KR100982987B1 - 화학 기상 증착 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치는, 피증착체에 증착이 이루어지는 반응로가 마련되는 챔버; 상기 반응로로 제1가스를 실질적으로 수평방향으로 분사되도록 하는 복수개의 가스관을 구비하는 제1공급부재; 상기 가스관이 관통하는 소정 크기의 홀을 구비하는 제2공급부재; 및 상기 가스관과 상기 홀 사이에 마련되어 상기 반응로로 제2가스가 실질적으로 수평방향으로 공급되도록 하는 공급유로를 포함한다.

Description

화학 기상 증착 장치{APPARATUS FOR CHEMICAL VAPOR DEPOSITION}
본 발명은 화학 기상 증착 장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는 반응가스의 분사구조를 개선한 화학 기상 증착 장치에 관한 것이다.
일반적으로 화학 기상 증착(CVD: Chemical Vapor Deposition)은 반응 챔버내로 공급된 반응가스가 가열된 웨이퍼의 상부표면에서 화학반응을 통하여 박막을 성장시키는 것이다. 이러한 박막 성장법은 액상 성장법에 비해서 성장시킨 결정의 품질이 뛰어나지만, 결정의 성장 속도가 상대적으로 느린 단점이 있다. 이것을 극복하기 위해 한 번의 성장 싸이클에서 여러 장의 기판상에 동시에 성장을 실행하는 방법이 널리 채택되고 있다.
일반적인 화학 기상 증착 장치는 소정 크기의 내부공간을 갖는 반응 챔버와, 그 내부공간에 설치되어 증착 대상물인 웨이퍼를 탑재하는 서셉터와, 상기 서셉터와 인접하도록 구비되어 소정의 열을 가하는 가열수단, 그리고 상기 반응 챔버 내부로 반응가스를 분사하여 웨이퍼에 증착이 이루어지도록 하는 가스공급부를 포함하여 구성된다.
화학 기상 증착에 필요한 반응가스는 다양한 종류의 가스가 혼합된 가스로서 일부 가스들은 혼합된 상태에서 반응 챔버로 공급되기 전에 화학 반응을 일으키는 경우도 있어, 다양한 가스들을 혼합하여 반응가스를 한꺼번에 반응 챔버로 공급하는 것이 바람직하지 못한 결과를 초래하는 경우가 있다.
따라서 위와 같은 경우 반응 챔버로 공급되는 반응가스를 둘 이상으로 나누어서 각각 별도로 반응 챔버로 공급되도록 하여 반응 챔버 내부에서 서로 섞이도록 하는 것이 바람직하다.
그러나, 종래에는 이와 같이 별도로 나누어진 가스들을 각각 격리된 채로 반응 챔버 내부로 공급하기 위해서 각각 별도의 가스 공급 구조를 갖추어야 하므로, 한번에 공급할 수 있는 반응가스의 양이 매우 한정되고 또 각각 별도로 공급되는 반응가스들이 서로 혼합되기가 매우 어려운 문제점이 있었다.
본 발명은 반응가스가 미리 반응하지 않도록 별도로 나누어진 가스들이 각각 별도로 공급됨에 따른 공간상의 제약을 극복하여 별도의 가스들을 한번에 많이 공급할 수 있도록 하고 또 각각 공급되는 가스들이 챔버 내에서 빠르게 섞일 수 있도록 하여 증착의 신뢰성을 높일 수 있도록 하는 화학 기상 증착 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치는, 피증착체에 증착이 이루어지는 반응로가 마련되는 챔버; 상기 반응로로 제1가스를 실질적으로 수평방향으로 분사되도록 하는 복수개의 가스관을 구비하는 제1공급부재; 상기 가스관이 관통하는 소정 크기의 홀을 구비하는 제2공급부재; 및 상기 가스관과 상기 홀 사이에 마련되어 상기 반응로로 제2가스가 실질적으로 수평방향으로 공급되도록 하는 공급유로를 포함한다.
