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KR20130086806A - 박막 증착 장치 - Google Patents

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KR20130086806A
KR20130086806A KR1020120007795A KR20120007795A KR20130086806A KR 20130086806 A KR20130086806 A KR 20130086806A KR 1020120007795 A KR1020120007795 A KR 1020120007795A KR 20120007795 A KR20120007795 A KR 20120007795A KR 20130086806 A KR20130086806 A KR 20130086806A
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KR
South Korea
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gas
protective cover
cover
pieces
thin film
Prior art date
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Withdrawn
Application number
KR1020120007795A
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English (en)
Inventor
한경돈
조진석
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
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Priority to US13/682,520 priority patent/US9269564B2/en
Priority to CN2013100323075A priority patent/CN103225072A/zh
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Abstract

개시된 박막 증착 장치는, 반응 챔버와, 반응 챔버 내에 설치되는 메인 디스크와, 메인 디스크의 외측에 배치되어 상기 반응 챔버 내의 가스를 회수하는 가스 배출 유닛을 포함한다. 가스 배출 유닛은 외측벽, 내측벽, 및 이들을 연결하는 하부벽을 구비하며 상부가 개방된 환형의 부재로서 하부벽에 하나 이상의 관통공이 형성된 베이스 부재와, 상기 관통공에 상측으로부터 삽입되는 것으로서, 외기와 연통된 가스 배출구가 마련된 배출 슬리브와, 베이스 부재의 개방된 상부를 덮는 환형의 부재로서 복수의 가스유입구가 마련된 상부 커버를 포함한다.

Description

박막 증착 장치{Thin film deposition apparatus}
본 발명은 박막 증착 장치에 관한 것으로서, 특히 가스 배출 유닛을 구비하는 박막 증착 장치에 관한 것이다.
화학 기상 증착(chemical vapor deposition)(CVD) 장치는 화학 반응을 이용하여 피증착체(반도체 웨이퍼 등의 기판)에 박막을 형성하는 장치로서, 일반적으로 기판이 마련된 진공 챔버 내에 증기압이 높은 반응 가스를 주입하여 반응 가스에 의한 박막을 기판 상에 성장시키도록 구성된다.
최근, 반도체 소자의 고집적화 및 고성능화와 맞물려서, 금속 유기 화학 기상 증착(metal organic chemical vapor deposition)(MOCVD) 방법과 같은 CVD가 각광 받고 있다. 특히, 고효율/고출력 LED(light emitting device)의 제조시, MOCVD 장비가 유용하게 사용될 수 있다.
본 발명은 내구성이 우수하고 가스 배출 유닛의 유지 보수가 용이한 박막 증착 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 박막 증착 장치는, 반응 챔버; 상기 반응 챔버 내에 설치되는 메인 디스크; 상기 메인 디스크의 외측에 배치되어 상기 반응 챔버 내의 가스를 회수하는 가스 배출 유닛;을 포함하며,
상기 가스 배출 유닛은, 외측벽, 내측벽, 및 이들을 연결하는 하부벽을 구비하며 상부가 개방된 환형의 부재로서, 상기 하부벽에 하나 이상의 관통공이 형성된 베이스 부재; 상기 관통공에 상측으로부터 삽입되는 것으로서, 외기와 연통된 가스 배출구가 마련된 배출 슬리브; 상기 베이스 부재의 개방된 상부를 덮는 환형의 부재로서, 복수의 가스유입구가 마련된 상부 커버;를 포함한다.
상기 배출 슬리브는 상기 관통공에 삽입되는 삽입부와, 상기 삽입부로부터 외측으로 연장되어 상기 하부벽에 걸리는 날개부를 포함할 수 있다.
상기 상부 커버는 원주 방향으로 분할된 복수의 상부 커버 조각들을 포함할 수 있다. 상기 복수의 상부 커버 조각들 사이에는 절연체가 개재될 수 있다. 상기 복수의 상부 커버 조각들은 그래파이트로 형성되며, 그 표면에 실리콘 카바이드로 된 코팅층이 형성될 수 있다.
상기 박막 증착 장치는, 상기 메인 디스크의 하부에 위치되어 상기 가스가 상기 메인 디스크의 하부로 확산되는 것을 방지하는 가스확산 방지부재; 상기 메인 디스크의 외측에 배치되어 상기 가스확산 방지부재의 상면을 덮는 보호 커버;를 더 포함할 수 있다.
상기 보호 커버는 그래파이트로 형성될 수 있다. 상기 보호 커버는 원주 방향으로 분할된 복수의 보호 커버 조각들을 포함할 수 있다. 상기 보호 커버 조각들 사이에는 절연체가 개재될 수 있다. 상기 복수의 상부 커버 조각들은 그래파이트로 형성되며, 그 표면에 실리콘 카바이드로 된 코팅층이 형성될 수 있다.
상기 보호 커버는 상기 상부 커버와 일체로 형성되며, 상기 베이스 부재의 개방된 상부를 덮으며 가스 흡입구가 형성된 커버부와 상기 가스확산 방지부재의 상면을 덮는 보호부를 포함할 수 있다. 상기 상부 커버와 일체로 형성된 보호 커버는 원주 방향으로 분할된 복수의 조각들을 포함할 수 있다. 상기 복수의 조각들 사이에는 절연체가 개재될 수 있다. 상기 복수의 조각들은 그래파이트로 형성되며, 그 표면에 실리콘 카바이드로 된 코팅층이 형성될 수 있다.
