.

상기 하부판은 상기 히터블럭(21)의 상부면에 대응하는 위치에 개구를 갖도록 구성된다. 즉, 상기 하부판의 개구의 위치는 상기 히터블럭(21)의 끝단의 위치 또는 기판이 안착되는 위치에 형성되어, 상기 하부판(43)의 개구의 위치에서 상기 반응가스 및/또는 누름가스가 기판상에 공급되도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 반응공간형성유닛(40)은 복수의 가스안내판(45)을 구비한다. 상기 가스안내판(45)은 상기 반응공간형성유닛(40) 내에서 상기 가스공급부(30)측에 설치되어 공급되는 반응가스 및/또는 누름가스를 기판상으로 안정적으로 안내하도록 구성된다.

또한, 상기 복수의 가스안내판(45)의 타끝단, 즉 가스안내판(45)의 상기 서셉터부(20)측을 향한 끝단은 상기 열차폐리드(70)의 하부에 위치되도록 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 복수의 가스안내판(45) 각각은 상기 가스가이드블럭(35)측으로부터 상기 서셉터부(20)를 향하여 경사져 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 복수의 가스안내판(45)의 경사각도는 서로 다르게 형성될 수 있다.

예를 들면, 최상단의 가스안내판의 경사각도가 가장 크고, 그 하부로 갈수록 점차 경사각도가 감소하도록 설치하여, 상기 가스안내판들(45)에 의해 형성되는 가스안내로가 상기 기판을 향하여 점차 감소하도록 형성함으로써, 공급되는 가스의 흐름을 상기 기판상을 향하여 안정적으로 이루어지도록 구성할 수 있다.

또한, 상기 가스안내판(45)을 경사지게 형성하고, 상하로 인접하는 가스안내판에 의해 가스안내로를 형성함으로써 공급되는 가스들이 기판 상부의 반응공간 이전에 혼합되어 기상반응하고 기생증착하는 것을 방지하고 반응가스의 소모량을 줄일 수 있다.

또한, 상기 가스가이드블럭(35)의 하부에는 노즐위치조절부(도시하지 않음)를 설치하여, 상기 가스가이드블럭(35)에 설치된 복수의 가스안내판(45)의 위치를 상기 서셉터부(20)측을 향하여 전후로 이동시켜 상기 반응가스 및/또는 누름가스의 기판상의 공급위치를 조절할 수 있다.

상술한 바와 같이, 상기 기판수용챔버(10)의 측벽에 설치된 상기 가스공급부(30) 및 상기 가스안내판(45)에 의해 상기 반응공간형성유닛(40) 내에서 반응가스의 수평 플로우를 형성할 수 있다.

또한, 가스공급라인의 상단에 위치한 누름가스는 Ⅲ족, Ⅴ족 반응가스를 상단에서 누름으로써, Ⅲ족, Ⅴ족 반응가스와 누름가스의 Flow Ratio값을 적절히 조절함으로써 박막 성장률이 현저히 개선될 수 있다.

상기 반응공간형성유닛(40)의 상기 상부판에는 열차폐리드(70)를 설치할 수 있다. 상기 열차폐리드(70)는, 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 히터블럭(21)에 대향하는 위치에 설치되며, 상기 상부판보다 두껍고, 상기 히터블럭(21)의 상부면을 향하여 돌출되어, 상기 히터블럭(21)에 안착된 기판 위의 반응공간을 더욱 작게 형성할 수 있다.

또한, 상기 열차폐리드(70)는 상기 반응공간형성유닛(40)의 상부판과 일체형으로 체결되며, 교체가 용이하도록 상기 상부판과 분리가능하게 구성될 수 있다. 또한, 상기 열차폐리드(70)는, 예를 들면 고온에 안정적이고 열반사율이 높은 질화붕소의 재질로 형성될 수 있다.

상기 기판수용챔버(10) 내부의 온도는 1600℃ 정도의 고온에 이르기 때문에 상기 히터블럭(21)을 감싸고 있는 열적 배리어부재(25)와 상기 열차폐리드(70)를 질화붕소 소재를 이용함으로 고온에 안정적으로 구성한다.

이로써, 열반사율이 높은 상기 열차폐리드(70)에 의해 기판을 효율적으로 가열함과 동시에 기판의 가열에 소요되는 소비전력을 효율적으로 저감시킬 수 있다. 또한, 기판상에 박막이 성장하는 과정에서 증착공정의 화학적 반응에 의해 부산물이 집중적으로 발생하는 위치에 상기 열차폐리드를 설치하여 부품의 교체주기를 연장함으로써 스루풋을 향상시킬 수 있다.