또한, 상기 제1공급부재와 상기 제2공급부재는 상기 반응로의 외측부에 구비되고, 상기 반응로의 중심부에 마련되어 반응가스가 배출되도록 하는 배출구를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 챔버의 측단부와 그 안쪽으로 소정 간격 이격되어 구비되는 상기 제1공급부재와의 사이에 마련되는 제1가스실을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1공급부재와 그 안쪽으로 소정 간격 이격되어 구비되는 상기 제2공급부재와의 사이에 마련되는 제2가스실을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1가스실과 상기 제2가스실은 상기 제1공급부재에 의해 서로 격리되도록 한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 공급유로는, 상기 홀의 내면과 상기 가스관의 외면 사이에 형성되는 소정 크기의 간격에 의해 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1공급부재 및 상기 제2공급부재 사이에 구비되어 상기 제2공급부재와의 사이에 제2가스실을 형성하고 상기 제1공급부재와의 사이에 제3가스실을 형성하는 제3공급부재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제3공급부재는, 상기 가스관이 삽입되도록 중공되어 구비되며, 상기 제3가스실과 상기 반응로가 연통되도록 하여 제3가스실의 제3가스가 상기 반응로로 공급되도록 하는 복수개의 공급관을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 공급유로는, 상기 홀과 상기 공급관 사이에 마련되어 상기 제2가스실의 제2가스가 공급되도록 하는 제1공급유로와, 상기 공급관과 상기 가스관 사이에 마련되어 상기 제3가스실의 제3가스가 공급되도록 하는 제2공급유로를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1공급유로는 상기 홀의 내면과 상기 공급관의 외면 사이에 형성되는 소정 크기의 간격에 의해 형성되며, 상기 제2공급유로는 상기 공급관의 내면과 상기 가스관의 외면 사이에 형성되는 소정 크기의 간격에 의해 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1공급부재와 상기 제2공급부재는 상기 반응로의 중심부 쪽에 구비되고, 상기 반응로의 외측부에 마련되어 반응가스가 배출되도록 하는 복수개의 배출홀을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1공급부재의 내측에 마련되는 제1가스실을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1공급부재를 소정 간격 이격되어 둘러싸도록 구비되는 상기 제2공급부재에 의해 마련되는 제2가스실을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1가스실과 상기 제2가스실은 상기 제1공급부재에 의해 서로 격리되도록 한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 공급유로는, 상기 홀의 내면과 상기 가스관의 외면 사이에 형성되는 소정 크기의 간격에 의해 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1공급부재 및 상기 제2공급부재 사이에 구비되어 상기 제2공급부재와의 사이에 제2가스실을 형성하고 상기 제1공급부재와의 사이에 제3가스실을 형성하는 제3공급부재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제3공급부재는, 상기 가스관이 삽입되도록 중공되어 구비되며, 상기 제3가스실과 상기 반응로가 연통되도록 하여 제3가스실의 제3가스가 상기 반응로로 공급되도록 하는 복수개의 공급관을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 공급유로는, 상기 홀과 상기 공급관 사이에 마련되어 상기 제2가스실의 제2가스가 공급되도록 하는 제1공급유로와, 상기 공급관과 상기 가스관 사이에 마련되어 상기 제3가스실의 제3가스가 공급되도록 하는 제2공급유로를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1공급유로는 상기 홀의 내면과 상기 공급관의 외면 사이에 형 성되는 소정 크기의 간격에 의해 형성되며, 상기 제2공급유로는 상기 공급관의 내면과 상기 가스관의 외면 사이에 형성되는 소정 크기의 간격에 의해 