상기 박막 증착 장치는, 상부가 개방된 오목한 용기 모양의 하부 하우징과, 상기 개방된 상부를 덮는 덮개부를 구비하고, 상기 반응 챔버를 에워싸는 하우징; 상기 하우징의 내부에 위치되어 상기 반응 챔버의 측벽을 형성하는 것으로서, 상기 베이스 부재의 외측벽에 지지되어 상방으로 연장된 측벽 부재; 상기 덮개부에 결합되고 상기 측벽 부재의 상부에 밀착되어 상기 반응 챔버의 상부벽을 형성하는 상부 씰링 부재;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 박막 증착 장치는, 반응 챔버; 상기 반응 챔버 내에 설치되는 메인 디스크; 상기 메인 디스크의 하부에 위치되어 상기 가스가 상기 메인 디스크의 하부로 확산되는 것을 방지하는 가스확산 방지부재; 그래파이트로 형성되며, 상기 메인 디스크의 외측에 배치되어 상기 가스확산 방지부재의 상면을 덮는 환형의 보호 커버;를 포함할 수 있다.
상기 보호 커버는 원주 방향으로 분할된 복수의 보호 커버 조각을 포함할 수 있다. 상기 복수의 보호 커버 조각 사이에는 절연체가 개재될 수 있다. 상기 복수의 보호 커버 조각의 표면에는 실리콘 카바이드 코팅층이 형성될 수 있다.
상기 박막 증착 장치는, 외측벽, 내측벽, 및 이들을 연결하는 하부벽을 구비하며 상부가 개방된 환형의 부재로서, 상기 하부벽에 하나 이상의 관통공이 형성된 베이스 부재; 상기 관통공에 상측으로부터 삽입되는 것으로서, 외기와 연통된 가스 배출구가 마련된 배출 슬리브;를 더 포함하며, 상기 보호 커버는 상기 베이스 부재의 상부에까지 연장되어 상기 베이스 부재의 개방된 상부를 덮어 회수공간을 형성하며, 상기 보호 커버에는 상기 회수공간과 연통된 복수의 가스 흡입구가 형성될 수 있다. 상기 보호 커버는 원주 방향으로 분할된 복수의 조각을 포함할 수 있다. 상기 복수의 조각 사이에는 절연층이 개재될 수 있다.
상술한 본 발명에 따른 박막 증착 장치의 실시예들에 의하면 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
첫째, 가스 배출 유닛의 배출 슬리브가 베이스 부재에 상방으로부터 조립/분해될 수 있도록 설치되므로, 가스 배출 유닛의 유지보수비용 및 시간을 절감할 수 있으며, 생산성을 향상시킬 수 있다.
둘째, 가스확산 방지부재를 덮어 보호하는 보호 커버를 그래파이트로 형성함으로써 보호 커버의 파손위험을 줄일 수 있다.
셋째, 보호 커버와 베이스 부재의 개방된 상부를 덮는 상부 커버를 일체로 형성함으로써 부품 비용을 줄일 수 있다.
넷째, 상부 커버, 보호 커버, 또는 이들이 일체로 된 부재를 원주 방향으로 분할된 복수의 조각들로 구성함으로써 교체가 필요한 부분만을 교체할 수 있어 유지보수비용을 절감할 수 있다.
다섯째, 원주 방향으로 분할된 복수의 조각들 사이에 절연체를 배치하거나 이들의 표면에 실리콘 카바이드 코팅층을 형성함으로써 방전에 의한 손상을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 장치의 개략적인 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 장치에서 덮개부를 제거한 상태의 평면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 메인 디스크의 일 예를 도시한 평면도이다.
도 4a는 도 1에 도시된 가스 배출 유닛을 상세히 도시한 단면도이다.
도 4b는 도 4a에 도시된 가스 배출 유닛의 일 변형예를 도시한 단면도이다.
도 5는 도 4a에 도시된 베이스 부재의 평면도이다.
도 6은 슬리브를 교체하기 위하여 덮개부, 측벽 부재, 상부 커버를 분리한 모습을 도시한 단면도이다.
도 7은 복수의 조각으로 구성된 상부 커버의 일 예를 도시한 평면도이다.
도 8은 복수의 조각으로 구성된 보호 커버의 일 예를 도시한 평면도이다.
도 9a는 상부 커버와 보호 커버가 일체로 된 실시예를 도시한 단면도이다.
도 9b는 도 9a에 도시된 가스 배출 유닛의 일 변형예를 도시한 단면도이다.
도 10은 도 9a의 평면도이다.
