KR100450173B1 - Methods and Apparatuses of Chemical Vapor Deposition using diffusion suppressing gasses and devices - Google Patents

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Abstract

본 발명은 화학기상증착(CVD) 방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 막 형성을 위한 원료물질이 반응실 가운데 쪽으로 모이도록 유도하여 서셉터 위쪽의 원료물질 농도를 증대시킴과 아울러 반응실 내벽 또는 반응실 내의 구조물에 원료물질이 접촉되지 않게 함으로써 증착속도를 높이고 오염 입자의 생성을 방지하는 화학기상증착 방법 및 그 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a chemical vapor deposition (CVD) method and apparatus, and more particularly, to increase the concentration of raw materials above the susceptor by inducing the raw materials for film formation to be collected toward the center of the reaction chamber. The present invention relates to a chemical vapor deposition method and apparatus for increasing deposition rate and preventing generation of contaminant particles by preventing raw materials from contacting an inner wall or a structure in a reaction chamber.

본 발명은 공지의 화학기상증착 방법에 있어서, 기판 또는 층착 대상물이 안착된 반응실에 스스로 분해되지 않으며 부산물을 만들지도 않는 확산억제가스를 주입하는 확산억제가스 주입단계와, 상기 기판이나 증착대상물에 막을 형성하는 가스상의 원료물질을 상기 반응실 가운데로 주입하여 상기 확산억제가스와 원료물질의 상호 확산 억제작용에 의해 상기 반응실 내부에 확산억제가스와 원료물질의 경계면을 형성하는 원료물질 주입단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.In the known chemical vapor deposition method, a diffusion inhibitory gas injection step of injecting a diffusion inhibitory gas which does not decompose itself and does not form a byproduct in a reaction chamber in which a substrate or a deposition object is seated, and a substrate or deposition object Injecting a gaseous raw material forming a film into the reaction chamber to form a boundary between the diffusion suppression gas and the raw material in the reaction chamber by the mutual diffusion suppression action of the diffusion inhibitor gas and the raw material Characterized in that it comprises a.

또한 본 발명은 반응실 내부 가운데에 다수의 관통 구멍이 형성된 확산억제수단을 설치하여 원료물질과 확산억제가스의 상호 확산 억제작용에 의한 경계면을 상기 확산억제수단의 내부에 형성하는 것을 특징으로 한다.In another aspect, the present invention is characterized in that the diffusion suppression means having a plurality of through holes formed in the center of the reaction chamber to form an interface in the diffusion suppression means by the interdiffusion suppression action of the raw material and the diffusion suppression gas.

Description

확산억제가스흐름과 확산억제수단을 이용한 화학기상증착 방법 및 그 장치{Methods and Apparatuses of Chemical Vapor Deposition using diffusion suppressing gasses and devices}Method and Apparatus of Chemical Vapor Deposition using Diffusion Suppression Gasses and Devices

본 발명은 화학기상증착(CVD) 방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 막 형성을 위한 원료물질이 반응실 가운데 쪽으로 모이도록 유도하여 서셉터 위쪽의 원료물질 농도를 증대시킴과 아울러 반응실 내벽 또는 반응실 내의 구조물에 원료물질이 접촉되지 않게 함으로써 증착속도를 높이고 오염 입자의 생성을 방지하는 화학기상증착 방법 및 그 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a chemical vapor deposition (CVD) method and apparatus, and more particularly, to increase the concentration of raw materials above the susceptor by inducing the raw materials for film formation to be collected toward the center of the reaction chamber. The present invention relates to a chemical vapor deposition method and apparatus for increasing deposition rate and preventing generation of contaminant particles by preventing raw materials from contacting an inner wall or a structure in a reaction chamber.

화학기상증착(CVD; Chemical Vapor Deposition)은 진공 상태의 반응실 내부에 주입된 원료물질을 열이나 플라즈마 등으로 분해시킨 후 화학 반응시켜 기판 상에서 증착하는 것이다. 종래의 일반적인 화학기상증착 장치는 도1에 도시된 바와 같이, 외부와 격리되어 진공 분위기를 유지하는 반응실(3)과, 상기 반응실에 원료물질을 공급하기 위한 원료물질 주입구(7)와, 주입된 원료물질을 화학 반응시키기 위한 가열수단, 반응가스를 배출시키기 위한 배기구 및 반응실 가운데에 위치되며 증착대상물이나 기판이 안착되어 그 위에서 막의 증착이 일어나는 서셉터(Susceptor; 5)를 포함하여 구성된다.Chemical Vapor Deposition (CVD) is a process in which a raw material injected into a reaction chamber in a vacuum state is decomposed by heat or plasma, and then chemically reacted and deposited on a substrate. Conventional chemical vapor deposition apparatus, as shown in Figure 1, the reaction chamber 3 is isolated from the outside to maintain a vacuum atmosphere, the raw material inlet 7 for supplying the raw material to the reaction chamber, It comprises a heating means for chemically reacting the injected raw material, an exhaust port for discharging the reaction gas, and a susceptor (5) positioned in the center of the reaction chamber and depositing a film on the deposition target or substrate. do.

따라서 막 형성에 관여하는 주원료물과 주원료물의 운반, 기화 또는 희석에 관여하는 보조원료물의 혼합물인 기체상태의 원료물질을 진공상태의 반응실로 분사하는 순간 원료물질은 사방으로 확산되어 전체 반응실의 원료물질 농도가 균등하게 되고 이어 서셉터의 상부에 위치된 원료물질은 서셉터의 고온에 의해 여기된 후 증착대상물이나 기판 상에서 화학반응을 일으켜 막으로 증착되게 된다.Therefore, when the gaseous raw material, which is a mixture of the main raw material involved in film formation and the auxiliary raw material involved in transporting, vaporizing or diluting the main raw material, is injected into the reaction chamber in a vacuum state, the raw material diffuses in all directions and the raw material of the entire reaction chamber. The material concentration is uniformed, and then the raw material positioned on the upper part of the susceptor is excited by the high temperature of the susceptor, and then chemically reacts on the deposition object or the substrate to be deposited as a film.

그러나 종래의 화학기상증착 장치는 증착속도가 느리기 때문에 두께 3㎛이하의 박막을 증착하는 데 주로 사용하였고 그 이상의 두께(3㎛이상)를 갖는 후막을증착하기 위해서는 반응실 내의 원료물질의 농도를 상당히 증가시켜야 하는데, 고농도의 원료물질를 주입하면 다음과 같은 문제가 발생되었다.However, the conventional chemical vapor deposition apparatus is mainly used for depositing thin films having a thickness of less than 3 ㎛ because of the slow deposition rate. In order to deposit thick films having a thickness of more than 3 ㎛, the concentration of raw materials in the reaction chamber is considerably increased. Increasing the concentration of raw materials caused the following problems.

먼저, 기체상태의 원료물질을 주입구를 통해 분사하는 순간 원료물질이 반응실 전체로 퍼지기 때문에 반응실의 내벽, 샤워헤드 등 구조물에 증착이 일어나 오염 입자가 발생되는 원인이 된다. 즉, 반응실 내벽 등에 증착된 막은 반복적인 열 팽창과 수축 그리고 내벽 등과의 격자 구조상의 차이로 인해 작은 입자로 탈리되어 증착 중인 막을 오염시키는 오염 입자(particle)가 될 수 있다. 특히 고집적 반도체를 제조하는 경우에는 반응실 내부의 오염 입자 수가 증가되면 그 수율이 크게 저하된다. 예를 들어 오염 입자는 주로 배선 간 쇼트나 단선으로 패턴 불량을 일으키는 것이므로 그 수율에 영향을 주는 오염입자의 크기는 패턴 치수와 비례 관계에 있다. 따라서 패턴 치수가 작아짐에 따라 즉, 고집적화의 경향이 높아짐에 따라 수율에 영향을 주는 입자의 크기도 점차 작아져 반응실 내에서 제어되어야할 오염 입자의 수도 그 만큼 증가되게 된다.First, since the raw material spreads to the entire reaction chamber when the gaseous raw material is injected through the injection hole, deposition occurs on the inner wall of the reaction chamber, the shower head, and the like, causing contaminant particles. That is, the film deposited on the inner wall of the reaction chamber may be a contaminating particle that detaches into small particles and contaminates the film being deposited due to repeated thermal expansion and contraction and a difference in the lattice structure between the inner wall and the like. In particular, in the case of manufacturing a highly integrated semiconductor, the yield decreases significantly as the number of contaminant particles in the reaction chamber increases. For example, since contaminant particles mainly cause pattern defects due to short circuits or disconnections between wires, the size of contaminant particles affecting the yield is proportional to the pattern dimension. Therefore, as the pattern size decreases, that is, as the trend of high integration increases, the size of particles affecting the yield also decreases, thereby increasing the number of contaminating particles to be controlled in the reaction chamber.

또한 종래에는 반응실 전체의 원료물질 농도가 균등하기 때문에 실질적으로 막의 증착에 사용되는 서셉터 상부의 원료물질 농도를 높이기 위해 다른 부분까지 원료물질을 공급하여야 함으로 원료물질의 소모량이 과도하여 경제성이 떨어지는 문제가 있었다.In addition, conventionally, since the concentration of raw materials in the entire reaction chamber is uniform, raw materials should be supplied to other parts to substantially increase the concentration of raw materials on the susceptor used for the deposition of the film. There was a problem.

이에 따라 반응실 내벽 등으로부터 오염 입자가 발생되는 것을 방지하기 위해서는 반응실 내벽의 온도를 적정하게 조절하여 증착과 응축을 동시에 방지하여야 하나 이 온도영역은 매우 좁을 뿐만 아니라 여러 가지 원료물질이 혼합되어 있는경우에는 그 영역이 존재하지도 않게 되어 실질적으로 반응실의 온도를 조절하여 오염 입자의 발생을 방지하는 것을 불가능하다.Accordingly, in order to prevent the generation of contaminant particles from the inner wall of the reaction chamber, the temperature of the inner wall of the reaction chamber should be properly adjusted to prevent deposition and condensation at the same time, but the temperature range is very narrow and various raw materials are mixed. In this case, the area does not exist and it is impossible to substantially control the temperature of the reaction chamber to prevent generation of contaminating particles.

그리고 종래의 화학기상증착 장치는 반응실 중심부와 바깥쪽 또는 구석 등과의 온도차가 커서 반응실 내에 대류현상이 발생되는 문제가 있었다. 따라서 원료물질의 이동이 일정치 않아 균일한 막 형성을 어렵게 하고 발생된 오염 입자가 자연 대류를 따라 재 순환됨으로써 입자 오염이 심화되는 문제가 있었다.The conventional chemical vapor deposition apparatus has a problem that convection occurs in the reaction chamber due to a large temperature difference between the center of the reaction chamber and the outside or the corner. Therefore, it is difficult to form a uniform film because the movement of the raw material is not constant, and the contaminated particles are recirculated along the natural convection, thereby increasing the particle contamination.

그러므로 고집적 반도체를 제조하거나 3㎛이상의 후막을 신속하고 경제적으로 증착하기 위해서는 반응실 내부에 고농도의 원료물질을 주입하더라도 오염 입자가 생성되지 않고 종래의 기술에 비해 반응실 내부로 유입되는 원료물질의 양을 늘리지 않으면서도 서셉터 상부의 원료물질 농도를 크게 증대시킬 수 있는 새로운 형태의 화학기상증착 방법 및 장치가 요구되고 있다. 본 발명은 이러한 요구를 만족시키기 위한 화학기상증착 방법 및 그 장치와 관련된다.Therefore, in order to manufacture a highly integrated semiconductor or to deposit a thick film of 3 μm or more quickly and economically, even if a high concentration of raw material is injected into the reaction chamber, no contaminant particles are generated and the amount of raw material introduced into the reaction chamber compared to the conventional technology. There is a need for a new type of chemical vapor deposition method and apparatus that can greatly increase the concentration of raw materials on the susceptor without increasing the amount of. The present invention relates to a chemical vapor deposition method and apparatus therefor for satisfying such needs.

아래에 설명하는 두 가지 종래 기술은 본 발명의 기술적 사상과 동일하지는 않으나 서셉터 상부의 반응물질 농도를 높이는 기술과 오염 입자의 생성을 방지하는 기술에 관한 것으로서 본 발명의 선행기술로 볼 수 있다. 먼저 도1에서 보는 바와 같이, 대한민국 공개특허 10-2001-0025958호에서는 반응실 내부에 서셉터를 둘러싸는 사각뿔이나 돔 형태의 석영튜브(100)를 설치하여 그 내부에 균일한 온도분포 및 고밀도 플라즈마를 형성하여 증착속도를 높일 수 있는 기술이 제시되어 있다. 따라서 서셉터 상부에서 자연순환을 크게 줄여줄 수 있다는 점에서는 뒤에서 기술하게 될 본 발명의 효과의 하나와 동일하나 후술하는 확산억제가스흐름(또는확산억제흐름, 가둠흐름)을 사용하지 않으므로 석영튜브(100) 내부로 고농도의 원료물질을 주입할 경우 석영튜브(100) 내벽에 원치 않는 막이 증착되어 오염 입자가 대량으로 발생되는 문제점이 있다.The two prior arts described below are not the same as the technical idea of the present invention, but are related to a technique for increasing the concentration of the reactant on the susceptor and preventing the generation of contaminant particles. First, as shown in Figure 1, the Republic of Korea Patent Publication No. 10-2001-0025958 by installing a quartz tube 100 of the square pyramid or dome shape surrounding the susceptor in the reaction chamber to uniform temperature distribution and high-density plasma therein Formation technology is proposed to increase the deposition rate. Therefore, it is the same as one of the effects of the present invention to be described later in the point that can greatly reduce the natural circulation in the susceptor, but do not use the diffusion inhibitory gas flow (or diffusion inhibitory flow, confinement flow) described later quartz tube ( 100) When a high concentration of raw material is injected into the inside, an unwanted film is deposited on the inner wall of the quartz tube 100, thereby causing a large amount of contaminating particles.