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1가스실과 연통되며 상기 제1가스실로 제1가스가 도입되도록 하는 제1유입부와, 상기 제1유입부를 소정 간격을 이루며 둘러싸도록 구비되며, 상기 제1유입부와의 사이의 간격을 통해 상기 제2가스실로 제2가스가 도입되도록 하는 제2유입부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1유입부는 상기 제1공급부재와 일체로 이루어지고, 상기 제2유입부는 상기 제2공급부재와 일체로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1가스실과 연통되며 상기 제1가스실로 제1가스가 도입되도록 하는 제1유입부와, 상기 제1유입부를 소정 간격을 이루며 둘러싸도록 구비되며, 상기 제2가스실과 연통되어 상기 제2가스실로 제2가스가 도입되도록 하는 제2유입부와, 상기 제2유입부와 소정 간격을 이루며 삽입되고 상기 제1유입부를 소정 간격을 이루며 둘러싸도록 구비되며, 상기 제1유입부와의 사이의 간격을 통해 상기 제3가스실로 제3가스가 도입되도록 하는 제3유입부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1유입부는 상기 제1공급부재와 일체로 이루어지고, 상기 제2유입부는 상기 제2공급부재와 일체로 이루어지며, 상기 제3유입부는 상기 제3공급부재와 일체로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 챔버의 내부에서 상기 피증착체를 수용하도록 구비되는 서셉터를 더 포함하고, 상기 제1가스실을 관통하여 상기 서셉터를 회전시키는 회전축을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 화학 기상 증착 장치는 별도로 나누어진 각각의 가스들이 서로 격리된 채 챔버 내부로 공급되도록 하면서도 장치의 공간상 제약을 극복하여 별도의 가스들을 한번에 많이 공급할 수 있도록 할 수 있고 또 각각 공급되는 가스들이 챔버 내에서 빠르게 섞일 수 있도록 하여 증착의 신뢰성을 높일 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 화학 기상 증착 장치의 실시예에 관하여 도면을 참조하여 좀 더 구체적으로 설명한다.
먼저 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치의 전반적인 구조에 관하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치에 관하여 나타낸 측단면 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치는 반응로(20)가 구비되는 챔버(10), 상기 반응로(20) 내부에 구비되는 서셉터(11)와 상기 서셉터(11) 상에 수용되는 피증착체(12), 그리고 상기 서셉터(11)의 하부에 구비되는 가열수단(13)을 구비한다.
상기 챔버(10) 내부에 마련되는 반응로(20)는 그 내부로 유입되는 반응가스와 피증착체(12) 사이의 화학적 기상 반응이 이루어지도록 소정 크기의 내부공간을 제공하며, 내부면에는 고온 분위기를 견딜 수 있도록 단열재가 구비될 수도 있다.
상기 서셉터(11)는 피증착체(12)가 탑재되는 포켓을 상부면에 적어도 하나 이상 구비하여 상기 반응로(20)에 배치되는 지지구조물이다.
상기 서셉터(11)는 그라파이트(graphite)를 소재로 하여 실질적으로 원반형태로 구비되며, 하부면의 중심부에는 도시되지는 아니하였으나 구동모터와 회전축이 결합되어 있어 소정의 속도로 회전 가능하도록 구비된다.
상기 가열수단(13)은 서셉터(11)와 인접하여 배치되며 상기 서셉터(11) 쪽으로 열을 제공하여 피증착체(12)를 가열한다. 이러한 가열수단(130)은 전기히터, 고주파유도, 적외선방사, 레이저 등 가능한 모든 수단을 포함한다.
그리고 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치는 상기 반응로(20)의 외측부에 구비되어 상기 반응로(20)로 제1가스와 제2가스가 각각 분사되도록 하는 제1공급부재(31)와 제2공급부재(32)가 구비된다.
상기 챔버(10)의 측단부로부터 안쪽으로 제1가스실(41)과 제2가스실(42)이 각각 마련되는데, 상기 제1가스실(41)은 챔버(10)의 측단부와 상기 제1공급부재(31) 사이에 마련되고, 상기 제2가스실(42)은 상기 제1공급부재(31)와 제2공급부재(32) 사이에 마련된다.
즉 챔버(10)의 측단부로부터 안쪽으로 제1공급부재(31)와 제2공급부재(32)가 소정의 간격으로 세로방향으로 각각 제1가스실(41)과 제2가스실(42)을 구획한다.