도 11은 상부 커버와 보호 커버가 일체로 형성되고 이들이 원주방향으로 배열된 복수의 조각에 의하여 구성된 실시예를 도시한 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 가스 콜렉터 및 이를 포함하는 박막 증착 장치를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 층이나 영역들의 두께는 명세서의 명확성을 위해 다소 과장되게 도시된 것이다. 상세한 설명 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 장치의 개략적인 단면도이며, 도 2는 도 1에 도시된 박막 증착 장치의 일 실시예에서 덮개부(12)가 제거된 평면도이다. 도 1과 도 2를 보면, 본 실시예의 박막 증착 장치는 반응 챔버(100)와, 반응 챔버(100)를 에워싸는 하우징(10)을 포함할 수 있다. 하우징(10)은 오목한 용기 형상으로서 상부가 개방된 하부 하우징(11)과, 하부 하우징(11)의 개방된 상부를 덮는 덮개부(12)를 포함할 수 있다. 하우징(10)은 전체적으로 원통형상일 수 있다.
덮개부(12)의 내측에는 상부 씰링 부재(70)가 배치된다. 상부 씰링 부재(70)는 덮개부(12)에 고정된다. 예를 들어, 상부 씰링 부재(70)는 체결 수단(80)에 의하여 덮개부(12)에 고정될 수 있다. 덮개부(12)의 하면에는 그로부터 돌출된 돌출부(13)가 마련되고, 체결 수단(80)은 이 돌출부(13)에 결합될 수 있다. 예를 들어, 돌출부(13)의 내측에는 암나사가 마련되고 체결 수단(80)의 대응되는 외주에는 수나사가 마련될 수 있다. 체결 수단(80)에는 돌출부(13)와 대향하여 상부 씰링 부재(70)를 아래쪽에서 지지하는 지지날개(81)가 마련될 수 있다. 이와 같은 구성에 의하여 상부 씰링 부재(70)가 덮개부(12)에 결합될 수 있다. 상부 씰링 부재(70)는 예를 들어 석영(quartz)으로 형성된 플레이트(plate)일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 상부 씰링 부재(70)는 반응 챔버(100)의 상부벽을 형성한다.
반응 챔버(100)로 반응 가스를 공급하기 위한 가스 주입부(90)가 더 구비될 수 있다. 가스 주입부(90)는 반응 챔버(100)의 중앙부에 위치될 수 있다. 예를 들어, 체결 수단(80)에는 중공부(82)가 마련되고 가스 주입부(90)는 이 중공부(82)에 결합될 수 있다. 가스 주입부(90)는 덮개부(12)를 관통하여 외부와 연통된 연통구(91)를 구비하며, 이 연통구(91)를 통하여 도시되지 않은 반응 가스 공급수단으로부터 반응 가스가 반응 챔버(100)의 내부로 공급될 수 있다.
반응 챔버(100)의 내부에는 원반형태의 메인 디스크(20)가 배치된다. 메인 디스크(20)는 지지부(40)에 의하여 회전가능하게 하부 하우징(11)에 지지된다. 구동모터(45)는 지지부(40)를 지지하고 회전시킨다. 이에 의하여 메인 디스크(20)는 반응 챔버(100) 내부에서 회전된다.
메인 디스크(20)에는 복수의 포켓(21)이 마련되며, 복수의 포켓(21) 각각에는 새틀라이트 디스크(30)가 배치된다. 새틀라이트 디스크(30)에는 피증착체, 예를 들어 반도체 웨이퍼 등이 탑재된다.
도 3에는 메인 디스크(20)의 평면도가 도시되어 있다. 도 3을 참조하면, 포켓(21)의 저면에는 복수의 나선형 유동홈(22)이 마련되고, 각 유동홈(22)에는 유동 가스 배출구(23)가 마련될 수 있다. 지지부(40)에는 제1가스 유동로(51)가 마련되며, 메인 디스크(20)에는 제1가스 유동로(51)와 연결된 제2가스 유동로(52)가 마련된다. 제2가스 유동로(52)는 유동 가스 배출구(23)와 연결된다. 상술한 구성에 의하여, 도시되지 않은 유동 가스 공급수단으로부터 유동 가스가 제1, 제2가스 유동로(51)(52)를 통하여 메인 디스크(20) 내부로 공급되어 유동 가스 배출구(23)로부터 분출된다. 분출된 유동 가스는 나선형 유동홈(22)을 따라 포켓(21)의 내측에서 외측으로 흐르므로, 새틀라이트 디스크(30)가 포켓(20) 내부에서 약간 부상되어 회전될 수 있다. 새틀라이트 디스크(30)가 포켓(21)의 저면으로부터 부상되어 회전되므로, 유동 가스의 쿠션 작용에 의하여 포켓(21)의 저면과 새틀라이트 디스크(30) 사이의 마찰력은 거의 무시될 수 있을 정도로 작아질 수 있다. 유동 가스의 속도와 유량을 제어함으로써 새틀라이트 디스크(30)의 회전속도를 제어할 수 있다.
메인 디스크(20)의 아래에는 히터(60)가 배치된다. 히터(60)는 메인 디스크(20)를 소정의 온도로 가열한다. 히터(60)는 메인 디스크(20)를 예를 들어 수백°C 내지 1000°C 이상으로 가열할 수 있다. 일 예로, GaN계 성장층을 형성하는 경우, 700~1300°C 정도로 가열할 수 있다. 히터(60)는 고주파 전류가 인가되는 코일일 수 있으며, 이 경우 메인 디스크(20)는 유도 가열 방식으로 가열될 수 있다. 다른 예로, 히터(60)는 저항 발열하는 도선일 수 있다.