또한 도2에서 보는 바와 같이, 대한민국 등록특허 제10-0262196호에서는 막을 형성하기 위한 반응기 내에서 오염 입자가 발생하는 것을 방지하기 위해 막을 형성하기 전에 반응기 내벽에 막 스트레스가 작은 완충막(200)을 증착하는 기술이 제시되어 있다. 그러나 반응실의 내측 벽면을 주기적으로 클리닝한 다음 완충막을 증착하여야 하기 때문에 반응공정이 매우 복잡하며 운전조건이 급변하는 경우에는 완충막(200) 자체가 탈리되어 오염 입자로 될 가능성도 있는 등 적용하기 어려운 문제점이 있었다.In addition, as shown in Figure 2, the Republic of Korea Patent No. 10-0262196 in order to prevent the generation of contaminating particles in the reactor for forming the membrane before the membrane is formed to form a buffer membrane with a small membrane stress on the inner wall of the reactor A deposition technique is shown. However, since the inner wall of the reaction chamber is periodically cleaned and a buffer film is to be deposited, the reaction process is very complicated. In case of sudden change in operating conditions, the buffer film 200 itself may detach and become contaminated particles. There was a difficult problem.

이에 따라 본 발명자는 종래의 화학기상증착 장치에서 증착할 수 없었던 두께 3㎛이상의 후막을 입자오염 없이 종래의 화학기상증착 장치를 거의 그대로 이용하면서도 효과적으로 증착할 수 있는 방법 및 장치를 연구하였으며, 그 결과로서 본 발명을 완성하였다. 본 발명의 기본적인 사상은 자체적으로 분해되거나 부산물을 만들기 어려운 확산억제가스를 반응실 내벽 쪽으로 주입하는 동시에 반응실의 가운데 쪽으로 원료물질을 공급함으로써 원료물질과 확산억제가스의 상호확산억제 작용을 이용하는 것이다.Accordingly, the present inventors have studied a method and apparatus capable of effectively depositing a thick film having a thickness of 3 μm or more, which could not be deposited in the conventional chemical vapor deposition apparatus, while using the conventional chemical vapor deposition apparatus almost as it is without particle contamination. The present invention has been completed. The basic idea of the present invention is to inject the diffusion inhibitory gas, which is difficult to decompose itself or produce byproducts, into the reaction chamber inner wall and to supply the raw material toward the center of the reaction chamber, thereby utilizing the interdiffusion suppression action of the raw material and the diffusion inhibitory gas.

본 발명은 상술한 점을 고려하여 이루어진 것으로서, 본 발명의 주된 목적은자체적으로 분해되거나 부산물을 만들기 어려운 확산억제가스를 반응실 내로 주입하여 원료물질을 막 증착이 이루어지는 반응실의 가운데 쪽으로 가두어 반응실을 원료물질의 농도가 높은 안쪽 영역과 원료물질의 농도가 극히 낮은 바깥쪽 영역으로 구분함으로써 종래의 화학기상증착 장치와 비교하여 원료물질의 사용량을 늘리지 않으면서도 실질적으로 원료물질의 농도를 증대시켜 막증착속도를 향상시키는 화학기상증착 방법을 제공하는 것이다.The present invention has been made in consideration of the above-mentioned point, and a main object of the present invention is to inject a diffusion inhibitor gas, which is difficult to decompose itself or make by-products, into the reaction chamber, and confine the raw material to the center of the reaction chamber where the film is deposited. By dividing the material into the inner region of high concentration of raw materials and the outer region of extremely low concentration of raw materials, compared to the conventional chemical vapor deposition apparatus, the concentration of raw materials is substantially increased without increasing the amount of raw materials used. It is to provide a chemical vapor deposition method for improving the deposition rate.

본 발명은 또한 반응실의 가운데 쪽으로 원료물질을 공급하는 동시에 자체적으로 분해되거나 부산물을 만들기 어려운 확산억제가스를 반응실 내벽 쪽으로 유입시켜 원료물질이 반응실 내벽 쪽으로 확산되는 것을 저지하는 흐름(확산억제흐름 또는 가둠흐름)을 형성하여 원료물질이 반응실 내벽과 접촉되지 않게 하는 화학기상증착 방법을 제공하는 것이다.The present invention also provides a raw material to the center of the reaction chamber while simultaneously introducing a diffusion inhibitory gas, which is difficult to decompose or make by-products, into the reaction chamber inner wall to prevent the diffusion of the raw material into the reaction chamber inner wall (diffusion suppression flow). Or confinement flow) to provide a chemical vapor deposition method in which raw materials do not come into contact with the inner wall of the reaction chamber.

또한 본 발명은 반응실 내에 서셉터를 감싸는 확산억제수단을 설치하고 이 확산억제수단의 안쪽에는 원료물질을 공급하고 확산억제수단의 바깥쪽에는 확산억제가스를 공급함으로써 원료물질과 확산억제가스의 상호확산억제 작용을 보강하여 반응실 중심 쪽에는 원료물질의 농도가 높아지는 동시에 반응실 내벽 쪽에는 원료물질의 농도가 낮아지게 되어 결과적으로 증착속도가 향상되는 화학기상증착 장치 및 방법을 제공하는 것이다.In addition, the present invention provides a diffusion suppression means for wrapping the susceptor in the reaction chamber, supplying the raw material to the inside of the diffusion suppression means and the diffusion suppression gas to the outside of the diffusion suppression means, the interaction between the raw material and the diffusion suppression gas It is to provide a chemical vapor deposition apparatus and method for enhancing the diffusion suppression action to increase the concentration of the raw material in the center of the reaction chamber and at the same time to reduce the concentration of the raw material in the inner wall of the reaction chamber.

본 발명은 또한 반응실 내에 확산억제가스의 유통이 가능하도록 다수의 관통 구멍이 형성된 확산억제수단을 설치하고 확산억제수단의 바깥쪽으로 공급된 확산억제가스가 확산억제수단의 안쪽으로 유입되도록 그 유량 또는 확산속도를 조절함으로써 원료물질이 확산억제수단의 표면에 직접 접촉되는 것을 방지하는 확산억제흐름 또는 가둠흐름을 형성하는 화학기상증착 장치 및 방법을 제공하는 것이다.The present invention also provides a diffusion suppression means having a plurality of through holes formed in the reaction chamber to enable distribution of the diffusion suppression gas and the flow rate or flow rate so that the diffusion suppression gas supplied to the outside of the diffusion suppression means flows into the diffusion suppression means. It is to provide a chemical vapor deposition apparatus and method for forming a diffusion suppression flow or confinement flow to prevent the raw material is in direct contact with the surface of the diffusion suppressing means by controlling the diffusion rate.

본 발명은 또한 반응실 내에 온도차에 의한 자연 대류를 방지하고 원료물질의 혼합 및 확산을 신속하고 원활하게 유도하는 확산억제수단을 설치함으로써 공정의 반복성 및 재현성을 높이고 증착 균일도가 우수한 화학기상증착 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.The present invention also provides a chemical vapor deposition apparatus which prevents natural convection due to temperature difference and provides a diffusion suppression means for promptly and smoothly inducing the mixing and diffusion of raw materials, thereby increasing the repeatability and reproducibility of the process, and having excellent deposition uniformity. To provide a way.

도1은 종래 기술에 따라 서셉터의 상부에 석영튜브가 설치된 CVD 장치의 반응실을 개략적으로 보여주는 단면도,1 is a cross-sectional view schematically showing a reaction chamber of a CVD apparatus in which a quartz tube is installed on top of a susceptor according to the prior art;

도2는 종래 기술에 따라 반응실의 내벽에 완충막이 형성된 CVD 장치의 반응실을 개략적으로 보여주는 단면도,2 is a cross-sectional view schematically showing a reaction chamber of a CVD apparatus in which a buffer film is formed on an inner wall of the reaction chamber according to the prior art;

도3은 반응실 내에 막 증착을 위한 가스상 원료물질이 채워져 있는 상태를 보여주는 개념도,3 is a conceptual view showing a state in which a gaseous raw material for film deposition is filled in a reaction chamber;

도4는 반응실 내에 자체적으로 분해되거나 부산물을 생성하지 않는 기체가 채워져 있는 상태를 보여주는 개념도,4 is a conceptual view showing a state in which a gas that does not decompose itself or generate by-products is filled in a reaction chamber;

도5는 자체적으로 분해되거나 부산물을 생성하지 않는 기체가 채워져 있는 반응실 가운데로 원료물질을 주입한 경우를 보여주는 개념도,5 is a conceptual diagram showing a case where a raw material is injected into a reaction chamber filled with a gas that does not decompose itself or produce byproducts;

도6은 본 발명의 바람직한 실시예로서 본 발명에 따른 CVD 장치의 반응실을 개략적으로 나타낸 부분절단 사시도,6 is a partially cutaway perspective view schematically showing a reaction chamber of a CVD apparatus according to the present invention as a preferred embodiment of the present invention;

도7은 본 발명에 따른 확산억제수단의 일예를 보여주는 부분절단 사시도,7 is a partially cutaway perspective view showing an example of the diffusion suppression means according to the present invention;

도8A, 8B 및 8C는 본 발명에 따른 확산억제수단의 상부에 설치되는 원료물질주입구의 다양한 형태를 보여주는 부분절단 사시도,8A, 8B and 8C are partial cutaway perspective views showing various forms of raw material inlets installed on top of the diffusion suppressing means according to the present invention;

도9는 본 발명의 일실시예에 따라 원료물질 주입구를 접선방향으로 설치할 경우(도8C) 나타나는 맴돌이 현상을 보여주는 시뮬레이션 결과도,9 is a simulation result showing the eddy phenomenon that occurs when the raw material inlet is installed in a tangential direction (FIG. 8C) according to an embodiment of the present invention.

도10은 본 발명에 따른 확산억제수단의 다른 실시예를 보여주는 사시도,10 is a perspective view showing another embodiment of the diffusion suppression means according to the present invention;

도11은 본 발명에 따른 확산억제수단의 또 다른 실시예를 보여주는 사시도,11 is a perspective view showing another embodiment of the diffusion suppression means according to the present invention;

도12 내지 도14는 본 발명에 따른 확산억제수단이 설치된 CVD장치의 반응실을 보여주는 개략적인 단면도,12 to 14 are schematic cross-sectional views showing a reaction chamber of a CVD apparatus equipped with a diffusion suppressing means according to the present invention;

도16은 본 발명의 각 구성요소 중 서셉터 높이에 따른 TiO2증착거동 변화를 비교한 그래프,16 is a graph comparing changes in TiO 2 deposition behavior according to susceptor height among the components of the present invention;

도17은 본 발명에 따른 CVD 장치의 반응실 내부의 혼합물질의 속도를 보여주는 시뮬레이션 결과도 ,Figure 17 is a simulation result showing the speed of the mixture in the reaction chamber of the CVD apparatus according to the present invention,

도18은 본 발명에 따른 CVD 장치의 반응실 내부의 원료물질의 농도 분포를 보여주는 시뮬레이션 결과도,18 is a simulation result diagram showing the concentration distribution of raw materials in the reaction chamber of the CVD apparatus according to the present invention;

도19는 본 발명에서 확산억제가스의 유량에 따른 TiO2증착거동 변화를 비교한 그래프,19 is a graph comparing the change of TiO 2 deposition behavior according to the flow rate of the diffusion suppressing gas in the present invention,

도20은 본 발명과 종래의 샤워헤드 방식의 TiO2증착에 대한 영향을 서로 비교한 그래프,20 is a graph comparing the effects of TiO 2 deposition on the present invention and the conventional showerhead method;

도21 및 도22는 본 발명에서 반응실 진공도에 따른 TiO2증착거동 변화를 비교한 그래프,21 and 22 are graphs comparing the TiO 2 deposition behavior change according to the vacuum degree of the reaction chamber in the present invention;

도23은 본 발명에서 TIP입력유량에 따른 TiO2증착거동을 보여주는 그래프,23 is a graph showing TiO 2 deposition behavior according to TIP input flow rate in the present invention;

도24는 본 발명에 따라 맨(bare) 실리콘 위에 TiO2층을 증착한 결과를 보여주는 전자현미경 사진,24 is an electron micrograph showing the result of depositing a TiO 2 layer on bare silicon in accordance with the present invention;

도25는 본 발명에 따라 실리콘 나이트라이드가 입혀진 웨이퍼 위에 TiO2+ZrO2층 등을 증착한 결과를 보여주는 전자현미경 사진,FIG. 25 is an electron micrograph showing a result of depositing a TiO 2 + ZrO 2 layer or the like on a silicon nitride coated wafer according to the present invention; FIG.