도 1에 도시된 바와 같이 제1공급부재(31) 및 제2공급부재(32)는 각각 반응로(20)를 따라 원주 방향으로 연속적으로 구비됨이 바람직하다.
그리고 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치는 상기 제1가스 실(41)로의 제1가스의 도입을 안내하는 제1유입부(51)와 제2가스실(42)로의 제2가스의 도입을 안내하는 제2유입부(52)를 각각 구비한다.
상기 제1가스실(41)로 도입되는 제1가스와 상기 제2가스실(42)로 도입되는 제2가스는 서로 다른 종류의 가스를 포함하도록 (부분적으로 동일한 종류의 가스를 포함할 수도 있다) 함이 바람직하다.
그리고 상기 제1유입부(51)는 하나만 구비되는 경우도 가능하고, 둘 이상 구비되는 경우도 가능하다. 즉 둘 이상의 제1유입부(51)가 일정한 간격으로 구비되어 상기 제1가스실(41)로 동시에 제1가스를 도입함으로써 반응로(20)로의 가스 유입도 좀 더 균일하게 할 수 있게 된다.
제2유입부(52)도 상기 제1유입부(51)와 마찬가지로 하나 또는 둘 이상 구비되며 둘 이상 구비되는 경우, 제2가스가 좀 더 균일하게 반응로(20) 내부로 유입될 수 있도록 할 수 있다.
한편, 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치는 반응로(20)의 중심부에 반응가스가 배출되도록 배출구(14)가 마련되고 상기 배출구(14)를 통해 가스가 배출되도록 배출관(15)이 구비된다.
따라서 도 1에 도시된 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치는 반응가스가 구심(Centripetal) 방향으로 분사되어 중심부에 있는 배출구(14)를 통해 배출되는 구조이다.
한편, 도 2를 참조하여 도 1에 도시된 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치의 주요 특징부에 관하여 좀 더 구체적으로 설명한다. 도 2는 도 1에 도시된 A부분을 좀 더 확대하여 나타낸 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치의 제1공급부재(31)는 제1가스실(41)과 반응로(20)를 연통시키는 가스관(31a)을 복수개 구비한다.
상기 가스관(31a)은 제1공급부재(31)에 일체로 형성될 수도 있고 가스관(31a)만 별도로 제작되어 제1공급부재(31)에 결합시켜 구비하는 것도 가능하다.
상기 가스관(31a)의 중심에는 가스유로(P1)가 제1가스실(41)과 연통되도록 형성되어 제1가스가 반응로(20)로 유동할 수 있도록 한다.
그리고 제2공급부재(32)는 상기 가스관(31a)이 삽입될 수 있도록 소정 크기의 홀(32a)을 복수개 구비한다. 상기 홀(32a)의 개수는 상기 가스관(31a)의 개수와 실질적으로 동일하게 마련됨이 바람직하다.
상기 홀(32a)은 상기 가스관(31a)의 직경 보다 더 크게 형성되어야 하는데, 도 2에 도시된 바와 같이 홀(32a)의 내면과 가스관(31a)의 외면 사이에 제2가스실(42)과 연통되어 제2가스가 반응로(20)로 유동할 수 있도록 공급유로(P2)가 형성됨이 바람직하다.
그리고 제1가스실(41)과 제2가스실(42)이 서로 실질적으로 격리되도록 하기 위해서 상기 가스관(31a)의 길이는 제2가스실(42)의 폭과 제2공급부재(32)의 홀(32a)의 두께를 합친 길이와 실질적으로 동일하거나 그 보다 더 길게 형성됨이 바람직하다.
또한, 반응로(20)에서 가스관(32a)을 통해 공급되는 제1가스와 공급유로(P2) 를 통해 공급되는 제2가스가 용이하게 혼합되기 위해서 상기 가스관(31a)의 길이는 제2가스실(42)의 폭과 제2공급부재(32)의 홀(32a)의 두께를 합친 길이와 실질적으로 동일한 길이로 형성됨이 바람직하다.