메인 디스크(20)와 새틀라이트 디스크(30)는 히터(60)의 열을 새틀라이트 디스크(30) 위에 탑재되는 피증착체에 전달한다. 따라서, 메인 디스크(20)와 새틀라이트 디스크(30)는 히터(60)에 의한 가열 온도에 견딜 수 있는 내구성을 갖는 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 메인 디스크(20)와 새틀라이트 디스크(30)는 그래파이트(graphite)로 형성될 수 있다. 내구성을 강화하기 위하여 메인 디스크(20)와 새틀라이트 디스크(30)에는 경도 강화 코팅막, 예를 들어 실리콘 카바이드(SiC) 코팅막이 형성될 수 있다.
상술한 구성에 의하여, 피증착제가 탑재된 새틀라이드 디스크(30)는 유동 가스에 의하여 포켓(21) 내부에서 회전된다. 반응 가스 주입부(90)를 통하여 피증착체에 증착시키고자 하는 소스 가스(source gas)와 캐리어 가스(carrier gas)를 포함하는 반응 가스가 반응 챔버(100) 내부로 공급된다. 히터(60)에 의하여 가열되는 메인 디스크(20) 및 새틀라이트 디스크(30)에 의하여 피증착체는 고온으로 유지된다. 피증착체의 상면에 반응 가스가 접촉되면, 화학적인 증착반응이 수행되고 피증착체에는 예를 들어 GaN계의 화합물과 같은 소정의 물질이 증착되어 성장된다.
반응 챔버(100) 내부로 공급된 반응 가스는 그 중 일부만이 피증착체에 증착층을 형성하는 데에 사용되고 나머지는 반응 챔버(100)로부터 배출된다. 또한, 유동 가스 역시 새틀라이트 디스크(30)를 회전시키는데 사용된 후에는 반응 챔버(100)로부터 배출될 필요가 있다. 이를 위하여, 반응 챔버(100) 내부에는 가스배출유닛(200)이 마련된다.
도 1, 도 4a, 및 도 5를 참조하면, 가스배출유닛(200)은 반응 챔버(100)의 가장자리에 배치되는 베이스 부재(210)를 포함할 수 있다. 베이스 부재(210)는 외측벽(211)과 내측벽(212), 및 이들을 연결하는 하부벽(213)을 구비할 수 있다. 베이스 부재(210)는 단면 형상이 대략 "U"자 형상이고 상부가 개방된 환형의 부재일 수 있다. 베이스 부재(210)의 외측벽(211)에는 상방으로 연장되어 반응 챔버(100)의 측벽을 형성하는 환형의 측벽 부재(220)가 지지될 수 있다. 측벽 부재(220)는 반응 챔버(100)의 측벽을 형성한다. 측벽 부재(220)의 상부에는 상부 씰링 부재(70)가 안착된다. 물론, 측벽 부재(220)는 베이스 부재(210)의 외측벽(211)을 상방으로 연장함으로써 외측벽(211)과 일체로 형성될 수도 있다. 베이스 부재(210)는 하부 하우징(11)에 지지될 수 있다.
하부벽(213)에는 관통공(214)이 형성된다. 관통공(214)에는 가스배출을 위한 배출 슬리브(230)가 삽입된다. 배출 슬리브(230)는 베이스 부재(210)의 개방된 상부를 통하여 관통공(214)에 삽입된다. 배출 슬리브(230)는 관통공(214)에 삽입되는 삽입부(231)와, 하부벽(213)에 걸리도록 삽입부(231)로부터 외측으로 연장된 날개부(232)를 구비한다. 가스 배출구(233)는 날개부(232)와 삽입부(231)를 관통하여 형성되어 외부와 연통된다. 관통공(214)은 복수개 형성될 수 있으며, 각 관통공(214)에는 배출 슬리브(230)가 삽입된다. 도 5에는 8개의 관통공(214)이 도시되어 있으나, 관통공(214)의 갯수는 이에 한정되지 않는다.
도 2와 도 4a를 참조하면, 상부 커버(240)는 베이스 부재(210)의 개방된 상부를 덮는다. 상부 커버(240)에는 상하방향으로 관통된 복수의 가스 흡입구(241)가 마련된 환형의 부재일 수 있다. 가스 흡입구(241)의 갯수는 베이스 부재(210)에 마련된 관통공(214)의 갯수와 동일하거나 또는 그보다 많을 수 있다. 상부 커버(240)가 베이스 부재(210)에 결합되면, 베이스 부재(210)의 외측벽(211), 내측벽(212) 및 하부벽(213)과 함께 가스가 회수되는 회수공간(201)이 형성된다. 베이스 부재(210)와 상부 커버(240)는 예를 들어 그래파이트로 형성될 수 있다.
도 4b를 참조하면, 상부 커버(240)는 베이스 부재(210)의 위쪽에까지 외측으로 연장되고, 상부 커버(240) 위에 측벽 부재(220)가 배치될 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 상부 커버(240)와 측벽 부재(220)를 한꺼번에 위쪽으로 들어올려 제거할 수 있다. 측벽 부재(220)는 상부 커버(240)에 결합될 수 있다.