도26은 실시예1의 장치를 이용하여 맨(bare) 실리콘 위에 증착한 PZT층의 전자현미경 사진,Fig. 26 is an electron micrograph of a PZT layer deposited on bare silicon using the apparatus of Example 1;

도27은 확산억제수단의 다른 실시예(도7)에서 써셉터 높이에 따른 TiO2증착거동변화를 비교한 그래프이다.FIG. 27 is a graph comparing TiO 2 deposition behavior change with susceptor height in another embodiment of the diffusion suppressing means (FIG. 7). FIG.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings

1 : 확산억제수단 3 : 반응실1 diffusion control means 3 reaction chamber

5 : 서셉터 7 : 원료물질 주입구5: susceptor 7: raw material inlet

9 : 샤워헤드(확산억제가스 주입구) 13 : 관통 구멍9: shower head (diffusion inhibited gas inlet) 13: through hole

15 : 서셉터 윗면 18 : 배기구15: susceptor top surface 18: exhaust port

19 : 유통 통로 21 : 혼합부19: distribution passage 21: mixing section

23 : 확산부 25 : 증착부23 diffusion part 25 deposition unit

상술한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 공지의 화학기상증착 방법에 있어서, 기판 또는 층착 대상물이 안착된 반응실에 스스로 분해되지 않으며 부산물을 만들지도 않는 확산억제가스를 주입하는 확산억제가스 주입단계와, 상기 기판이나 증착대상물에 막을 형성하는 가스상의 원료물질을 상기 반응실 가운데로 주입하여 상기 확산억제가스와 원료물질의 상호 확산 억제작용에 의해 상기 반응실 내부에 확산억제가스와 원료물질의 경계면을 형성하는 원료물질 주입단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention, in the known chemical vapor deposition method, a diffusion inhibitory gas injection step of injecting a diffusion inhibitory gas which does not decompose itself and does not produce byproducts in the reaction chamber in which the substrate or the deposition target is seated And an interface between the diffusion inhibiting gas and the raw material inside the reaction chamber by injecting a gaseous raw material for forming a film on the substrate or the deposition target into the reaction chamber and interdiffusion suppressing action between the diffusion suppressing gas and the raw material. Characterized in that it comprises a raw material injection step of forming a.

본 발명에서 상기 원료물질은 막 형성에 직접 관여하는 주원료물과 단지 주원료물을 운반하거나 기화시키거나 희석시키는 보조원료물을 혼합한 것이거나, 또는운반기체가 필요 없는 순수 증기상태의 주원료물을 포함한다.In the present invention, the raw material is a mixture of the main raw material directly involved in the formation of the membrane and the auxiliary raw material which carries, vaporizes or dilutes only the main raw material, or includes a pure vapor main raw material without requiring a carrier gas. do.

그리고 상기 확산억제가스는 Ar, N2, He, H2, O2중 어느 하나 또는 이들의 혼합물로서, 반응실의 상단에 설치된 샤워헤드나 확산어제가스 주입관을 통해 반응실 내부로 유입되어 반응실 내에 확산억제흐름(또는 가둠흐름)을 형성한다.The diffusion inhibiting gas is any one of Ar, N 2 , He, H 2 , and O 2 , or a mixture thereof. The diffusion inhibitor gas is introduced into the reaction chamber through a shower head or a diffusion yester gas injection tube installed at the top of the reaction chamber, and reacts. A diffusion inhibitory flow (or confinement flow) is formed in the chamber.

본 발명은 또한 반응실 내부 가운데에 다수의 관통 구멍이 형성된 확산억제수단을 설치하는 단계와, 상기 확산억제수단의 외부로 자체적으로는 분해되거나 부산물을 만들기 어려운 확산억제가스를 공급하는 단계와, 상기 확산억제수단의 내부로 막 형성에 관여하는 원료물질을 공급하는 단계를 포함하여 구성된다.The present invention also provides a step of providing a diffusion suppression means having a plurality of through-holes in the center of the reaction chamber, supplying a diffusion suppression gas to the outside of the diffusion suppression means itself difficult to decompose or make by-products; And supplying a raw material involved in film formation into the diffusion suppression means.

상기 확산억제수단은 표면에 다수의 관통 구멍이 형성되어 확산억제수단의 외부로 공급된 확산억제가스가 상기 관통 구멍을 통해 확산억제수단의 내부로 유입되어 원료물질이 외부로 확산되는 것을 방지함과 아울러 확산억제수단의 내벽에 접촉되는 것을 방지한다.The diffusion suppression means has a plurality of through holes formed on the surface to prevent the diffusion suppression gas supplied to the outside of the diffusion suppression means from flowing into the diffusion suppression means through the through holes to prevent the spread of raw materials to the outside. It also prevents contact with the inner wall of the diffusion suppression means.

그리고 본 발명은 상기 확산억제수단의 외부로 유입되는 확산억제가스의 유량을 확산억제수단의 내부로 유입되는 원료물질의 유량보다 항상 크게 조절하여 확산억제흐름(또는 가둠흐름)의 방향이 확산억제수단의 바깥쪽에서 안쪽으로 향하도록 함으로써 원료물질이 확산억제수단 표면에 닿지 않게 하는 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention controls the flow rate of the diffusion inhibitory gas flowing into the diffusion suppression means always greater than the flow rate of the raw material flowing into the diffusion suppression means so that the direction of diffusion suppression flow (or confinement flow) is diffused. By directing from the outside to the inside of the raw material is characterized in that it does not touch the surface of the diffusion suppressing means.

이에 본 발명에 따른 화학기상증착 장치는 외부와 격리되어 진공상태를 유지하는 반응실과 상기 반응실 내에 위치되며 기판이 안착되어 그 위에서 막의 증착이 일어나는 서셉터를 포함하여 구성된 화학기상증착 장치에 있어서, 상기 서셉터의 상부에 설치되며 원료물질을 공급하는 하나이상의 원료물질 주입구가 설치되고 그 표면에 다수의 관통 구멍이 형성된 확산억제수단과; 상기 확산억제수단의 바깥쪽으로 확산억제가스를 공급하는 확산억제가스 주입구와; 상기 반응실에서 발생된 배기가스를 배출시키는 배기가스 배기구를 포함하여 구성되어 확산억제수단의 외부로 주입된 확산억제가스가 확산억제수단 바깥쪽으로 원료물질이 확산되는 것을 저지하는 확산억제흐름(또는 가둠흐름)을 형성하여 서셉터 상부의 원료물질 농도를 증대시켜 증착속도를 높일 뿐만 아니라 원료물질이 반응실과 확산억제수단의 내벽에 접촉되지 않도록 함으로써 오염 입자의 생성을 방지하는 것을 특징으로 한다.In the chemical vapor deposition apparatus according to the present invention is a chemical vapor deposition apparatus comprising a reaction chamber which is isolated from the outside and maintains a vacuum state and a susceptor located in the reaction chamber and the substrate is seated, the film deposition occurs thereon, Diffusion suppression means installed at an upper portion of the susceptor and provided with at least one raw material inlet for supplying a raw material and having a plurality of through holes formed on the surface thereof; A diffusion suppression gas inlet for supplying a diffusion suppression gas to the outside of the diffusion suppression means; A diffusion suppression flow (or trapping) configured to include an exhaust gas exhaust port for exhausting the exhaust gas generated in the reaction chamber to prevent diffusion of the diffusion inhibitor gas injected into the diffusion suppression means from the outside of the diffusion suppression means; To increase the concentration of the raw material on the susceptor to increase the deposition rate, and to prevent the generation of contaminating particles by preventing the raw material from contacting the reaction chamber and the inner wall of the diffusion suppressing means.

상기 확산억제수단은 납작한 돔형, 종형, 삿갓형, 원통형 등 서셉터의 상부로 원료물질을 가둘 수 있는 형태이고 그 상단에 하나 이상의 원료물질 주입구가 형성되어 있다.The diffusion suppression means is a shape capable of confining the raw material to the upper part of the susceptor, such as a flat dome, a bell, a hat, a cylindrical shape, and at least one raw material injection hole is formed on the top of the susceptor.

본 발명에 따른 확산억제수단은 원료물질이 주입되는 하나 이상의 원료물질 주입구와 상기 원료물질 주입구를 통해 주입된 원료물질이 혼합되어 하강할 수 있는 형태를 갖는 혼합부와, 하강되는 원료물질이 수평방향으로 확산될 수 있도록 경사관부로 이루어진 확산부 및 상기 확산부를 통해 확산된 원료물질의 농도 등고선이 평평해지도록 충분한 길이를 갖는 수직관부로 이루어진 증착부가 일체로 형성되고 상기 혼합부, 확산부 및 증착부의 표면에는 다수의 관통 구멍이 형성된 것을 특징으로 한다.The diffusion suppression means according to the present invention is a mixing unit having a form in which at least one raw material injection hole into which the raw material is injected and the raw material injected through the raw material injection hole can be mixed and lowered, and the raw material descending in the horizontal direction A diffusion part consisting of an inclined tube part and a deposition part consisting of a vertical tube part having a sufficient length so as to flatten the concentration contour of the raw material diffused through the diffusion part are formed integrally, and the mixing part, the diffusion part and the deposition part The surface is characterized in that a plurality of through holes are formed.

상기 원료물질 주입구는 미리 혼합된 주원료물과 보조원료물을 수직방향으로 주입하도록 설치된 하나의 원료물질 주입관이거나 혼합되거나 분리된 다수의 원료물질을 수직방향으로 주입하도록 설치된 다수의 원료물질 주입관이거나 또는 혼합되거나 분리된 다수의 원료물질을 접선방향으로 주입할 수 있도록 설치된 하나 이상의 원료물질 주입관이다.The raw material injection hole is one raw material injection tube installed to inject the pre-mixed main raw materials and auxiliary raw materials in the vertical direction, or a plurality of raw material injection tubes installed to inject a plurality of mixed or separated raw materials in the vertical direction Or one or more raw material injection tubes installed to tangentially inject a plurality of mixed or separated raw materials.

본 발명의 다른 실시예에 따르면 상기 확산억제수단은 서셉터를 감쌀 수 있는 형태이고 원료물질 주입구에서 주입된 원료물질이 수평방향으로 확산될 수 있도록 경사관부로 이루어진 확산부 및 상기 확산부를 통해 확산된 원료물질의 농도 등고선이 평평해져 증착 균일도가 확보되도록 충분한 길이를 갖는 수직관부로 이루어진 증착부가 일체로 형성되며 상기 확산부와 증착부의 표면에는 다수의 관통 구멍이 형성된 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the diffusion suppression means is a form that can wrap the susceptor and the diffusion portion made up of the inclined tube portion and the diffusion portion so that the raw material injected from the raw material injection port can be spread in the horizontal direction. The deposition contour may be integrally formed with a vertical tube portion having a sufficient length so that the concentration contour of the raw material is flat to ensure deposition uniformity, and a plurality of through holes are formed on the surface of the diffusion portion and the deposition portion.

상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 반응실 내부를 원료물질의 농도가 높은 안쪽 영역과 원료물질의 농도가 낮은 바깥쪽 영역의 두 영역으로 구분함으로써 적은 양의 원료물질로도 실질적인 원료물질의 농도를 현저히 증대시킬 수 있고, 확산억제수단 외부로 주입되는 확산억제가스의 유량을 적절히 조절하여 확산억제수단의 내벽 등에 원료물질이 증착되거나 응축되어 오염 입자가 생성되는 것은 방지함으로써 막 품질을 크게 향상시킬 수 있게 된다. 또한 본 발명은 원료물질의 농도를 용이하게 조절할 수 있는 순수한 증기상태의 주원료물을 상술한 확산억제수단의 내부로 주입함으로써 입자오염 없이 두꺼운 막을 신속히 증착시킬 수 있게 된다.According to the present invention as described above, by dividing the inside of the reaction chamber into two areas, the inner region with a high concentration of the raw material and the outer region with a low concentration of the raw material, the actual concentration of the raw material can be reduced even with a small amount of raw material. Significantly increase, and by controlling the flow rate of the diffusion inhibitor gas injected outside the diffusion suppression means to prevent the formation of contaminant particles by depositing or condensing the raw material on the inner wall of the diffusion suppression means, the film quality can be greatly improved. Will be. In addition, the present invention can quickly deposit a thick film without particle contamination by injecting the main raw material in the pure vapor state that can easily control the concentration of the raw material into the above-described diffusion suppressing means.

이하, 본 발명에 따른 화학기상증착 방법 및 그 장치를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 먼저 도3내지 도5는 본 발명에 따른 화학기상증착 방법 및 장치에 사용되는 확산억제가스흐름과 확산억제수단의 기본 원리를 보여주기 위한 개념도로서, 도3은 밀폐된 반응실(3)내에 막 증착을 위한 가스상의 원료물질이 채워져 있는 상태를 보여주는 것이고, 도4는 밀폐된 반응실(3) 내에 자체적으로 분해되거나 부산물을 생성하지 않는 기체가 채워져 있는 상태를 보여주는 개념도이다. 그리고 도5는 자체적으로 분해되거나 부산물을 생성하지 않는 기체가 채워져 있는 반응실(3) 가운데로 원료물질을 주입한 경우를 보여주는 개념도이다.Hereinafter, the chemical vapor deposition method and the apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 3 to 5 are conceptual views showing the basic principle of the diffusion suppression gas flow and the diffusion suppression means used in the chemical vapor deposition method and apparatus according to the present invention, Figure 3 is a membrane in the sealed reaction chamber (3) 4 illustrates a state in which a gaseous raw material for deposition is filled, and FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating a state in which a gas that does not decompose itself or generates by-products is filled in the sealed reaction chamber 3. 5 is a conceptual diagram showing a case where a raw material is injected into a reaction chamber 3 filled with a gas which does not decompose itself or generate by-products.

도시된 바와 같이, 저압상태의 밀폐된 반응실(3)에 주입된 가스상의 원료물질은 주입과 동시에 반응실 전체로 퍼지게 된다. 이와 마찬가지로 자체적으로 분해되거나 부산물을 생성하지 않는 기체(이하 '확산억제가스'라 한다)를 저압상태의 밀폐된 반응실(3)에 주입하는 경우에도 주입과 동시에 전체 반응실로 확산되게 된다. 그러나 도5에서 보는 바와 같이, 확산억제가스로 채워진 반응실(3) 가운데로 원료물질을 주입하는 경우에는 확산억제가스와 원료물질은 상호 확산억제작용으로 전체 반응실로 확산되지 못하고 반응실의 중심부에 경계면(B)을 형성하게 된다.As shown, the gaseous raw material injected into the closed reaction chamber 3 in the low pressure state is spread throughout the reaction chamber at the same time as the injection. Similarly, even when a gas which does not decompose itself or produce by-products (hereinafter referred to as 'diffusion inhibiting gas') is injected into the closed reaction chamber 3 at low pressure, the gas is diffused into the entire reaction chamber at the same time as the injection. However, as shown in FIG. 5, when the raw material is injected into the reaction chamber 3 filled with the diffusion suppression gas, the diffusion suppression gas and the raw material do not diffuse into the entire reaction chamber due to the mutual diffusion suppression, The interface B is formed.