한편, 도 3을 참조하여 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 화학 기상 증착장치에 관하여 설명한다.
본 실시예에서 반응로(20)가 구비되는 챔버(10)와 서셉터(11), 가열수단(13)과 배출구(14) 등의 구조에 관하여는 도 1에 도시된 실시예의 경우와 실질적으로 동일하므로 그에 관한 구체적인 설명은 생략한다.
본 실시예에서는 도 1 및 도 2에 도시된 실시예와 반응가스의 공급구조에 있어서 차이가 있으므로 이에 관하여 도 3을 참조하여 좀 더 구체적으로 설명한다.
도 3에 도시된 바와 같이 반응로(20)의 외측부에 외측으로부터 안쪽으로 제1공급부재(31)와 제2공급부재(32)가 구비되고 그 사이에 제3공급부재(33)가 구비된다.
상기 제1공급부재(31)는 챔버(10)의 측단부를 구획하여 제1가스실(41)을 형성하고, 상기 제1공급부재(31)와 제3공급부재(33) 사이에 제3가스실(43)이 형성되며, 제3공급부재(33)와 제2공급부재(32) 사이에 제2가스실(42)이 형성된다.
상기 제1가스실(41)은 제1유입부(51)와 연결되어 상기 제1유입부(51)를 통해 제1가스가 도입되고, 제2가스실(42)은 제2유입부(52)와 연결되어 상기 제2유입부(52)를 통해 제2가스가 도입되며, 제3가스실(43)은 제3유입부(53)가 연결되어 상기 제3유입부(53)를 통해 제3가스가 도입된다. 상기 제3유입부(53)도 상기 제1유입 부(51) 및 제2유입부(52)와 마찬가지로 하나 또는 둘 이상 구비될 수 있다.
상기 제1가스, 제2가스 및 제3가스는 각각 서로 다른 종류의 가스로 이루어짐이 바람직하며 일부 중복되는 가스 성분을 포함할 수는 있다.
상기 제1공급부재(31)에는 가스관(31a)이 구비되고, 상기 제3공급부재(33)에는 공급관(33a)이 구비되며, 상기 제2공급부재(32)에는 홀(32a)이 구비된다.
상기 가스관(31a)은 제1공급부재(31)에 일체로 또는 결합되어 구비되는 것이 가능하고, 상기 공급관(33a)도 제3공급부재(33)에 일체로 또는 결합되어 구비되는 것이 가능하다.
상기 가스관(31a)은 상기 공급관(33a) 보다 더 작은 직경을 갖는 것이 바람직하며, 상기 가스관(31a)이 상기 공급관(33a)에 삽입되어 그 사이에 소정의 간격이 형성되도록 함이 바람직하다.
그리고 상기 가스관(31a)이 상기 공급관(33a)에 삽입된 채 상기 공급관(33a)은 상기 홀(32a)에 삽입되며, 상기 공급관(33a)의 외면과 상기 홀(32a)의 내면 사이에 소정 크기의 간격이 형성되도록 함이 바람직하다.
여기서 본 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치는 상기 홀(32a)과 공급관(33a) 사이의 간격에 의해 형성되는 제1공급유로(P2)와, 상기 가스관(31a)과 공급관(33a) 사이의 간격에 의해 형성되는 제2공급유로(P3)를 포함한다.
도 3에 도시된 P1은 가스관(31a)을 관통하여 형성되는 가스유로(P1)를 나타낸다.
상기 가스유로(P1)는 제1가스실(41)과 반응로(20)를 연통시켜 제1가스가 반 응로(20)로 유동하도록 하고, 상기 제1공급유로(P2)는 제2가스실(42)과 반응로(20)를 연통시켜 제2가스가 반응로(20)로 유동하도록 하며, 상기 제2공급유로(P3)는 제3가스실(43)과 반응로(20)를 연통시켜 제3가스가 반응로(20)로 유동하도록 한다.