한편, 도 5에 나타낸 바와 같이, 상기 챔버리드(11)와 상기 열차폐리드(70)에는 후술하는 반응공간형성유닛(40)내에서 기판상에 증착되는 박막을 광학적으로 측정하기 위한 광학센서(도시하지 않음)의 광측정 통로로서 기능하는 센서튜브(79)가 설치되어 있다. 여기서, 상기 센서튜브(79)에는 퍼지가스(81)를 도입하여 상기 반응공간형성유닛(40)으로부터 반응가스가 상기 센서튜브(79)로 배출되는 것을 방지하도록 구성된다.

상기 열차폐리드(70)는 하면에는 리드분리판(80)이 상기 열차폐리드(70)에 분리가능하게 설치된다. 상기 리드분리판(180)은 상기 히터블럭(21)과 마주보는 위치에서 상기 열차폐리드(70)의 하면에 설치된 것이 바람직하다.

반응가스(G1, G2)가 기판(W)에 증착되는 과정에서 일부의 반응가스는 누름가스(G3)가 눌러줌에도 불구하고 상부로 이동되면서, 상기 열차폐리드(70)의 하면에 증착되는 경우가 있다. 이때, 고가의 열차폐리드(70)중 반응가스가 집중적으로 증착되는 부분에 상기 리드분리판(80)을 분리가능하게 설치하여, 세정이 필요할 경우에 상기 리드분리판(80)을 분리하여 세정함으로써 고가의 장비인 상기 열차폐리드(70)의 세정에 소요되는 비용과 시간을 절감할 수 있다.

상기 리드분리판(80)은 열반사율이 높은 재질, 예컨대, 질화붕소(Boron Nitride), SiC, 흑연(Graphite), 세라믹(Ceramics) 또는 석영 등의 재질로 이루어질 수 있다.

상기 리드분리판(180)은 도 5에 나타낸 바와 같이, 평판형 구조를 가질 수 있지만, 도 6 및 도 7에 나타낸 바와 같이 다양한 구조를 가질 수 있다.

도 6 및 도 7은 본 발명의 열차폐리드(70)와 리드분리판(80)의 다른 예를 나타내는 도면이다.

도 6 및 도 7에 나타낸 바와 같이, 상기 열차폐리드(70)에는 반응가스(G1, G2)가 상기 열차폐리드(70)에 증착되는 것을 방지하기 위해 열차폐리드(70)로 직접적으로 미량의 누름가스(G4)를 공급하는 가스유로(72)가 구비된다.

상기 가스유로(72)는 수직누름가스공급관(34)을 통해 수직누름가스공급포트(34)에 연결되며, 상기 수직누름가스공급포트(34)는 상기 가스공급부(30)의 누름가스를 공급하는 반응가스공급포트(33)의 상부에 설치된다.

상기 가스유로(72)는 상기 열차폐리드(70)내에서 절곡되어 상기 리드분리판(80)에 연결되며, 상기 가스유로(72)를 통해 공급되는 누름가스(G4)는 상기 리드분리판(80)을 관통하여 상기 히터블럭(21) 상부의 반응공간을 향하여 수직으로 분사된다.

이로써, 상기 누름가스(G4)에 의해 상기 히터블럭(21)의 상부에 수직플로우를 형성하여, 상기 반응가스(G1, G2)가 상기 열차폐리드(70) 및 상기 리드분리판(80)에 증착되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 수직플로우를 형성하는 상기 누름가스(G4)의 주입량을 조절하여 수평플로우를 형성하는 상기 누름가스(G3) 및 상기 반응가스(G1, G2)를 상부로부터 수직으로 눌러줌으로써 기판상에 증착되는 박막의 성장속도를 조절할 수 있다.

또한, 상기 열차폐리드(70)에는 안착홈(71)을 설치하고, 상기 안착홈(71)은 단턱진 구조로 형성되어 상기 리드분리판(80)이 안착되면서 상기 리드분리판(80)과 상기 열차폐리드(70)와의 사이에 상기 누름가스(G4)가 퍼져 유동하는 공간을 형성할 수 있다.

상기 리드분리판(80)은 상기 히터블럭(21)의 온도 분포에 상응하는 형상으로 설치되는 것이 바람직하다. 이를 위하여, 본 실시예에 있어서 상기 리드분리판(80)은 도 6 및 도 7에 나타낸 바와 같이, 원추형 형상을 가질 수 있다.