한편, 본 발명에서 언급하는 확산억제가스라 함은 자체적으로 분해되거나 부산물을 만들기 어려운 기체상태의 물질로서, 예를 들어, 운반기체로 사용되는 Ar, N2, He, H2 등과 희석을 위해 사용되는 고순도의 Ar, N2, 또는 반응에 참가하긴 해도 자체로는 분해되거나 부산물을 만들기 어려운 O2 등을 말한다. 이들 확산억제가스는 분자량이 작아 쉽게 확산되고 진공 펌프의 작용으로 인한 강제순환 영향을 비교적 덜 받으며 반응실 내부 구조물에 증착, 흡착, 기타 표면반응을 일으키지 않는 특성이 있다.On the other hand, the diffusion inhibitory gas referred to in the present invention is a gaseous substance that is difficult to decompose itself or make by-products, for example, high purity used for dilution with Ar, N2, He, H2, etc. used as a carrier gas. Ar, N2, or O2, which participates in the reaction but is difficult to decompose or make byproducts. These diffusion inhibitory gases are easily diffused due to their small molecular weight, are relatively less subject to forced circulation due to the action of the vacuum pump, and do not cause deposition, adsorption, or other surface reactions on the internal structure of the reaction chamber.

반면에 원료물질이라 함은 막 형성에 직접 관여하는 주원료물, 또는 보조원료물과 미리 혼합된 주원료물, 또는 운반기체의 도움 없는 순수한 증기상태의 주원료물, 예를 들어 대한민국 특허등록 제225592호의 장치에 의해 만들어진 주원료물 등을 말하는 것으로서, 서셉터 및 증착대상물을 포함하는 반응실 내부 구조물에 증착, 흡착, 기타 표면반응을 일으키는 특성을 갖는다.On the other hand, the raw material refers to the main raw material directly involved in the film formation, or the main raw material premixed with the auxiliary raw material, or the main raw material in pure vapor state without the aid of a carrier gas, for example, the device of Korean Patent Registration No. 225592. It refers to the main raw material made by, etc., and has a characteristic of causing deposition, adsorption, and other surface reactions on the internal structure of the reaction chamber including the susceptor and the deposition target.

이에 따라 본 발명에서와 같이, 확산억제가스와 원료물질을 구분하여반응실(3)에 주입하게 되면, 서셉터(5)가 위치된 반응실 가운데는 원료물질의 농도가 매우 높아지게 되고 반응실(3) 내벽 쪽으로는 확산억제가스의 농도가 높아지게 되며 반응실(3)의 가장자리에는 원료물질이 거의 존재하지 않게 된다. 이와 같이, 확산억제가스로 채워진 반응실(3)의 가운데로 원료물질을 주입하면 반응실(3) 내부의 원료물질의 농도분포가 크게 두 부분으로 구획을 짓게 된다.Accordingly, as in the present invention, when the diffusion inhibitor gas and the raw material are separated and injected into the reaction chamber 3, the concentration of the raw material becomes very high in the reaction chamber in which the susceptor 5 is located, and the reaction chamber ( 3) The concentration of the diffusion inhibitory gas is increased toward the inner wall, and almost no raw material is present at the edge of the reaction chamber (3). As such, when the raw material is injected into the center of the reaction chamber 3 filled with the diffusion inhibiting gas, the concentration distribution of the raw material in the reaction chamber 3 is divided into two parts.

따라서 반응실(3) 가운데는 원료물질의 농도가 증대되어 막 증착 속도를 높일 수 있고 반응실(3)의 가장자리는 원료물질의 농도가 낮아 오염 입자가 생성되는 것을 방지하게 된다. 그러나 일반적으로 반응실(3)은 온도차에 의한 대류가 있기 때문에 원료물질과 확산억제가스의 상호 확산억제 작용으로 형성된 경계면(B)이 안정적으로 유지되기는 어렵다. 즉, 원료물질과 확산억제가스의 경계면(B)은 원료물질과 확산억제가스의 유량 변화나 반응실(3)의 대류에 의해 교란되기 쉽다. 따라서 불안전한 경계면(B)을 근거로 하는 방법을 높은 정밀도 및 균일도가 요구되는 화학기상증착 장치에 적용하는 데는 무리가 있다.Therefore, the concentration of the raw material is increased in the reaction chamber 3 to increase the deposition rate, and the edge of the reaction chamber 3 prevents the generation of contaminating particles due to the low concentration of the raw material. However, in general, since the reaction chamber 3 has convection due to temperature difference, it is difficult to stably maintain the interface B formed by the mutual diffusion suppression of the raw material and the diffusion suppression gas. In other words, the interface B between the raw material and the diffusion suppressing gas tends to be disturbed due to the flow rate change of the raw material and the diffusion suppressing gas or the convection of the reaction chamber 3. Therefore, it is difficult to apply the method based on the unsafe interface B to a chemical vapor deposition apparatus requiring high precision and uniformity.

이에 비해 본 발명은 원료물질과 확산억제가스에 의해 형성된 경계면(B)을 안정적으로 유지할 수 있는 보조수단으로서 확산억제수단을 제공한다. 도6은 본 발명에 따른 확산억제수단(1)의 바람직한 실시예가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 상기 확산억제수단(1)은 반응실(3) 내에 설치된 서셉터(5)를 감쌀 수 있도록 상기 반응실(3) 가운데에 설치되어 있다. 그리고 상기 확산억제수단(1)은 원료물질과 확산억제가스에 의해 형성된 경계면(B)이 그 내부에 형성될 수 있는 크기와 형태를 가진다. 따라서 원료물질 주입구(7)는 상기 확산억제수단(1)의 상부에 설치되고, 확산억제가스 주입구(9)는 상기 확산억제수단(1)의 외부에 설치되며, 기판이나 증착 대상물이 안착되는 서셉터(5)의 상부표면은 상기 확산억제수단(1) 내부에 위치되게 된다. 그리고 상기 서셉터(5)와 확산억제수단(1) 사이에는 반응가스를 배출시킬 수 있는 배기구(18)가 형성되어 있다.In contrast, the present invention provides a diffusion suppression means as an auxiliary means capable of stably maintaining the interface B formed by the raw material and the diffusion suppression gas. 6 shows a preferred embodiment of the diffusion suppression means 1 according to the invention. As shown, the diffusion suppression means 1 is installed in the center of the reaction chamber 3 so as to surround the susceptor 5 installed in the reaction chamber 3. The diffusion suppressing means 1 has a size and shape such that an interface B formed by the raw material and the diffusion suppressing gas can be formed therein. Therefore, the raw material injection hole 7 is installed on the diffusion suppression means 1, the diffusion suppression gas injection hole 9 is installed outside the diffusion suppression means 1, the substrate or the deposition target The upper surface of the acceptor 5 is located inside the diffusion suppressing means 1. An exhaust port 18 is formed between the susceptor 5 and the diffusion suppression means 1 to discharge the reaction gas.

따라서 본 발명에 따른 확산억제수단(1)은 상기 확산억제가스와 원료물질 사이에 형성하고자 하는 바람직한 경계면을 기준으로 보다 바깥쪽에 설치되어 확산억제가스와 원료물질의 상호 확산억제작용을 보완하고 확산억제가스와 원료물질이 교란되는 즉, 상호 불특정적인 경계면을 기준으로 구분된다거나 경계면이 모호해지는 것을 방지하여 경계면을 명확하게 함과 아울러 안정적으로 유지시켜 준다. 좀 더 자세히 살펴보면, 반응실 내부로 주입된 확산억제가스는 상기 확산억제수단(1)의 표면에 다다른 다음 관통 구멍(13)을 통해 확산억제수단(1)의 내부로 확산된다. 이때 원료물질이 원료물질 주입구(7)를 통해 상기 확산억제수단(1)의 내부로 주입된다. 그러면 상기 확산억제수단(1)의 내부에서 원료물질이 확산억제가스를 밀어내면서 소정의 경계면을 형성하게 된다. 이때 상기 확산억제수단(1)의 효과로 인해 확산억제가스 중 일부가 관통 구멍(13)을 통해 확산억제수단(1)의 안쪽으로 확산되기 되기 때문에 반응실 내의 대류나 확산억제가스의 유량변화에 크게 좌우됨이 없이 매우 안정적인 경계면이 유지되게 된다.Therefore, the diffusion suppression means 1 according to the present invention is installed on the outer side based on the desired interface to be formed between the diffusion suppression gas and the raw material, and complements the diffusion suppression effect of the diffusion suppression gas and the raw material and suppresses the diffusion. It prevents gas and raw material from being disturbed, that is, distinguished from each other based on mutually unspecified interface or blurring the interface, making the interface clear and stable. In more detail, the diffusion inhibiting gas injected into the reaction chamber reaches the surface of the diffusion suppressing means 1 and then diffuses into the diffusion suppressing means 1 through the through hole 13. At this time, the raw material is injected into the diffusion suppressing means 1 through the raw material injection port (7). Then, the raw material pushes the diffusion suppression gas in the diffusion suppression means 1 to form a predetermined interface. At this time, since some of the diffusion suppression gas is diffused into the diffusion suppression means 1 through the through hole 13 due to the effect of the diffusion suppression means 1, the flow rate of the convection or diffusion suppression gas in the reaction chamber is changed. A very stable interface is maintained without much dependence.

이하에서는 본 발명에 따른 상기 확산억제수단(1)의 다양한 실시예를 설명한다. 먼저 도7의 구조는 원료물질의 확산형태와 원료물질과 확산억제가스의 경계면의 형태에 가장 유사하게 만들어진 것으로서 서셉터(5)를 완전히 감쌀 수 있는 형태이다. 즉, 상기 확산억제수단(1)은 상부로부터 혼합부(21), 확산부(23) 및 증착부(25)가 일체로 형성되어 원료물질을 신속히 혼합하고, 확산시키며 또한 동일한 두께의 막을 증착할 수 있도록 수평방향으로 농도 등고선을 평평하게 한다.Hereinafter, various embodiments of the diffusion suppression means 1 according to the present invention will be described. First, the structure of FIG. 7 is made to be most similar to the diffusion form of the raw material and the shape of the interface between the raw material and the diffusion suppressing gas, and the susceptor 5 can be completely wrapped. That is, the diffusion suppressing means 1 is formed from the upper portion of the mixing section 21, the diffusion section 23 and the deposition section 25 integrally to quickly mix and diffuse the raw material and to deposit a film of the same thickness Level the concentration contour in the horizontal direction so that it can

상기 확산억제수단(1)은 얇은 두께의 금속 또는 무기질 재료로 만들어지고 그 내부에는 경계면(B)이 형성될 수 있는 충분한 공간이 확보되어 있으며, 상단에는 하나 이상의 원료물질 주입구(7)가 설치되어 있고, 전체 표면에는 확산억제가스가 유통할 수 있는 다수의 관통 구멍(13)이 형성되어있다. 상기 확산억제수단(1)은 내열성과 내염성이 우수한 스테인레스 스틸 등과 같은 금속, 또는 세라믹, 석영, 강화유리 등과 같은 무기재료를 이용하여 만들어질 수 있으며, 그 재질에 따라 스피닝(spinning), 주물, 단조, 성형 등과 같은 다양한 방법으로 구조물을 형성할 수 있다. 그리고 상기 관통 구멍(13)은 금속재질에 대해서는 드릴링으로 뚫을 수 있고, 무기재질에 대해서는 주형 또는 기타 성형공정을 통해 일체로 형성될 수 있다.The diffusion suppressing means (1) is made of a thin metal or inorganic material has a sufficient space for the interface (B) is formed therein, one or more raw material inlet (7) is provided at the top The entire surface is provided with a plurality of through holes 13 through which the diffusion suppressing gas can flow. The diffusion inhibiting means 1 may be made of a metal such as stainless steel having excellent heat resistance and flame resistance, or an inorganic material such as ceramic, quartz, tempered glass, etc., and according to the material, spinning, casting, forging The structure can be formed by various methods such as molding and the like. The through hole 13 may be drilled with respect to a metal material, and may be integrally formed through a mold or other molding process with respect to an inorganic material.

이때 상기 관통 구멍(13)의 직경과 간격은 확산억제가스가 확산억제수단(1)의 내부로 유입되어 '확산억제가스흐름'을 형성할 수 있는 크기로 형성된다. 여기서 확산억제가스흐름은 확산억제수단(1)의 외부로 주입된 확산억제가스 중 일부가 관통 구멍(13)을 통해 확산억제수단(1)의 안쪽으로 흐름으로써 확산억제수단(1)의 내부로 주입된 원료물질이 상기 확산억제수단(1)의 외부로 확산되지 못하는 것을 말한다. 이를 위해 상기 관통 구멍(13)은 지름 3mm이고, 그 간격은 20mm일 수 있다. 그러나 관통 구멍(13)의 크기 및 배열 구조는 확산억제가스의 확산속도, 유량 및 농도 등 여러 가지 변수에 따라 달라질 수 있으므로 상기한 수치로 한정되는 것은 아니다.At this time, the diameter and the gap of the through hole 13 are formed to have a size that the diffusion inhibiting gas flows into the diffusion suppressing means 1 to form a 'diffusion inhibiting gas flow'. Herein, the diffusion suppression gas flows into the diffusion suppression means 1 as a part of the diffusion suppression gas injected into the diffusion suppression means 1 flows into the diffusion suppression means 1 through the through hole 13. It means that the injected raw material does not diffuse to the outside of the diffusion inhibiting means (1). To this end, the through hole 13 may be 3 mm in diameter, and the gap may be 20 mm. However, the size and arrangement of the through holes 13 may vary depending on various variables such as the diffusion rate, flow rate and concentration of the diffusion suppressing gas, and thus the present invention is not limited thereto.