이와 같은 가스유로(P1)와 공급유로(P2, P3)의 형성, 제1가스실(41), 제2가스실(42) 및 제3가스실(43) 사이의 격리, 그리고 각 가스들의 용이한 혼합 등을 위하여, 가스관(31a)의 길이는 제2가스실(42)의 폭과 제3공급부재(33)의 두께, 그리고 제2가스실(42)의 폭과 제2공급부재(32)의 두께를 합친 길이와 실질적으로 동일한 길이로 형성됨이 바람직하고, 상기 공급관(33a)의 길이는 제2가스실(42)의 폭과 제2공급부재(32)의 두께를 합친 길이와 실질적으로 동일한 길이로 형성됨이 바람직하다.
즉 홀(32a)의 반응로(20) 쪽 단부와 공급관(33a)의 반응로(20) 쪽 단부, 그리고 가스관(31a)의 반응로(20) 쪽 단부는 실질적으로 동일한 위치에 있도록 함이 바람직하다.
한편 도 4를 참조하여 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치에 관하여 설명한다. 도 4는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치에 관하여 나타낸 측단면 사시도이다.
도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치는 반응로(20)가 구비되는 챔버(10), 상기 반응로(20) 내부에 구비되는 서셉터(11)와 상기 서셉터(11) 상에 수용되는 피증착체(12), 그리고 상기 서셉터(11)의 하부에 구비되는 가열수단(13)을 구비한다.
그리고 상기 반응로(20)의 중심부에 반응가스의 공급을 위한 제1공급부재(31)와 제2공급부재(32)가 구비된다. 본 실시예에서 제1공급부재(31)는 제2공급부재(32)에 소정의 간격을 이루며 삽입되어 구비된다.
상기 반응로(20)의 중심부로부터 바깥쪽으로 제1가스실(41)과 제2가스실(42)이 각각 마련되는데, 상기 제1가스실(41)은 제1공급부재(31)의 중공된 내부에 마련되고, 상기 제2가스실(42)은 상기 제1공급부재(31)와 제2공급부재(32) 사이의 간격에 마련된다.
즉 반응로(20)의 중심부로부터 바깥쪽으로 제1공급부재(31)와 제2공급부재(32)가 소정의 간격으로 세로방향으로 각각 제1가스실(41)과 제2가스실(42)을 구획한다.
도 4에 도시된 바와 같이 제1공급부재(31) 및 제2공급부재(32)는 반응로(20)의 중심부에 원통형으로 구비됨이 바람직하다.
그리고 상기 제1가스실(41)로의 제1가스의 도입을 안내하는 제1유입부(51)와 제2가스실(42)로의 제2가스의 도입을 안내하는 제2유입부(52)가 각각 구비된다.
여기서 상기 제1유입부(51)는 제1공급부재(31)와 결합되어 구비될 수도 있고 일체로 구비될 수도 있으며, 상기 제2유입부(52)도 제2공급부재(32)와 결합되어 구비될 수도 있고 일체로 구비될 수도 있다.
상기 제1가스실(41)로 도입되는 제1가스와 상기 제2가스실(42)로 도입되는 제2가스는 서로 다른 종류의 가스를 포함하며 일부 중복되는 가스 성분을 포함할 수는 있다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치는 챔버(10)의 측단부에 반응가스가 배출되도록 복수개의 배출홀(16)이 마련된다.
따라서 도 4에 도시된 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치는 반응가스가 원심(Centrifugal) 방향, 즉 방사상으로 분사되어 측단부에 있는 배출홀(16)을 통해 배출되는 구조이다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치는 제1공급부재(31)에 의해 형성되는 제1가스실(41)을 관통하여 서셉터(11)와 결합하는 회전축(60)을 포함하며, 상기 회전축(60)은 서셉터(11)가 회전하도록 회전력을 전달하는 장치이다.
한편, 도 5를 참조하여 도 4에 도시된 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치의 주요 특징부에 관하여 좀 더 구체적으로 설명한다. 도 5는 도 4에 도시된 B부분을 좀 더 확대하여 나타낸 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치의 제1공급부재(31)는 제1가스실(41)과 반응로(20)를 연통시키는 가스관(31a)을 복수개 구비한다.