상기 유도가열부(24)에 의해 가열된 상기 히터블럭(21)은 가장자리부분이 중앙부분보다 상대적으로 온도가 높다. 상기 히터블럭(21)의 이러한 온도분포를 고려하여, 상기 리드분리판(80)을 원추형 형상으로 구성하여 상기 리드분리판(80)과 상기 히터블럭(21)과의 거리를 상기 히터블럭(21) 의 가장자리 부분에서 서셉터(130)의 중앙부분으로 갈수록 좁혀, 기판상에 증착되는 박막의 균일성을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 리드분리판(80)은, 도 6에 나타낸 바와 같이, 다공질 재질로 이루어져, 상기 누름가스(G4)가 상기 리드분리판(80)을 용이하게 관통할 수 있도록 구성될 수 있고, 도 7에 도시된 바와 같이 상기 가스유로(72)와 연통하는 복수의 가스관통홀(85)이 마련된 구조를 가질 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 유기금속화학기상증착장치(1)는 상기와 같은 구조를 가져, 열차폐리드(70)의 오염을 방지하여, 열차폐리드(70)의 세정 및 교체주기를 연장시킬 수 있다.

또한, 상기 열차폐리드(70)를 세정하는 경우에 열차폐리드(70) 전체를 세정하는 것이 아니라 열차폐리드(70)에서 리드분리판(80)만을 분리하여 세정함으로써 반응공간(41)을 깨끗하게 하여 연속공정의 균일한 데이터를 확보할 수 있고, 아울러, 유기금속화학기상증착장치(1)의 가동시간을 향상할 수 있다.

또한, 본 발명은 열차폐리드(70)로 제공되는 누름가스(G4)의 주입량을 조절하여, 라미나플로우(laminar flow) 방식의 반응가스의 수평흐름에 수직플로우를 형성하여 박막의 성장속도를 향상시킬 수 있다.

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: 챔버
20: 서셉터부 21 : 히터블럭
24: 유도가열부 30 : 가스공급부
40 : 반응공간형성유닛
70 : 열차폐리드
80 : 리드분리판

Claims

기판수용챔버와,
상기 기판수용챔버 내부에 배치되고, 기판이 안착되며 안착된 상기 기판을 가열하는 서셉터부와,
반응가스공급원에 연결되어 상기 기판수용챔버내부로 반응가스를 공급하는 가스공급부와,
상기 서셉터의 상부에서 상기 가스공급부와 배기홀에 연통되도록 설치되며 상부판과 측부판과 하부판을 구비하여 상기 기판수용챔버 내부에 반응공간을 형성하는 반응공간형성유닛과,
상기 서셉터부의 상부에 배치되며 상기 반응공간형성유닛의 상부판에 연결되어 설치되는 열차폐리드 및
상기 서셉터부와 마주보는 위치에서 상기 열차폐리드에 분리가능하게 설치된 리드분리판을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기금속화학기상증착장치.
제 1 항에 있어서,
상기 가스공급부는 상기 기판수용챔버의 측벽에 설치되고, 상기 반응공간형성유닛은 복수의 가스안내판을 구비하여 반응가스의 수평 플로우를 형성하는 것을 특징으로 하는 유기금속화학기상증착장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 열차폐리드는 상기 리드분리판과 상기 서셉터부의 히터블럭과의 사이에 수직플로우를 형성하는 누름가스가 공급되는 가스유로를 구비하는 것을 특징으로 하는 유기금속화학기상증착장치.
제 3 항에 있어서,
상기 리드분리판은 상기 히터블럭의 가장자리 부분으로부터 상기 히터블럭의 중앙부분으로 갈수록 상기 히터블럭과의 거리가 좁아지는 것을 특징으로 하는 유기금속화학기상증착장치.
제 3 항에 있어서,
상기 리드분리판은 다공성 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 유기금속화학기상증착장치.
제 3 항에 있어서,
상기 리드분리판에는 상기 가스유로와 연통되는 복수의 가스관통홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 유기금속화학기상증착장치.
제 2 항에 있어서,
상기 복수의 가스안내판 각각은 상기 가스공급부로부터 상기 서셉터부를 향하여 경사져 형성되며,
상기 복수의 가스안내판은 최상단의 가스안내판의 경사각도가 가장 크고, 하부로 갈수록 점차 경사각도가 감소하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 유기금속화학기상증착장치.