한편, 도6에서 보는 바와 같이, 확산억제가스는 확산억제수단(1)의 상부에 설치된 샤워헤드(9)를 이용하여 반응실(3) 내로 주입되는데, 상기 샤워헤드(9)는 확산억제가스흐름을 보조하기 위해 샤워헤드(9)에 형성된 유통통로(19)의 간격을 다르게 할 수 있다. 예를 들어, 샤워헤드(9)의 중심부는 유통통로(19)의 간격을 넓게 하고 가장자리는 그 간격을 좁게 하여 반응실의 바깥쪽과 안쪽에 확산억제가스의 농도 차를 둠으로써 확산억제흐름이 바깥쪽에서 안쪽으로 향하도록 한다. 그러나 확산억제수단(1)을 설치하는 경우에는 샤워헤드(9)를 이용하지 않고 반응실의 일측에 설치된 확산억제가스 주입구(27)를 통해 공급하여도 동일한 효과를 얻을 수 있다.On the other hand, as shown in Figure 6, the diffusion suppression gas is injected into the reaction chamber (3) by using a shower head (9) installed on the diffusion suppression means (1), the shower head (9) is a diffusion suppression gas The spacing of the distribution passages 19 formed in the shower head 9 may be varied to assist the flow. For example, the central portion of the shower head 9 widens the interval of the distribution passage 19 and the edge thereof narrows the gap so that the diffusion inhibitory gas flows by varying the concentration of the diffusion inhibitory gas on the outside and the inside of the reaction chamber. Point from outside to inside. However, when the diffusion suppressing means 1 is provided, the same effect can be obtained even when the diffusion suppressing means 1 is supplied through the diffusion suppressing gas inlet 27 provided at one side of the reaction chamber without using the shower head 9.

다시 도7을 참조하면, 상기 혼합부(21)는 비교적 작은 직경을 갖고 있어 원료물질 주입구(7)를 통해 주입된 주원료물과 보조원료물을 좁은 공간에서 신속하게 혼합시킬 수 있다. 또한 혼합부(21)의 표면에 형성된 관통 구멍(13)을 통해 유입된 확산억제가스의 영향으로 원료물질이 혼합부(21)의 중앙부에서 혼합되므로 혼합부 벽면에 오염입자가 생성되지 않게 된다.Referring to FIG. 7 again, the mixing part 21 may have a relatively small diameter to quickly mix the main raw material and the auxiliary raw material injected through the raw material injection hole 7 in a narrow space. In addition, since the raw material is mixed at the central portion of the mixing portion 21 by the influence of the diffusion suppression gas introduced through the through hole 13 formed in the surface of the mixing portion 21, contaminant particles are not generated on the wall of the mixing portion.

그리고 상기 혼합부(21)의 상단에 설치된 원료물질 주입구(7)는 여러 가지 형태를 가질 수 있는데, 예를 들어, 도8A, 8B 및 8C에 도시되어 있는 바와 같이, 막 형성에 직접 관여하는 주원료물과 보조원료물을 미리 혼합시키거나, 또는 운반기체의 도움 없는 순수한 증기상태의 주원료물을 하나의 원료물질 주입구(7)를 통해 수직방향으로 주입하는 방식(도8A)과, 혼합되거나 분리된 여러 종류의 원료물질을 다수의 원료물질 주입구(7)를 통해 수직방향으로 주입하는 방식(도8B) 및 혼합되거나 분리된 여러 가지 원료물질을 접선방향으로 경사지게 설치된 여러 개의 원료물질 주입구(7)를 통해 주입하는 방식(도8C) 등이 있다. 이때, 접선방향으로 주입된 원료물질은 도9에서 보는 바와 같이, 혼합부(21) 내에 맴돌이 현상(사이클론 효과)을 유도하여 원료물질의 진행거리가 길어지기 때문에 원료물질을 충분히 혼합시킬 수 있는 효과가 있다. 따라서 원료물질이 충분한 진행거리를 필요로 하거나 반응실(3)의 종방향 길이가 짧을 경우에는 원료물질을 접선방향으로 주입하는 것이 좋다.In addition, the raw material injection hole 7 installed on the upper portion of the mixing part 21 may have various forms. For example, as shown in FIGS. 8A, 8B and 8C, the main raw material directly involved in film formation. Water or auxiliary raw materials are mixed in advance or the main raw materials in pure vapor state without the help of carrier gas are injected vertically through one raw material inlet 7 (FIG. 8A), and mixed or separated The method of injecting various kinds of raw materials in the vertical direction through the plurality of raw material inlets 7 (Fig. 8B) and several raw material inlets 7 installed inclined in the tangential direction of mixed or separated raw materials Through the injection method (Fig. 8C). At this time, the raw material injected in the tangential direction, as shown in Figure 9, induces a eddy phenomenon (cyclone effect) in the mixing portion 21, the length of the raw material is long, the effect that can be sufficiently mixed raw materials There is. Therefore, when the raw material needs a sufficient traveling distance or when the longitudinal length of the reaction chamber 3 is short, it is preferable to inject the raw material in the tangential direction.

한편, 상기 원료물질 주입구(7)는 보통 안지름이 수mm정도이고 스테인레스 스틸, 테프론, 세라믹 또는 내부를 코팅한 관 형상의 튜브, 또는 그 끝부분이 넓어지게 가공한 튜브의 구조를 갖는다. 그리고 이 원료물질 주입구는 도시되지 않는 공지의 버블러, 기화기 등과 연통되어 원료물질이 확산억제수단(1)의 내부로 주입될 수 있게 된다.On the other hand, the raw material inlet 7 is usually a few mm in diameter and has a structure of tubular tube coated with stainless steel, Teflon, ceramic or the inside, or the end of the tube is processed wide. And the raw material injection port is in communication with a known bubbler, vaporizer and the like not shown so that the raw material can be injected into the diffusion inhibiting means (1).

다시 도7을 참조하면, 상기 확산부(23)는 그 직경이 하방으로 갈수록 점진적으로 커지는 경사관부로서 혼합부(21)에서 혼합된 고농도의 원료물질이 수평방향으로 확산되면서 농도 등고선이 평평하게 되는 구간이다. 즉, 도14에서 보는 바와 같이, 혼합부(21)에서 고농도로 존재하던 원료물질이 확산부(23)를 통해 밑으로 내려오는 동안 혼합부의 용적이 커짐에 따라 원료물질이 수평방향으로 확산되어 그 농도가 점차 엷어지게 된다. 이때 상기 확산부(23)의 경사각과 높이는 원료물질의 확산속도와 밀접한 관계를 갖는다. 예를 들어, 사용하는 원료물질의 확산속도가 빠르면, 상기 확산부(23)의 경사각은 커지고 그 높이는 낮아질 수 있다.Referring to FIG. 7 again, the diffusion part 23 is an inclined pipe part whose diameter gradually increases downward, and the concentration contour lines become flat as the high concentration of raw material mixed in the mixing part 21 is diffused in the horizontal direction. It is a section. That is, as shown in Figure 14, while the raw material was present in a high concentration in the mixing section 21 is lowered through the diffusion section 23, as the volume of the mixing section increases, the raw material is diffused in the horizontal direction The concentration becomes thinner gradually. At this time, the inclination angle and the height of the diffusion 23 has a close relationship with the diffusion speed of the raw material. For example, when the diffusion speed of the raw material to be used is high, the inclination angle of the diffusion 23 may be increased and the height thereof may be decreased.

이어 증착부(25)는 원료물질의 수평방향 농도 등고선이 평탄해져 서셉터 윗면(15)과 평행하게 되는 수직관부이다. 따라서 실질적으로 막이 형성되는 서셉터 윗면(15)은 원료물질의 농도가 적당하고 농도 등고선이 충분히 펴진 영역 즉, 수평 균일도가 보장될 수 있는 영역에 위치되어야 한다. 그러므로 상기 증착부(25)의 수직관부는 충분한 높이를 가져 상기 서셉터 윗면(15)이 위치될 수 있는 충분한 영역을 확보하는 것이 바람직하다. 그러므로 상기 증착부(25)의 높이는 반응실의 크기와 배기가스의 원활한 배출을 고려하여 가능한 한 길게 하는 것이 바람직하다.Subsequently, the deposition unit 25 is a vertical tube part in which the horizontal concentration contour of the raw material is flat and parallel to the upper surface of the susceptor 15. Therefore, the susceptor top surface 15 on which the film is substantially formed should be located in a region where the concentration of the raw material is appropriate and the concentration contour is sufficiently extended, that is, a region where horizontal uniformity can be ensured. Therefore, it is preferable that the vertical pipe portion of the deposition portion 25 has a sufficient height to secure a sufficient area in which the susceptor top surface 15 can be located. Therefore, the height of the deposition unit 25 is preferably as long as possible in consideration of the size of the reaction chamber and the smooth discharge of the exhaust gas.

그리고 상기 확산억제수단(1)의 표면에 형성된 다수의 관통 구멍(13)은 확산억제수단(1)의 외부로 공급된 확산억제가스의 일부가 확산억제수단(1)의 표면에 대해 수직방향으로 확산 가능하도록 한다. 따라서 바깥쪽에서 안쪽으로 확산되는 확산억제가스 흐름에 의해 원료물질은 확산억제수단(1)의 외부로 확산되는 것이 저지된다. 또한 확산억제가스는 안쪽에서 바깥쪽으로 확산되는 원료물질에 의해 확산억제수단(1)의 내부로 일정 깊이 이상 확산되는 것이 억제된다. 이와 같이 확산억제가스와 원료물질은 상호확산억제 작용으로 반응실 내부에 경계면을 형성하게 된다.In the plurality of through holes 13 formed on the surface of the diffusion suppressing means 1, a part of the diffusion suppressing gas supplied to the outside of the diffusion suppressing means 1 is perpendicular to the surface of the diffusion suppressing means 1. Make it spreadable. Therefore, the diffusion of the raw material into the outside of the diffusion suppression means 1 is prevented by the diffusion suppression gas flow spreading from the outside to the inside. In addition, the diffusion inhibiting gas is suppressed from being diffused more than a predetermined depth into the diffusion suppressing means 1 by the raw material diffused from the inside to the outside. As such, the diffusion inhibitor gas and the raw material form an interface inside the reaction chamber by mutual diffusion suppression.

따라서 확산억제가스 및 원료물질의 유량과 확산속도를 적절히 조절하면 원료물질이 확산억제수단(1)의 내벽 면에 접촉되지 않도록 하면서 확산억제수단(1) 내에 가둘 수 있게 된다. 이에 따라 본 발명에 따른 화학기상증착 장치에서는 반응실 내벽뿐만 아니라 확산억제수단 내외벽에서도 오염 입자가 생성되지 않게 된다.Therefore, by appropriately adjusting the flow rate and the diffusion rate of the diffusion suppression gas and the raw material, it is possible to trap the raw material in the diffusion suppression means 1 while not contacting the inner wall surface of the diffusion suppression means 1. Accordingly, in the chemical vapor deposition apparatus according to the present invention, contaminated particles are not generated not only in the inner wall of the reaction chamber but also in the inner and outer walls of the diffusion suppressing means.

그러나 본 발명에 따른 확산억제수단(1)은 도6과 도7에 도시된 형태에 한정되지 않고 원료물질의 특성과 반응실의 여건에 따라 다양한 형태로 적용될 수 있다. 예를 들어, 도10에 도시되어 있는 확산억제수단(1)은 혼합부(21)를 두지 않고 확산부(23)의 경사각을 더욱 크게 한 경우이다. 이것은 원료물질의 확산속도가 커서 별도의 혼합부가 없어도 원료물질이 충분히 혼합될 수 있는 경우에 가능한 것으로서, 특히 대면적의 증착 대상물이나 기판 상에 증착할 때 유리하게 적용될 수 있으며 나머지 부분은 상술한 확산억제수단(1)과 동일하다. 또한 도11에 도시되어 있는 확산억제수단(1)은 혼합부(21) 뿐만 아니라 확산부(23)도 없는 경우로서, 단지 소정 높이의 원통형상의 수직관부(25)만으로 구성되어 있다. 이러한 경우 다수의 관통 구멍(13)에 의해 확산억제가스흐름을 형성하는 것은 동일하나 확산억제수단(1)의 내부로 주입된 원료물질이 신속하게 확산되지 못해 원료물질 농도의 수평 균일도가 떨어질 수 있다.However, the diffusion suppressing means 1 according to the present invention is not limited to the forms shown in FIGS. 6 and 7 and may be applied in various forms according to the characteristics of the raw materials and the conditions of the reaction chamber. For example, the diffusion suppressing means 1 shown in FIG. 10 is a case where the inclination angle of the diffusion part 23 is further increased without providing the mixing part 21. This is possible when the raw material can be sufficiently mixed even without a separate mixing part due to the large diffusion rate of the raw material, and may be advantageously applied when depositing on a large-area deposition target or a substrate, and the remaining part is described above. It is the same as the suppression means 1. In addition, the diffusion suppressing means 1 shown in FIG. 11 is a case where there is not only the mixing part 21 but the diffusion part 23, and consists only of the cylindrical vertical pipe part 25 of predetermined height. In this case, the diffusion suppression gas flow is formed by the plurality of through holes 13, but the raw material injected into the diffusion suppressing means 1 may not be rapidly diffused, and thus the horizontal uniformity of the concentration of the raw material may be reduced. .