상술한 구성에 의하여, 새틀라이트 디스크(30)를 회전시키는데에 사용되는 유동 가스와 피증착체의 표면에 증착층을 형성하는 데에 사용되고 남은 반응 가스에 의하여 반응 챔버(100) 내부의 압력이 높아지면, 유동 가스와 반응 가스는 상부 커버(240)에 마련된 가스 흡입구(241)를 통하여 회수공간(201)으로 흡입된다. 그리고, 슬리브(230)의 가스 배출구(233)를 통하여 외부로 배출된다.
박막증착장치를 장시간 사용하게 되면, 가스 흡입구(241)와 가스 배출구(233)에 반응 가스에 의한 증착물질이 부착되어 가스 배출이 완활하게 이루어지지 않을 수 있다. 또한, 가스 흡입구(241)와 가스 배출구(233)가 증착물질에 의하여 막힐 수 있다. 원활한 가스 배출을 위하여, 가스 흡입구(241)와 가스 배출구(233)에 대한 유지보수(maintenance)가 필요하다. 이 경우에, 박막증착장치를 분해하여야 한다. 도 6을 참조하면, 본 실시예의 박막증착장치에 따르면, 상부 씰링 부재(70)가 덮개부(12)에 결합되어 있으므로, 덮개부(12)를 분리하면 가스배출부(200)의 상부 커버(240)가 노출된다. 필요에 따라서는 측벽 부재(220)까지 분리할 수도 있다. 이 상태에서 뽀족한 핀(pin) 등을 이용하여 가스 흡입구(241)의 내벽 및 상부 커버(240)의 상면에 증착된 증착물질을 제거할 수 있다. 또한, 필요에 따라서는 상부 커버(240)를 교체할 수 있다. 가스 배출구(233)를 청소할 필요가 있을 때에는 상부 커버(240)를 분리하면 베이스 부재(210)의 회수공간(201)과 그 내부의 배출 슬리브(230)가 노출된다. 슬리브(230)가 관통공(214)에 삽입된 상태에서, 또는 배출 슬리브(230)를 위쪽으로 당겨 관통공(214)으로부터 분리한 상태에서 가스 배출구(233)를 청소할 수 있다. 또한, 필요에 따라서는 배출 슬리브(230)를 새로운 것으로 교체할 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 실시예의 박막증착장치에 따르면 배출 슬리브(230)가 베이스 부재(210)의 하부벽(213)에 상방으로부터 조립/분해할 수 있도록 설치되어 있어서, 베이스 부재(210)를 하부 하우징(11)으로부터 분해하지 않고도 가스 배출구(233)를 청소하거나 또는 배출 슬리브(230)를 교체할 수 있다. 따라서, 유지보수가 편리하며, 유지보수에 소요되는 시간을 절감할 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 7을 참조하면, 상부 커버(240a)는 원주방향으로 분할된 복수의 상부 커버 조각(242)을 포함할 수 있다. 복수의 상부 커버 조각(242)들이 베이스 커버(210)의 상부를 덮도록 결합됨으로써 환형의 상부 커버(240a)가 형성된다. 각각의 상부 커버 조각(242)에는 하나 이상의 가스 흡입구(241)가 마련될 수 있다. 가스 흡입구(241)가 막힌 경우에는 해당되는 가스 흡입구(241)가 형성된 조각(242)만을 교체하면 되므로, 유지보수 비용을 절감할 수 있다. 도 7에는 8개의 상부 커버 조각(242)이 개시되어 있으나, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 복수의 상부 커버 조각(242)의 크기가 모두 동일할 필요는 없다. 상부 커버 조각(242)의 갯수와 크기는 박막증착장치의 크기, 유지보수의 용이성 등을 고려하여 적절히 선정될 수 있다.
히터(60)가 유도가열방식에 의하여 메인 디스크(20)를 가열하는 경우에, 히터(60)에서 발생된 전자기장의 영향을 받아, 상부 커버 조각(242)들 사이에서 방전이 발생될 수 있으며, 방전 현상에 의하여 상부 커버 조각(242)들이 손상될 수 있다. 이를 방지하기 위하여, 상부 커버 조각(242)들의 표면에는 방전 방지 코팅층이 형성될 수 있다. 방전 방지 코팅층은 예를 들어 실리콘 카바이드(SiC)층일 수 있다. 다른 방안으로서, 상부 커버 조각(242)들 사이에 절연체(271)를 배치함으로써 방전을 방지할 수 있다.
반응 가스가 메인 디스크(20)의 하부로 침입하면, 히터(60) 등에 반응 가스에 의한 증착물질이 증착되어 고장의 원인이 될 수 있다. 도 1을 참조하면, 메인 디스크(20)의 하부에는 가스확산 방지부재(diffusion barrier)(65)가 마련된다. 가스확산 방지부재(65)는 반응 가스나 유동 가스가 메인 디스크(20)의 하부로 칩입하지 않도록 차단한다. 가스확산 방지부재(65)는 메인 디스크(20)의 하면과 소정간격 이격되게 배치된다. 가스확산 방지부재(65)는 예를 들어 석영(quartz)으로 형성될 수 있다.