상기 가스관(31a)은 제1공급부재(31)에 일체로 형성될 수도 있고 가스관(31a)만 별도로 제작되어 제1공급부재(31)에 결합시켜 구비하는 것도 가능하다.
상기 가스관(31a)의 중심에는 가스유로(P1)가 제1가스실(41)과 연통되도록 형성되어 제1가스가 반응로(20)로 유동할 수 있도록 한다.
그리고 제2공급부재(32)는 상기 가스관(31a)이 삽입될 수 있도록 소정 크기의 홀(32a)을 복수개 구비한다. 상기 홀(32a)의 개수는 상기 가스관(31a)의 개수와 실질적으로 동일하게 마련됨이 바람직하다.
상기 홀(32a)은 상기 가스관(31a)의 직경 보다 더 크게 형성되어야 하는데, 도 2에 도시된 바와 같이 홀(32a)의 내면과 가스관(31a)의 외면 사이에 제2가스실(42)과 연통되어 제2가스가 반응로(20)로 유동할 수 있도록 공급유로(P2)가 형성됨이 바람직하다.
그리고 제1가스실(41)과 제2가스실(42)이 서로 실질적으로 격리되도록 하기 위해서 상기 가스관(31a)의 길이는 제2가스실(42)의 폭과 제2공급부재(32)의 홀(32a)의 두께를 합친 길이와 실질적으로 동일하거나 그 보다 더 길게 형성됨이 바람직하다.
또한, 반응로(20)에서 가스관(32a)을 통해 공급되는 제1가스와 공급유로(P2)를 통해 공급되는 제2가스가 용이하게 혼합되기 위해서 상기 가스관(31a)의 길이는 제2가스실(42)의 폭과 제2공급부재(32)의 홀(32a)의 두께를 합친 길이와 실질적으로 동일한 길이로 형성됨이 바람직하다.
한편, 도 6을 참조하여 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 화학 기상 증착장치에 관하여 설명한다.
본 실시예에서 반응로(20)가 구비되는 챔버(10)와 서셉터(11), 가열수단(13)과 배출구(14) 등의 구조에 관하여는 도 4에 도시된 실시예의 경우와 실질적으로 동일하므로 그에 관한 구체적인 설명은 생략한다.
본 실시예에서는 도 4 및 도 5에 도시된 실시예와 반응가스의 공급구조에 있어서 차이가 있으므로 이에 관하여 도 6을 참조하여 좀 더 구체적으로 설명한다.
도 6에 도시된 바와 같이 반응로(20)의 중심부로부터 바깥쪽으로 제1공급부재(31)와 제2공급부재(32)가 구비되고 그 사이에 제3공급부재(33)가 구비된다.
즉 제2공급부재(32)에 제3공급부재(33)가 소정의 간격을 이루며 삽입되고, 상기 제3공급부재(33)에 제1공급부재(31)가 소정의 간격을 이루며 삽입된다.
제1가스실(41)은 제1공급부재(31)의 중공된 내부에 의해 형성되고, 상기 제1공급부재(31)와 제3공급부재(33) 사이에 제3가스실(43)이 형성되며, 제3공급부재(33)와 제2공급부재(32) 사이에 제2가스실(42)이 형성된다.
따라서 제1공급부재(31), 제2공급부재(32), 그리고 제3공급부재(33)는 원통형으로 이루어짐이 바람직한데, 제3공급부재(33)의 직경은 제1공급부재(31)의 직경 보다 크며 그 사이에 제3가스실(43)이 형성될 수 있을 정도의 크기이어야 한다.
그리고 제2공급부재(32)의 직경은 제3공급부재(33)의 직경 보다도 더 커야 하며 제2공급부재(32)와 제3공급부재(33) 사이에 제2가스실(42)이 형성될 수 있을 정도의 크기이어야 한다.