따라서 도12와 도13에서 보는 바와 같이, 원료물질을 신속히 확산시킬 수 있는 원료물질 주입구(7)가 구비되는 것이 바람직하다. 먼저 도12에 도시된 원료물질 주입구(7)는 다수의 원료물질 공급통로(37)를 확산억제수단(1)의 상부에 일정한 간격으로 설치하여 공급된 원료물질이 균등하게 공급되도록 한 것이다. 그리고 도13에 도시된 확산억제수단(1)은 원료물질 주입구(7)의 단부에 원료물질 공급용 샤워헤드(29)를 설치하여 원료물질이 넓은 범위에 걸쳐 균등하게 분사되도록 한 것이다. 그밖에 나머지 구성은 상술한 실시예와 유사하거나 동일하다.Therefore, as shown in Figs. 12 and 13, it is preferable that a raw material injection hole 7 capable of rapidly diffusing the raw material is provided. First, the raw material injection holes 7 shown in FIG. 12 are provided with a plurality of raw material supply passages 37 at regular intervals on the diffusion suppressing means 1 so that the supplied raw material is supplied evenly. In addition, the diffusion suppressing means 1 shown in FIG. 13 is provided with a shower head 29 for supplying a raw material at the end of the raw material inlet 7 so that the raw material is evenly sprayed over a wide range. The rest of the configuration is similar or identical to the above-described embodiment.

또한 도14에 도시되어 있는 확산억제수단(1)은 혼합부, 확산부 및 증착부를 모두 생략하고 낮은 높이의 돔 형태만이 남아있는 경우이다. 즉, 본 발명은 확산억제가스가 채워진 반응실 가운데로 원료물질과 확산억제가스를 구분하여 주입하면 서셉터(5)의 상부와 주위로 경계면이 형성되므로 상기 돔 형태의 확산억제수단(1)을 이용하여 경계면이 흐트러지는 것을 방지하는 것이다. 이때 상기 확산억제수단(1)의 상부에 확산억제흐름을 유도할 수 있도록 샤워헤드(9)를 설치하면 더욱 안정적인 경계면을 얻을 수 있다.In addition, the diffusion suppressing means 1 shown in FIG. 14 is a case in which all of the mixing portion, the diffusion portion, and the deposition portion are omitted, and only a low height dome shape remains. That is, according to the present invention, when the raw material and the diffusion suppression gas are separately injected into the reaction chamber filled with the diffusion suppression gas, a boundary surface is formed around the upper part of the susceptor 5 and thus the dome diffusion suppression means 1 is formed. To prevent the interface from being disturbed. In this case, when the shower head 9 is installed to induce a diffusion suppression flow on the diffusion suppression means 1, a more stable interface can be obtained.

따라서 본 발명에 따른 확산억제가스흐름과 확산억제수단을 이용한 화학기상증착 장치는 반응실의 가운데 쪽으로 막 형성에 관여하는 원료물질을 공급하는 동시에 반응실의 내벽 쪽으로는 확산억제가스를 공급함으로써 서셉터가 놓이게 되는 반응실 가운데 영역에서의 원료물질 농도가 바깥쪽 영역에서의 원료물질 농도에 비해 수 배 혹은 수십 배 이상 높아지도록 한다.Therefore, the chemical vapor deposition apparatus using the diffusion suppression gas flow and the diffusion suppression means according to the present invention supplies the raw material involved in the film formation toward the center of the reaction chamber, while supplying the diffusion suppression gas to the inner wall of the reaction chamber. The concentration of the raw material in the middle zone of the reaction chamber in which is placed is several or tens of times higher than the concentration of the raw material in the outer zone.

본 발명은 또한 확산억제수단 외부로 주입되는 확산억제가스의 유량을 적절히 조절하여 확산억제수단의 내벽 등에 원료물질이 증착되거나 응축되어 오염 입자가 생성되는 것을 방지하여 막 품질을 향상시킬 수 있게 된다.The present invention can also improve the film quality by appropriately adjusting the flow rate of the diffusion suppression gas injected into the diffusion suppression means to prevent the generation of contaminant particles by depositing or condensing raw materials on the inner wall of the diffusion suppression means.

아울러 본 발명에 따른 확산억제수단은 내부를 동일한 온도 조건으로 유지시킴으로써 온도 차이로 인한 자연 대류가 발생되지 않을 뿐만 아니라 확산억제가스에 의해 형성되는 확산억제흐름이 일정한 방향성을 갖게 되므로 미세한 온도 차이로 인한 대류효과를 무시할 수 있게 된다.In addition, the diffusion suppression means according to the present invention not only does not cause natural convection due to the temperature difference by maintaining the inside at the same temperature condition, but also because the diffusion suppression flow formed by the diffusion suppression gas has a certain directivity, The convection effect can be ignored.

결국, 본 발명은 확산억제수단의 구조, 서셉터 윗면이 놓이는 위치, 그리고 확산억제가스의 유량을 적절히 설계하고 원료물질의 혼합, 확산, 배기를 적절히 제어함으로써 증착속도를 현저히 증대시키고 증착 균일도를 최대한 확보하며 입자 오염을 최소화하는 것이다.As a result, the present invention significantly increases the deposition rate and maximizes the deposition uniformity by appropriately designing the structure of the diffusion suppression means, the position where the susceptor top is placed, and the flow rate of the diffusion suppression gas, and controlling the mixing, diffusion, and exhaust of the raw materials. To minimize particle contamination.

이하에서는 본 발명에 따른 화학기상증착 장치 및 그 방법의 구체적인 실시예를 통해 본 발명의 작용 및 효과를 보다 상세히 살펴본다.Hereinafter, the operation and effects of the present invention will be described in more detail with reference to specific examples of the chemical vapor deposition apparatus and the method according to the present invention.

실시예1Example 1

<화학기상증착 장치의 구성><Configuration of Chemical Vapor Deposition Equipment>

본 실시예에서는 서셉터의 지름은 240mm이며, 반응실 진공도는 133Pa인 조건에서 높이가 445mm이고 서셉터 윗표면의 위치가 바닥면으로부터 80mm이며 지름이 300mm인 삿갓형 확산억제수단을 사용하였다. 그리고 운반기체의 도움 없이 순수한 TIP 기체가 확산억제수단 안쪽으로 1×10-6kg/sec로 유입되고, 확산억제수단의 외부로 확산억제가스가 1×10-5kg/sec로 공급되었다. 여기서 상기 순수한 TIP 기체는 액체상태의 금속유기화합물(TIP)을 열 분해가 일어나지 않는 온도로 가열하여 자체 증기압만으로 반응실에 공급되도록 한 것으로서 특히 증착에 소요되는 금속유기화학물의 정량적인 평가가 용이한 특징이 있다.In this embodiment, a susceptor having a diameter of 240 mm, a reaction chamber vacuum of 133 Pa, a height of 445 mm, a position of an upper surface of the susceptor 80 mm from the bottom surface, and a 300 mm diameter hatch diffusion suppressing means were used. Pure TIP gas was introduced into the diffusion suppression means at 1 × 10 -6 kg / sec without the help of a carrier gas, and the diffusion suppression gas was supplied at 1 × 10 -5 kg / sec to the outside of the diffusion suppression means. Here, the pure TIP gas is a liquid metal organic compound (TIP) that is heated to a temperature at which no thermal decomposition occurs, so that it is supplied to the reaction chamber only by its vapor pressure, and in particular, quantitative evaluation of metal organic chemicals required for deposition is easy. There is a characteristic.

실시예2Example 2

<TiO2증착><TiO 2 Deposition>

상술한 화학기상증착 장치를 이용하여 TiO2를 증착하였다. 그 이유는 TiO2를 증착하는 데 사용되는 주원료물은 금속유기화합물의 일종인 티타늄이소프로폭사이드(titanium iso-propoxide, TIP, Ti(OC3H7)4))로서 증기압이 높아 적당한 온도로 가열하게 되면, 자체 증기압과 반응실 압력과의 차이로 인해 반응실 안으로 운반기체 도움 없이 기체 상태로 유입될 수 있기 때문이다. 또한 TIP에 대한 물성, 예를 들어, 확산계수, 열전도도, 비열 등을 키네틱 이론(kinetic theory)으로 예측이 가능하게끔 물리적인 가상의 상수, 가령 레너드 존즈 파라미터(Lenard Jones parameter) 등이 잘 알려져 있기 때문이다. 다음 식은 TiO2가 TIP로부터 열분해 반응에 의해 생성되는 반응식을 나타낸 것이다.TiO 2 was deposited using the chemical vapor deposition apparatus described above. The main raw material used for depositing TiO 2 is titanium iso-propoxide (TIP, Ti (OC 3 H 7 ) 4 ), which is a kind of metal organic compound. This is because when heated, the difference between the vapor pressure and the reaction chamber pressure can be introduced into the reaction gas without a carrier gas. In addition, physical virtual constants such as the Leonard Jones parameter are well known so that the properties of TIP, such as diffusion coefficient, thermal conductivity, and specific heat, can be predicted by kinetic theory. Because. The following equation shows a reaction formula in which TiO 2 is produced by pyrolysis reaction from TIP.

TIP → TiO2+ 4C3H6+ 2H2OTIP → TiO 2 + 4C 3 H 6 + 2H 2 O

이상의 반응식을 근거로 하고, 물리상수를 정의하기 위한 레너드 존즈 파라미터를 도입하였으며, 유체해석 시뮬레이션 프로그램인 플루언트(Fluent)를 써서 증착속도에 대해 해석하였다.Based on the above reaction equation, Leonard Jones' parameters were defined to define the physical constant, and the deposition rate was analyzed using Fluent, a fluid simulation program.

실시예3Example 3

도16에 도시된 그래프에서 보는 바와 같이, 실시예1과 실시예2를 통해 증착 균일도가 반지름 100mm 이내에서 ±5% 이내로 확보되는 TiO2막을 증착했다. 이때 반지름 100mm 바깥쪽 영역, 즉 서셉터 윗 표면의 가장자리에서의 증착속도가 갑자기 커지는 것은 이 부근에서 유동의 방향이 급격히 변하게 되어 농도 구배가 보다 가파르게 변하기 때문이다.As shown in the graph shown in FIG. 16, through Example 1 and Example 2, a TiO 2 film was deposited having a deposition uniformity of within ± 5% within a radius of 100 mm. The sudden increase in the deposition rate in the region outside the radius of 100 mm, that is, at the edge of the susceptor top surface is caused by the steepness of the concentration gradient due to the rapid change in the direction of the flow in the vicinity.

실시예4Example 4

도17 및 도18은 본 발명의 특징을 나타내기 위한 것으로서 확산억제수단 내부의 원료물질의 속도 및 농도분포를 보여주는 해석 결과들이다. 이때 도17에서 보이는 최고 속도는 1m/sec이었다. 그리고 사진에서 보는 바와 같이, 확산억제수단 바깥쪽에서 안쪽으로 확산억제가스가 유입되는 것(확산억제흐름 또는 가둠흐름)을 확인할 수 있다. 도18은 최고 농도를 0.3으로 하여 50단계로 TIP 질량농도에 대한 등고선을 그린 것을 보여준다. 도18에서 보듯이 확산억제수단 안쪽으로 유입된 확산억제가스는 원료물질 주입구를 통해 들어온 TIP의 혼합부에서의 농도를 크게 떨어뜨리지 않는다. 또한 반응실 내벽 근방에서는 확산억제가스의 흐름(가둠흐름)의영향으로 인해 TIP의 농도가 거의 무시되고, 유동은 확산억제수단 바깥쪽에서 안쪽으로 일정한 방향성을 갖게 되어 반응실 내벽 안쪽 표면에서 원하지 않는 오염 입자가 생성되지 않았다.17 and 18 are analytical results showing the speed and concentration distribution of the raw material in the diffusion suppressing means to show the characteristics of the present invention. At this time, the maximum speed shown in Figure 17 was 1m / sec. And as shown in the picture, it can be confirmed that the diffusion inhibitory gas flows from the outside of the diffusion suppression means (diffusion suppression flow or confinement flow). Figure 18 shows the contour plot for TIP mass concentration in 50 steps with the highest concentration of 0.3. As shown in FIG. 18, the diffusion suppression gas introduced into the diffusion suppression means does not significantly reduce the concentration in the mixing portion of the TIP introduced through the raw material injection port. In addition, near the inner wall of the reaction chamber, the concentration of TIP is almost ignored due to the influence of the flow (confinement flow) of the diffusion inhibiting gas, and the flow has a constant direction from the outside of the diffusion suppression means to the inside, which causes unwanted contamination on the inner surface of the inner wall of the reaction chamber. No particles were produced.

또한 확산억제수단의 표면에도 TiO2증착이 일어나지 않았다. 이는 확산억제수단 바깥쪽에서 안쪽으로 향하는 확산억제가스의 유동속도 성분에 TIP의 확산 속도를 더한 알짜 TIP 속도 성분이 항상 확산억제수단의 바깥쪽에서 안쪽으로 향하고 있기 때문이다. 즉, 다음의 도19에서 보듯이 실제 운전에 있어서 TiO2증착 균일도를 ±5% 이내로 확보하는 경우에 선택 가능한 확산억제가스의 유량 범위가 매우 넓기 때문에 알짜 TIP 속도 성분이 확산억제수단의 안쪽에서 바깥쪽으로 존재할 가능성이 없기 때문이다. 예를 들어, TIP의 유량을 1×10-6kg/sec로 할 때, 확산억제가스는 대략 2×10-6∼20×10-6kg/sec로 TIP 유량의 2∼20배에 해당되다. 따라서 확산억제가스의 유량을 대략 TIP유량의 20배 이내로 잡으면 확산억제가스의 유동의 속도보다 TIP의 확산속도가 커질 가능성이 없게 되어 확산억제수단의 내벽에 TiO2가 증착되는 것을 방지할 수 있다.In addition, TiO 2 deposition did not occur on the surface of the diffusion suppressing means. This is because the net TIP velocity component plus the diffusion velocity of the TIP plus the flow velocity component of the diffusion suppression gas from the outside to the inner portion of the diffusion suppression means is always inward from the outside of the diffusion suppression means. That is, as shown in FIG. 19, since the flow rate range of the selectable diffusion inhibitory gas is very wide when the TiO 2 deposition uniformity is ensured within ± 5% in actual operation, the net TIP velocity component is outside from the inside of the diffusion suppression means. Because there is no possibility to exist. For example, when the flow rate of TIP is 1 × 10 -6 kg / sec, the diffusion suppression gas is approximately 2 × 10 -6 to 20 × 10 -6 kg / sec, which is 2 to 20 times the TIP flow rate. . Therefore, if the flow rate of the diffusion suppression gas is set within approximately 20 times the TIP flow rate, the diffusion rate of the TIP is not likely to be greater than the flow rate of the diffusion suppression gas, and thus TiO 2 may be prevented from being deposited on the inner wall of the diffusion suppression means.