도 1을 참조하면, 석영으로 형성된 가스확산 방지부재(65)의 상면은 반응 가스에 노출되어 있으므로, 반응 가스와의 화학적 반응에 의하여 가스확산 방지부재(65)의 상면에 증착물질이 증착될 수 있다. 증착물질은 가스확산 방지부재(65)의 상면에 불균일하게 증착되어 가스확산 방지부재(65)의 두께의 불균일성이 증가된다. 가스확산 방지부재(65)는 히터(60)에 의하여 가열되어 열팽창되는데, 상면에 부착된 증착물질에 의하여 두께가 불균일하면 가스확산 방지부재(65) 전체에 걸쳐 열팽창량이 불균일하게 된다. 또한, 증착물질의 열팽창계수와 가스확산 방지부재(65)의 열팽창계수의 차이로 인하여 열팽창의 불균일성이 더욱 증가된다. 이에 의하여 가스확산 방지부재(65)가 휘어지는 와피지(warpage)가 생기에 된다. 그러면, 가스확산 방지부재(65)가 회전되는 메인 디스크(20)의 하면에 접촉되어 파손될 수 있다. 이 때문에 가스확산 방지부재(65)를 주기적으로 교체하여야 하는데, 가스확산 방지부재(65)를 교체하는 것이 용이하지 않다. 왜냐하면, 가스확산 방지부재(65)는 메인 디스크(20)의 아래에 위치되므로 가스확산 방지부재(65)를 교체하기 위하여는 메인 디스크(20)까지 분해하여야 하기 때문이다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 가스확산 방지부재(65)의 표면에 증착물질이 증착되지 않도록 가스확산 방지부재(65)와 반응 가스와의 접촉을 가능한 한 차단하는 방안이 고려될 수 있다. 도 1, 도 2, 및 도 4a를 참조하면, 가스확산 방지부재(65) 위에 보호 커버(diffusion barrier cover)(250)가 배치될 수 있다. 보호 커버(250)는 메인 디스크(20)의 외주부와 인접한 내주부와, 상부 커버(240)와 인접한 외주부를 갖는 환형의 부재이다. 보호 커버(250)의 내주부는 메인 디스크(20)의 외주부로부터 소정간격 이격되게 위치될 수 있다. 보호 커버(250)의 외주부는 상부 커버(240)에 지지되거나 상부 커버(240)로부터 소정간격 이격되게 위치되거나 또는 베이스 커버(210)에 지지될 수 있다.
이와 같이 보호 커버(250)를 이용하여 가스확산 방지부재(65)에 반응 가스가 접촉될 가능성을 줄임으로써, 가스확산 방지부재(65)의 변형을 방지할 수 있다. 대신에 보호 커버(250)에 반응 가스가 접촉되어 증착물질이 보호 커버(250)의 상면에 부착될 수 있다. 보호 커버(250)는 덮개부(12)를 분리하면 외부로 노출되고 메인 디스크(20)를 분리하지 않고도 용이하게 교체될 수 있다. 따라서, 유지보수 시간과 비용을 절감할 수 있다.
보호 커버(250)는 석영으로 형성될 수 있으나, 석영재질의 보호 커버(250)는 반복되는 열스트레스에 의하여 파손되기 쉽다. 파손된 석영 조각이 메인 디스크(20)와 가스확산방지부재(65) 사이의 틈새에 끼이게 되면 메인 디스크(20)가 파손될 수 있다. 또한, 메인 디스크(20)의 회전을 방해할 수 있다. 본 실시예에 따르면, 보호 커버(250)는 그래파이트로 형성될 수 있다. 그래파이트는 석영에 비하여 강도가 높고 열스트레스에도 잘 견딘다. 따라서, 보호 커버(250)의 파손을 방지할 수 있다. 또한, 그래파이트로 형성된 보호 커버(250)의 표면에 경도 강화를 위하여 실리콘 카바이드(SiC) 코팅막이 형성함으로써, 파손의 위험을 더 줄일 수 있다. 따라서, 박막 증착 장치의 유지보수비용을 줄일 수 있다. 또한, 박막 증착 장치의 작동 신뢰성을 높일 수 있다.
도 8을 참조하면, 보호 커버(250a)는 원주방향으로 분할된 복수의 보호 커버 조각(251)을 포함할 수 있다. 복수의 보호 커버 조각(251)들이 가스확산 방지부재(65)의 상부에 배치됨으로써 환형의 보호 커버(250a)가 형성된다. 박막 증착 장치의 사용 중에 주기적으로 또는 부정기적으로 증착물질이 과도하게 부착되거나 크랙이 생긴 조각(251)만을 교체하면 되므로, 유지보수 비용을 절감할 수 있다. 도 8에는 8개의 보호 커버 조각(251)이 개시되어 있으나, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 복수의 보호 커버 조각(251)의 크기가 모두 동일할 필요는 없다. 보호 커버 조각(251)의 갯수와 크기는 박막 증착 장치의 크기, 유지보수의 용이성 등을 고려하여 적절히 선정될 수 있다.