실시예5Example 5

도19는 실시예1의 장치에 순수한 TIP 기체를 확산억제수단 안쪽으로 1×10-6kg/sec 만큼 공급하면서 확산억제가스의 유량 변화에 따른 TiO2증착 거동 변화를보여주는 그래프이다. 도시된 바와 같이, 확산억제가스의 유량이 증가하면 확산억제효과(가둠흐름효과) 즉, TIP를 확산억제수단 안쪽 영역에 잡아두려는 효과가 두드러져 대략 20×10-6kg/sec 까지의 유량에서는 서셉터의 반지름 방향으로 비교적 균일한 증착속도를 보임과 동시에 증착속도도 전체적으로 증가하는 것을 볼 수 있었다. 그러나 확산억제가스의 유량이 대략 100×10-6kg/sec 이상에서는 TIP가 반응실의 중앙부로 지나치게 몰리게 되어 기판의 가운데에서는 증착속도가 높고 바깥쪽에서는 현저하게 떨어지는 현상을 발견할 수 있었다.19 is a graph showing the TiO 2 deposition behavior change according to the flow rate of the diffusion inhibitory gas while supplying pure TIP gas to the apparatus of Example 1 by 1 × 10 −6 kg / sec into the diffusion inhibitory means. The flow rate of, when the flow rate of the gas increases the diffusion suppressing proliferation inhibitory effect (flow confinement effect), that is, where you want to grab the TIP in the inner region of the diffusion suppressing means that stands out approximately 20 × 10 -6 kg / sec effect as shown standing While the deposition rate was relatively uniform in the radial direction of the acceptor, the deposition rate was also increased. However, when the flow rate of the diffusion suppressing gas was about 100 × 10 −6 kg / sec or more, the TIP was excessively driven to the center of the reaction chamber, so that the deposition rate was high in the center of the substrate and markedly dropped at the outside.

실시예6Example 6

도20은 TiO2증착에 있어서 주원료물인 TIP의 입력질량분율-여기서는 TIP입력질량을 총입력질량으로 나눈 것-에 대해 종래기술과 본 발명이 증착속도에 끼치는 영향을 서로 비교한 것을 보여준다. 도면에서 보는 바와 같이, TIP의 모든 입자질량분율에 대해 본 발명(■●◆)이 종래의 발명(□○◇)의 경우보다 더 큰 증착속도를 보임을 알 수 있었다. 예를 들어 TIP 입력질량분율이 10%일 때 본 발명(●)의 경우는 종래의 방식(○)에 비해 약30%이상, 입력질량분율이 1%일 때는 본 발명(◆)의 경우가 300% 이상 빠른 속도로 증착이 되는 것을 볼 수 있었다.FIG. 20 shows a comparison of the effects of the prior art and the present invention on the deposition rate with respect to the input mass fraction of TIP, which is the main raw material, in which TIP input mass is divided by total input mass in TiO 2 deposition. As shown in the figure, it can be seen that the present invention (■ ● ◆) shows a larger deposition rate for all the particle mass fractions of the TIP than the conventional invention (□ ○ ◇). For example, when the TIP input mass fraction is 10%, the present invention (●) is about 30% or more compared to the conventional method (○), and when the input mass fraction is 1%, the present invention (◆) is 300 It could be seen that the deposition is faster than%.

실시예7Example 7

도21은 반응실 진공도에 따른 TiO2증착 거동을 보여주는 그래프이다. 도면에서 보는 바와 같이, 증착속도는 반응실 압력이 증가하면서 점차 증가하다가 대략133Pa에서 최대치를 보이고 이후 점차 감소하게 된다. 그리고 증착속도가 최대치를 보이는 133Pa 근방의 진공도에서는 도15에서 보듯이 진공도에 크게 민감하지 않음을 알 수 있었다. 이는 실제 양산과 관련하여 어떤 특정한 진공도에서 운전할 때 진공도 변화에 대해 많은 여유가 있음을 보여준다.21 is a graph showing TiO 2 deposition behavior with reaction chamber vacuum. As shown in the figure, the deposition rate gradually increases as the reaction chamber pressure increases and then reaches a maximum at approximately 133 Pa, and then gradually decreases. And it can be seen that the vacuum degree near 133Pa showing the maximum deposition rate is not very sensitive to the vacuum degree as shown in FIG. This shows that there is a lot of room for vacuum change when operating at any particular vacuum in relation to actual production.

실시예8Example 8

도23은 본 발명에 따른 확산억제수단을 이용할 경우 원료물질의 공급량을 증대시킴으로써 증착속도를 획기적으로 향상시킬 수 있음을 보여주는 그래프이다. 예를 들어 확산억제수단 안쪽으로 운반기체의 도움 없는 순수한 TIP기체를 유입시키는 경우 TIP 입력 유량의 증가에 비례해서 TiO2의 증착속도가 증가하는 것을 볼 수 있다. 특히, 운반기체의 도움 없이 TIP를 유입하는 것은 그 유입량을 증가시키는 것이 매우 용이하므로 높은 증착속도를 원할 때에 효과적으로 적용될 수 있다.FIG. 23 is a graph showing that when the diffusion suppressing means according to the present invention is used, the deposition rate can be significantly improved by increasing the supply amount of raw materials. For example, when a pure TIP gas without a carrier gas is introduced into the diffusion inhibiting means, the deposition rate of TiO 2 increases in proportion to the increase in the TIP input flow rate. In particular, the introduction of TIP without the aid of a carrier gas is very easy to increase its inflow rate and can be effectively applied when a high deposition rate is desired.

실시예9Example 9

도24는 실시예1의 장치를 이용하여 맨(bare) 실리콘 위에 증착한 TIO2층의 전자현미경 사진이다. 반응실의 진공도는 133Pa이었으며 증착두께는 약8㎛로서 증착속도는 20㎛/hr이었다. 이 결과는 본 발명의 가장 큰 특징인 높은 증착속도를 잘 보여주고 있다.FIG. 24 is an electron micrograph of a TIO 2 layer deposited on bare silicon using the apparatus of Example 1. FIG. The vacuum degree of the reaction chamber was 133 Pa, the deposition thickness was about 8 μm, and the deposition rate was 20 μm / hr. This result shows the high deposition rate which is the biggest feature of the present invention.

그리고 도25는 실시예1의 장치를 이용하여 TiO2+ZrO2층을 실리콘 나이트라이드가 미리 얇게 입혀진 웨이퍼 위에 증착하고, 이후 전극인 Ni을 별도의 물리적 증착방법으로 형성하고 이 전극층 위에 실시예 1의 방법으로 PZT층을 증착한 것을 보여주는 전자현미경 사진이다. 이 사진에서 볼 때 TiO2+ZrO2층의 두께는 약5㎛이며, PZT층의 두께는 약3㎛이었다.FIG. 25 shows that the TiO 2 + ZrO 2 layer is deposited on a thin wafer of silicon nitride pre-coated using the apparatus of Example 1, and then an electrode Ni is formed by a separate physical vapor deposition method. Electron micrograph showing the deposition of the PZT layer by the method of. In this photograph, the thickness of the TiO 2 + ZrO 2 layer was about 5 μm, and the thickness of the PZT layer was about 3 μm.

이러한 높은 증착속도 특성을 활용하면, 본 발명은 초소형정밀기계시스템(MEMS, Micro-Eletro Mechanical System)에서 두꺼운 막을 필요로 하는 각종 액츄에이터, 센서 등에서 탄성기판, 구동체, 감지체 구조물 제작에 널리 활용될 수 있다. 예를 들면, 잉크젯 프린터헤드 제작에 있어서 탄성체 및 PZT 등의 압전구동체를 라미네이팅 방법이 아닌 증착의 방법으로 증착할 수 있게 되며, 그 두께에 있어서도 기존의 스퍼터링, 솔젤, MOCVD 방법으로는 구현하기 힘든 3㎛이상의 막을 증착할 수 있을 뿐만 아니라 기존의 스크린 프린팅, 그린쉬트(green sheet)방법으로는 구현하기 힘든 10㎛이하의 막을 형성할 수 있다는 뚜렷한 장점이 있는 것이다.By utilizing such high deposition rate characteristics, the present invention can be widely used in the manufacture of elastic substrates, actuators, and sensor structures in various actuators and sensors requiring thick films in micro-electromechanical systems (MEMS). Can be. For example, in the manufacture of inkjet printheads, piezoelectric bodies such as elastomers and PZTs can be deposited by deposition rather than laminating, and even in the thickness thereof, it is difficult to realize sputtering, sol-gel, and MOCVD methods. In addition to the deposition of a film of 3㎛ or more, there is a distinct advantage that can form a film of 10㎛ or less difficult to implement by conventional screen printing, green sheet (green sheet) method.

실시예10Example 10

도26은 실시예1의 장치를 이용하여 맨(bare) 실리콘 위에 증착한 PZT층의 전자현미경 사진이다. 반응실의 진공도는 200Pa이었으며 증착두께는 약6㎛로서 증착속도는 6㎛/hr이었다. 이 결과는 증착에 의해 얻은 PZT 막의 두께로 가장 두꺼운 범위에 속하는 것을 보여준다.FIG. 26 is an electron micrograph of a PZT layer deposited on bare silicon using the apparatus of Example 1. FIG. The vacuum degree of the reaction chamber was 200 Pa, the deposition thickness was about 6 μm, and the deposition rate was 6 μm / hr. This result shows that the thickness of the PZT film obtained by vapor deposition is in the thickest range.

실시예11Example 11

도27은 본 발명의 다른 실시예로서, 도10에 도시되어 있는 혼합부를 갖지 않는 확산억제수단을 이용한 증착 결과를 보여주는 그래프이다. 본 실시예에서 확산억제수단의 총높이는 300mm이고 나머지 조건은 실시예1의 경우와 동일하였다. 도면에서 보듯이 증착속도는 상당히 증가하였으나 증착 균일도가 다소 떨어지는 것을 볼 수 있다. 이것은 확산억제수단의 길이를 충분히 길게 하여 원료물질의 농도 등고선을 평평하게 하는 것이 증착 균일도 확보에 유리하다는 것을 의미한다. 따라서 확산억제수단의 길이는 시스템의 구조적인 효율성과 증착 균일도의 만족이라는 두 가지 관점에서 신중히 결정되어야 할 것이다.FIG. 27 is a graph showing deposition results using diffusion suppressing means without the mixing portion shown in FIG. 10 as another embodiment of the present invention. In this embodiment, the total height of the diffusion suppressing means is 300 mm and the remaining conditions are the same as in Example 1. As can be seen from the figure, the deposition rate increased considerably, but the deposition uniformity was somewhat decreased. This means that the length of the diffusion suppressing means is sufficiently long to flatten the concentration contour of the raw material, which is advantageous for securing the deposition uniformity. Therefore, the length of the diffusion suppression means must be carefully determined from two points of view: the structural efficiency of the system and the satisfaction of the deposition uniformity.

이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명은 확산억제가스를 반응실 내로 주입하여 원료물질을 막 증착이 이루어지는 반응실의 가운데 쪽으로 가둘 수 있는 확산억제흐름(가둠흐름)을 형성함으로써 종래의 화학기상 장치와 비교하여 원료물질의 사용량을 늘리지 않으면서도 실질적으로 원료물질의 농도를 증대시켜 증착속도를 향상시킬 뿐만 아니라 원료물질이 반응실 내벽에 접촉되지 않아 오염 입자가 생성되지 않는 효과가 있다.As described above, the present invention provides a conventional chemical vapor apparatus by forming a diffusion suppression flow (confinement flow) which injects a diffusion inhibitory gas into the reaction chamber to trap the raw material toward the center of the reaction chamber in which the film is deposited. In comparison, without increasing the amount of the raw material, the concentration of the raw material is substantially increased to increase the deposition rate, and the raw material does not come into contact with the inner wall of the reaction chamber, thereby preventing the generation of contaminated particles.

또한 본 발명은 반응실 내에 서셉터를 감쌀 수 있는 형태이며 확산억제가스의 유통이 가능하도록 다수의 관통 구멍이 형성된 확산억제수단을 더 설치하고 확산억제수단의 바깥쪽으로 공급된 확산억제가스가 확산억제수단의 안쪽으로 일부 유입되도록 그 유량 또는 확산속도를 조절하여 원료물질과 확산억제가스의 상호확산억제 작용을 보강하는 동시에 확산억제수단의 표면으로부터 오염 입자가 발생되는 것을 방지하는 효과가 있다.In addition, the present invention is a form that can wrap the susceptor in the reaction chamber and further provided with a diffusion suppression means formed with a plurality of through holes to enable the distribution of the diffusion suppression gas and the diffusion suppression gas supplied to the outside of the diffusion suppression means diffusion suppression The flow rate or diffusion rate is adjusted to be partially introduced into the means to reinforce the interdiffusion suppression action of the raw material and the diffusion suppression gas and to prevent the generation of contaminant particles from the surface of the diffusion suppression means.