히터(60)가 유도가열방식에 의하여 메인 디스크(20)를 가열하는 경우에, 히터(60)에서 발생된 전자기장의 영향을 받아, 보호 커버 조각(251)들 사이에서 방전이 발생될 수 있으며, 방전 현상에 의하여 보호 커버 조각(251)들이 손상될 수 있다. 이를 방지하기 위하여, 보호 커버 조각(251)들의 표면에는 방전 방지 코팅층이 형성될 수 있다. 방전방지 코팅층은 예를 들어 실리콘 카바이드(SiC)층일 수 있다. 다른 방안으로서, 보호 커버 조각(251)들 사이에 절연체(272)를 배치함으로써 방전을 방지할 수 있다.
도 7에 도시된 보호 커버(250)는 도 8에 도시된 보호 커버(250a)로 대체될 수 있다. 이 경우에, 보호 커버 조각(251)의 갯수와 상부 커버 조각(242)의 갯수가 반드시 동일한 필요는 없다.
보호 커버(250)와 상부 커버(240)는 일체로 형성될 수도 있다. 도 9a 및 도 10을 참조하면, 보호 커버(250)와 상부 커버(240)가 일체로 형성된 상부 커버(240b)(또는 보호 커버(250b))가 도시되어 있다. 상부 커버(240b)(또는 보호 커버(250b))는 가스확산방지부재(65)를 덮는 보호부(262)와, 베이스 부재(210)의 개방된 상부를 덮는 커버부(261)를 포함할 수 있다. 커버부(261)에는 가스 흡입구(241)가 마련된다. 이와 같은 구성에 의하면, 보호 커버(250)와 상부 커버(240)을 일체로 형성함으로써 부품의 수를 줄일 수 있으며, 교체시에도 일괄 교체가 가능하여 부품비용과 유지보수 시간 및 비용을 절감할 수 있다. 또한, 상부 커버(240b)(또는 보호 커버(250b))를 분리하면 배출 슬리브(230)의 교체가 가능하므로 슬리브(230) 유지보수시간과 비용을 절감할 수 있다.
도 9b를 참조하면, 상부 커버(240b)(또는 보호 커버(250b))가 베이스 부재(210)의 위쪽에까지 외측으로 연장되고, 상부 커버(240) 위에 측벽 부재(220)가 배치될 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 상부 커버(240b)(또는 보호 커버(250b))와 측벽 부재(220)를 한꺼번에 위쪽으로 들어올려 제거할 수 있다. 측벽 부재(220)는 상부 커버(240b)(또는 보호 커버(250b))에 결합될 수 있다.
마찬가지로, 상부 커버(도 7, 240a) 및 보호 커버(도 8: 250a) 역시 일체로 형성될 수 있다. 도 11을 참조하면, 상부 커버(240a)와 보호 커버(250a)가 일체로 형성된 상부 커버(240c)(또는 보호 커버(250c))가 도시되어 있다. 상부 커버(240c)(또는 보호 커버(250c))는 원주 방향으로 분할된 복수의 조각(280)을 포함한다. 조각(280)의 단면도는 도 9a에 도시된 바와 동일하다. 개개의 조각(280)은 각각 가스확산 방지부재(65)를 덮는 보호부(262)와, 베이스 부재(210)의 개방된 상부를 덮는 커버부(261)를 포함할 수 있다. 커버부(261)에는 가스 흡입구(241)가 마련된다. 복수의 조각(280)들이 베이스 부재(210) 및 가스확산 방지부재(65)의 상부에 배치됨으로써 환형의 상부 커버(240c)(또는 보호 커버(250c))가 형성된다.
히터(60)가 유도가열방식에 의하여 메인 디스크(20)를 가열하는 경우에, 히터(60)에서 발생된 전자기장의 영향을 받아, 조각(280) 사이에서 방전이 발생될 수 있으며, 방전 현상에 의하여 조각(280)들이 손상될 수 있다. 이를 방지하기 위하여, 조각(280)들의 표면에는 방전 방지 코팅층이 형성될 수 있다. 방전방지 코팅층은 예를 들어 실리콘 카바이드(SiC)층일 수 있다. 다른 방안으로서, 조각(280)들 사이에 절연체(273)를 배치함으로써 방전을 방지할 수 있다.
상술한 구성에 의하면, 가스 흡입구(241)가 막히거나 파손되거나 증착물질이 과도하게 부착된 조각(280)만을 교체하면 되므로, 유지보수비용을 절감할 수 있다.
이상 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 본 발명에 따른 박막 증착 장치의 실시예들이 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.
10...하우징 11...하부 하우징
12...덮개부 20...메인 디스크
21...포켓 22...나선형 유동홈
23...유동 가스 배출구 30...새틀라이트 디스크
40...지지부 51, 52...제1, 제2가스 유동로
60...히터 65...가스확산 방지부재
70...상부 씰링 부재 80...체결 수단
90...가스 주입부 100...반응 챔버
200...가스 배출 유닛 210...베이스 부재
211...외측벽 212...내측벽
213,,,하부벽 214...관통공
220...측벽부재 230...배출 슬리브
231...삽입부 232...날개부
233...가스 배출구 240, 240a, 240b, 240c...상부 커버
250, 250a, 250b, 250c...보호 커버 242...상부 커버 조각
251...보호 커버 조각 261...커버부
262...보호부 271, 272, 273...절연체

Claims (22)

  1. 반응 챔버;
    상기 반응 챔버 내에 설치되는 메인 디스크;
    상기 메인 디스크의 외측에 배치되어 상기 반응 챔버 내의 가스를 회수하는 가스 배출 유닛;을 포함하며,
    상기 가스 배출 유닛은,
    외측벽, 내측벽, 및 이들을 연결하는 하부벽을 구비하며 상부가 개방된 환형의 부재로서, 상기 하부벽에 하나 이상의 관통공이 형성된 베이스 부재;
    상기 관통공에 상측으로부터 삽입되는 것으로서, 외기와 연통된 가스 배출구가 마련된 배출 슬리브;
    상기 베이스 부재의 개방된 상부를 덮는 환형의 부재로서, 복수의 가스유입구가 마련된 상부 커버;를 포함하는 박막 증착 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배출 슬리브는 상기 관통공에 삽입되는 삽입부와, 상기 삽입부로부터 외측으로 연장되어 상기 하부벽에 걸리는 날개부를 포함하는 박막 증착 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 상부 커버는 원주 방향으로 분할된 복수의 상부 커버 조각들을 포함하는 박막 증착 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 상부 커버 조각들 사이에는 절연체가 개재되는 박막 증착 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 상부 커버 조각들은 그래파이트로 형성되며, 그 표면에 실리콘 카바이드로 된 코팅층이 형성된 박막 증착 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 메인 디스크의 하부에 위치되어 상기 가스가 상기 메인 디스크의 하부로 확산되는 것을 방지하는 가스확산 방지부재;
    상기 메인 디스크의 외측에 배치되어 상기 가스확산 방지부재의 상면을 덮는 보호 커버;를 더 구비하는 박막 증착 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 보호 커버는 그래파이트로 형성된 박막 증착 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 보호 커버는 원주 방향으로 분할된 복수의 보호 커버 조각들을 포함하는 박막 증착 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 보호 커버 조각들 사이에는 절연체가 개재된 박막 증착 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 상부 커버 조각들은 그래파이트로 형성되며, 그 표면에 실리콘 카바이드로 된 코팅층이 형성된 박막 증착 장치.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 보호 커버는 상기 상부 커버와 일체로 형성되며,
    상기 베이스 부재의 개방된 상부를 덮으며 가스 흡입구가 형성된 커버부와, 상기 가스확산 방지부재의 상면을 덮는 보호부를 포함하는 박막 증착 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 상부 커버와 일체로 형성된 보호 커버는 원주 방향으로 분할된 복수의 조각들을 포함하는 박막 증착 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 복수의 조각들 사이에는 절연체가 개재된 박막 증착 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 복수의 조각들은 그래파이트로 형성되며, 그 표면에 실리콘 카바이드로 된 코팅층이 형성된 박막 증착 장치.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상부가 개방된 오목한 용기 모양의 하부 하우징과, 상기 개방된 상부를 덮는 덮개부를 구비하고, 상기 반응 챔버를 에워싸는 하우징;
    상기 하우징의 내부에 위치되어 상기 반응 챔버의 측벽을 형성하는 것으로서, 상기 베이스 부재의 외측벽에 지지되어 상방으로 연장된 측벽 부재;
    상기 덮개부에 결합되고 상기 측벽 부재의 상부에 밀착되어 상기 반응 챔버의 상부벽을 형성하는 상부 씰링 부재;를 더 포함하는 박막 증착 장치.
  16. 반응 챔버;
    상기 반응 챔버 내에 설치되는 메인 디스크;
    상기 메인 디스크의 하부에 위치되어 상기 가스가 상기 메인 디스크의 하부로 확산되는 것을 방지하는 가스확산 방지부재;
    그래파이트로 형성되며, 상기 메인 디스크의 외측에 배치되어 상기 가스확산 방지부재의 상면을 덮는 환형의 보호 커버;를 포함하는 박막 증착 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 보호 커버는 원주 방향으로 분할된 복수의 보호 커버 조각을 포함하는 박막 증착 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 복수의 보호 커버 조각 사이에는 절연체가 개재된 박막 증착 장치.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 복수의 보호 커버 조각의 표면에는 실리콘 카바이드 코팅층이 형성된 박막 증착 장치.
  20. 제16항에 있어서,
    외측벽, 내측벽, 및 이들을 연결하는 하부벽을 구비하며 상부가 개방된 환형의 부재로서, 상기 하부벽에 하나 이상의 관통공이 형성된 베이스 부재;
    상기 관통공에 상측으로부터 삽입되는 것으로서, 외기와 연통된 가스 배출구가 마련된 배출 슬리브;를 더 포함하며,
    상기 보호 커버는 상기 베이스 부재의 상부에까지 연장되어 상기 베이스 부재의 개방된 상부를 덮어 회수공간을 형성하며,
    상기 보호 커버에는 상기 회수공간과 연통된 복수의 가스 흡입구가 형성된 박막 증착 장치.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 보호 커버는 원주 방향으로 분할된 복수의 조각을 포함하는 박막 증착 장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 복수의 조각 사이에는 절연층이 개재된 박막 증착 장치.
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