본 발명은 또한 반응실 내에 온도차에 의한 자연 대류를 방지하고 원료물질의 혼합 및 확산을 신속하고 원활하게 유도하는 확산억제수단을 설치함으로써 공정의 반복성 및 재현성을 높이고 증착 균일도가 향상되는 효과가 있다.The present invention also has the effect of increasing the repeatability and reproducibility of the process by improving the repeatability and reproducibility of the process by preventing the natural convection caused by the temperature difference in the reaction chamber and inducing the mixing and diffusion of the raw material quickly and smoothly.

본 발명은 종래 기술에 따른 화학기상증착 장치에 비해 원료물질의 손실 없이 막이 증착되는 반응실 가운데 쪽의 원료물질 농도를 현저히 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라 고농도의 원료물질 주입에 따른 오염 입자의 생성을 완전히 차단할 수 있으므로 초소형 정밀기계시스템(MEMS) 등에서 필요로 하는 3㎛이상의 두꺼운 막을 효과적으로 증착할 수 있게 된다.The present invention can significantly increase the concentration of the raw material in the center of the reaction chamber in which the film is deposited without loss of the raw material compared to the chemical vapor deposition apparatus according to the prior art, as well as completely eliminate the generation of contaminated particles due to the injection of the high concentration of the raw material. Since it can be blocked, it is possible to effectively deposit a thick film of 3㎛ or more required in micro precision mechanical systems (MEMS).

Claims (18)

반응실 내부로 주입되는 가스상의 원료물질을 열이나 플라즈마로 분해한 후 화학반응시켜 기판 또는 증착대상물에 소정 두께의 막을 증착하는 화학기상증착 방법에 있어서,In the chemical vapor deposition method in which a gaseous raw material injected into the reaction chamber is decomposed into heat or plasma and then chemically reacted to deposit a film having a predetermined thickness on a substrate or a deposition target. 상기 기판 또는 층착대상물이 안착된 반응실에 스스로 분해되지 않으며 부산물을 만들지도 않는 확산억제가스를 주입하는 확산억제가스 주입단계와,A diffusion inhibitory gas injection step of injecting a diffusion inhibitory gas which does not decompose itself and does not make a byproduct in the reaction chamber in which the substrate or the layered object is seated; 상기 기판이나 증착대상물에 막을 형성하는 가스상의 원료물질을 상기 반응실 가운데로 주입하여 상기 확산억제가스와 가스상 원료물질의 상호 확산 억제작용으로 원료물질을 반응실의 가운데에 가두어 실질적으로 막 증착이 이루어지는 반응실 가운데쪽의 원료물질 농도를 증대시켜 막증착속도를 향상시키는 원료물질 주입단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 화학기상증착방법.A gaseous raw material forming a film on the substrate or the deposition target is injected into the reaction chamber, whereby the raw material is confined in the center of the reaction chamber to substantially diffuse the diffusion inhibitory gas and the gaseous raw material. Chemical vapor deposition method comprising the step of injecting the raw material to increase the film deposition rate by increasing the concentration of the raw material in the center of the reaction chamber. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 원료물질은 막 형성에 직접 관여하는 주원료물과 단지 주원료물을 운반하거나 기화시키거나 희석시키는 보조원료물의 혼합물인 것을 특징으로 하는 화학기상증착 방법.Wherein said raw material is a mixture of a main raw material directly involved in film formation and an auxiliary raw material which carries, vaporizes or dilutes only the main raw material. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 원료물질은 운반기체가 필요 없는 순수 증기상태의 주원료물로만 이루어진 것을 특징으로 하는 화학기상증착 방법.The raw material is a chemical vapor deposition method, characterized in that consisting of only the main raw material in the pure steam state does not require a carrier gas. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 확산억제가스는 Ar, N2, He, H2,O2중 어느 하나 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 화학기상증착 방법.The diffusion inhibiting gas is any one of Ar, N 2 , He, H 2, O 2 or a mixture thereof. 반응실 내부로 주입되는 가스상의 원료물질을 열이나 플라즈마로 분해한 후 화학반응시켜 기판 또는 증착대상물에 소정 두께의 막을 증착하는 화학기상증착 방법에 있어서,In the chemical vapor deposition method in which a gaseous raw material injected into the reaction chamber is decomposed into heat or plasma and then chemically reacted to deposit a film having a predetermined thickness on a substrate or a deposition target. 상기 반응실 내부로 주입되는 확산억제가스와 가스상 원료물질의 상호 확산억제작용에 의해서 상기 기판 또는 증착대상물을 감싸도록 형성되는 경계면을 보호할 수 있도록 상기 반응실의 가운데쪽에 설치되며 확산억제가스가 유입되는 다수의 관통 구멍이 형성된 확산억제수단을 설치하는 단계와;The diffusion inhibitory gas is installed at the center of the reaction chamber to protect the interface formed to surround the substrate or the deposition target by the mutual diffusion inhibition of the diffusion inhibitory gas and the gaseous raw material injected into the reaction chamber. Installing diffusion suppression means having a plurality of through holes formed therein; 상기 확산억제수단의 내부로 향하는 확산억제흐름을 형성하기 위하여 상기 확산억제수단의 외부로 자체적으로는 분해되거나 부산물을 만들기 않는 확산억제가스를 공급하는 단계와;Supplying a diffusion suppression gas that does not decompose itself or make byproducts outside of the diffusion suppression means to form a diffusion suppression flow directed toward the interior of the diffusion suppression means; 상기 확산억제수단의 내부에 막 형성에 관여하는 원료물질을 공급하는 단계를 포함하여 구성함으로써;And supplying a raw material involved in film formation to the inside of the diffusion suppression means; 상기 확산억제가스와 원료물질의 상호 확산 억제작용으로 가스상의 원료물질을 상기 확산억제수단의 안쪽에 가두어 막 증착이 실질적으로 일어나는 반응실 가운데쪽의 원료물질 농도를 증대시켜서 막증착속도를 향상시키는 것을 특징으로 하는 화학기상증착 방법.In order to increase the deposition rate by increasing the concentration of the raw material in the center of the reaction chamber where the gaseous raw material is confined inside the diffusion suppressing means by the mutual diffusion suppressing action of the diffusion suppressing gas and the raw material. Chemical vapor deposition method characterized by. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 확산억제수단은 표면에 다수의 관통 구멍이 형성되어 확산억제수단의 외부로 공급된 확산억제가스가 상기 관통 구멍을 통해 확산억제수단의 내부로 유입되어 원료물질이 외부로 확산되는 것을 방지함과 아울러 원료물질이 확산억제수단에 접촉되는 것을 방지하는 확산억제가스흐름(가둠흐름)을 형성하는 것을 특징으로 하는 화학기상증착 방법.The diffusion suppression means has a plurality of through holes formed on the surface to prevent the diffusion suppression gas supplied to the outside of the diffusion suppression means from flowing into the diffusion suppression means through the through holes to prevent the spread of raw materials to the outside. And forming a diffusion suppression gas flow (confinement flow) that prevents the raw material from contacting the diffusion suppression means. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 확산억제수단의 외부로 유입되는 확산억제가스의 유량을 확산억제수단의 내부로 유입되는 원료물질의 유량보다 항상 크게 하여 확산억제가스흐름(가둠흐름)의 방향이 확산억제수단의 바깥쪽에서 안쪽으로 향하도록 함으로써 원료물질이 확산억제수단에 닿지 않게 하는 것을 특징으로 하는 화학기상증착 방법.The flow rate of the diffusion suppression gas flowing out of the diffusion suppression means is always greater than the flow rate of the raw material flowing into the diffusion suppression means so that the direction of the diffusion suppression gas flow (confinement flow) is inward from the outside of the diffusion suppression means. And vaporizing the raw material so as not to contact the diffusion inhibiting means. 외부와 격리되어 진공상태를 유지하는 반응실 내에 위치되며 기판이나 증착대상물이 안착되어 그 위에서 막 증착이 일어나는 서셉터를 포함하여 구성된 화학기상증착 장치에 있어서,In the chemical vapor deposition apparatus comprising a susceptor located in the reaction chamber is isolated from the outside to maintain a vacuum state, the substrate or the deposition object is seated, the film deposition occurs thereon, 상기 서셉터의 상부를 전부 또는 부분적으로 감쌀 수 있도록 설치되며 가스상 원료물질을 공급하는 하나 이상의 원료물질 주입구가 설치되고 그 표면에는 확산억제가스가 유입되는 다수의 관통 구멍이 형성된 확산억제수단과;A diffusion suppression means installed to completely or partially cover the upper part of the susceptor and having at least one raw material inlet for supplying a gaseous raw material and having a plurality of through holes through which a diffusion inhibitor gas is introduced; 상기 확산억제수단의 바깥쪽으로 확산억제가스를 공급할 수 있도록 반응실의 일측에 설치된 확산억제가스 주입구와;A diffusion suppression gas injection port provided at one side of the reaction chamber to supply the diffusion suppression gas to the outside of the diffusion suppression means; 상기 반응실에서 발생된 배기가스를 배출시키는 배기가스 배기구를 포함하여 구성되어;An exhaust gas exhaust port for exhausting exhaust gas generated in the reaction chamber; 상기 확산억제가스와 가스상 원료물질의 상호 확산 억제작용으로 원료물질을 반응실의 가운데쪽에 가두어 실질적으로 막 증착이 일어나는 상기 서셉터 상부의 원료물질 농도를 증대시키는 것을 특징으로 하는 화학기상증착 장치.Chemical vapor deposition apparatus characterized in that to increase the concentration of the raw material in the upper part of the susceptor to substantially deposit the film by trapping the raw material in the center of the reaction chamber by the mutual diffusion suppression action of the diffusion inhibitor gas and the gaseous raw material. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 확산억제수단은 상기 원료물질 주입구를 통해 주입된 원료물질이 혼합되어 하강할 수 있는 형태를 가지는 혼합부와, 하강되는 원료물질이 수평방향으로 확산될 수 있도록 경사관부로 이루어진 확산부 및 상기 확산부를 통해 확산된 원료물질의 농도 등고선이 평평해지도록 충분한 길이를 갖는 수직관부로 이루어진 증착부가 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 화학기상증착 장치.The diffusion suppression means is a diffusion portion consisting of a mixing portion having a form that can be lowered by mixing the raw material injected through the raw material injection hole, and the inclined tube portion so that the falling raw material can be spread in the horizontal direction and the diffusion Chemical vapor deposition apparatus characterized in that the deposition portion consisting of a vertical pipe portion having a sufficient length so that the concentration contour of the raw material diffused through the portion is flat. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 원료물질 주입구는 미리 혼합되거나 분리된 주원료물과 보조원료물을 수직방향으로 주입하도록 설치된 하나 이상의 튜브형 원료물질 주입구인 것을 특징으로 하는 화학기상증착 장치.The raw material injection port is a chemical vapor deposition apparatus, characterized in that at least one tube-type raw material injection port is installed to inject the pre-mixed or separated main raw material and auxiliary raw material in the vertical direction. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 원료물질 주입구는 혼합되거나 분리된 다수의 원료물질을 접선방향으로 주입할 수 있도록 설치된 하나 이상의 튜브형 원료물질 주입구인 것을 특징으로 하는 화학기상증착 장치.The raw material injection hole is a chemical vapor deposition apparatus, characterized in that at least one tube-type raw material injection port is installed so as to inject a plurality of mixed or separated raw materials in a tangential direction. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 서셉터의 윗면을 확산억제수단의 밑바닥 면으로부터 일정한 거리만큼 떨어뜨려서 확산억제수단의 내부에 위치시키는 것을 특징으로 하는 화학기상증착 장치.And a top surface of the susceptor separated from the bottom surface of the diffusion suppressing means by a predetermined distance and positioned inside the diffusion suppressing means. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 배기구는 확산억제수단과 서셉터 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 화학기상증착 장치.The exhaust gas is a chemical vapor deposition apparatus, characterized in that formed between the diffusion suppression means and the susceptor. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 확산억제수단은 상기 혼합된 원료물질이 수평방향으로 확산될 수 있도록 경사관부로 이루어진 확산부 및 상기 확산부를 통해 확산된 원료물질의 농도 등고선이 평평해지도록 충분한 길이를 갖는 수직관부로 이루어진 증착부가 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 화학기상증착 장치.The diffusion suppression means includes a diffusion portion consisting of an inclined tube portion and a vertical tube portion having a length sufficient to flatten the concentration contour of the raw material diffused through the diffusion portion so that the mixed raw material can be spread in a horizontal direction. Chemical vapor deposition apparatus, characterized in that formed integrally. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 확산억제수단은 상기 혼합된 원료물질이 확산부를 통해 확산된 원료물질의 농도 등고선이 평평해지도록 충분한 길이를 갖는 수직관부로 이루어진 증착부가 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 화학기상증착 장치.Wherein the diffusion suppressing means is a chemical vapor deposition apparatus, characterized in that the vapor deposition unit consisting of a vertical pipe portion having a sufficient length so that the concentration contour of the raw material diffused through the diffusion portion of the mixed raw material is formed integrally. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 확산억제수단은 낮은 높이의 돔형 확산부로 이루어진 것을 특징으로 하는 화학기상증착 장치.The diffusion suppressing means is a chemical vapor deposition apparatus, characterized in that consisting of a low height dome-shaped diffusion. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 확산억제수단의 상부에는 샤워헤드 또는 다수의 원료통로가 형성되어 원료물질을 넓은 넘위에 걸쳐 균등하게 공급하여 신속히 확산시키는 것을 특징으로 하는 화학기상증착 장치.A chemical vapor deposition apparatus, characterized in that the upper portion of the diffusion suppressing means is provided with a shower head or a plurality of raw material passages to supply the raw materials evenly over a wide range and to diffuse rapidly. 삭제delete
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