상기 제1가스실(41)은 제1유입부(51)와 연결되어 상기 제1유입부(51)를 통해 제1가스가 도입되고, 제2가스실(42)은 제2유입부(52)와 연결되어 상기 제2유입부(52)를 통해 제2가스가 도입되며, 제3가스실(43)은 제3유입부(53)가 연결되어 상기 제3유입부(53)를 통해 제3가스가 도입된다.
여기서 제1유입부(51), 제2유입부(52) 및 제3유입부(53)는 제1공급부재(31), 제2공급부재(32) 및 제3공급부재(33)와 각각 일체로 형성되거나 각각 결합되어 구비될 수 있다.
상기 제1가스, 제2가스 및 제3가스는 각각 서로 다른 종류의 가스로 이루어짐이 바람직하며 일부 중복되는 가스 성분을 포함할 수는 있다.
한편, 상기 제1공급부재(31)에는 가스관(31a)이 구비되고, 상기 제3공급부재(33)에는 공급관(33a)이 구비되며, 상기 제2공급부재(32)에는 홀(32a)이 구비된다.
상기 가스관(31a)은 제1공급부재(31)에 일체로 또는 결합되어 구비되는 것이 가능하고, 상기 공급관(33a)도 제3공급부재(33)에 일체로 또는 결합되어 구비되는 것이 가능하다.
상기 가스관(31a)은 상기 공급관(33a) 보다 더 작은 직경을 갖는 것이 바람직하며, 상기 가스관(31a)이 상기 공급관(33a)에 삽입되어 그 사이에 소정의 간격이 형성되도록 함이 바람직하다.
그리고 상기 가스관(31a)이 상기 공급관(33a)에 삽입된 채 상기 공급관(33a)은 상기 홀(32a)에 삽입되며, 상기 공급관(33a)의 외면과 상기 홀(32a)의 내면 사이에 소정 크기의 간격이 형성되도록 함이 바람직하다.
여기서 본 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치는 상기 홀(32a)과 공급관(33a) 사이의 간격에 의해 형성되는 제1공급유로(P2)와, 상기 가스관(31a)과 공급관(33a) 사이의 간격에 의해 형성되는 제2공급유로(P3)를 포함한다.
도 6에 도시된 P1은 가스관(31a)을 관통하여 형성되는 가스유로(P1)를 나타 낸다.
상기 가스유로(P1)는 제1가스실(41)과 반응로(20)를 연통시켜 제1가스가 반응로(20)로 유동하도록 하고, 상기 제1공급유로(P2)는 제2가스실(42)과 반응로(20)를 연통시켜 제2가스가 반응로(20)로 유동하도록 하며, 상기 제2공급유로(P3)는 제3가스실(43)과 반응로(20)를 연통시켜 제3가스가 반응로(20)로 유동하도록 한다.
이와 같은 가스유로(P1)와 공급유로(P2, P3)의 형성, 제1가스실(41), 제2가스실(42) 및 제3가스실(43) 사이의 격리, 그리고 각 가스들의 용이한 혼합 등을 위하여, 가스관(31a)의 길이는 제2가스실(42)의 폭과 제3공급부재(33)의 두께, 그리고 제2가스실(42)의 폭과 제2공급부재(32)의 두께를 합친 길이와 실질적으로 동일한 길이로 형성됨이 바람직하고, 상기 공급관(33a)의 길이는 제2가스실(42)의 폭과 제2공급부재(32)의 두께를 합친 길이와 실질적으로 동일한 길이로 형성됨이 바람직하다.
즉 홀(32a)의 반응로(20) 쪽 단부와 공급관(33a)의 반응로(20) 쪽 단부, 그리고 가스관(31a)의 반응로(20) 쪽 단부는 실질적으로 동일한 위치에 있도록 함이 바람직하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치에 관하여 나타낸 측단면 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 A부분을 좀 더 확대하여 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 A부분의 구조에 관하여 다른 구조를 갖는 본 발명의 다른 일 실시예에 관하여 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치에 관하여 나타낸 측단면 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 B부분을 좀 더 확대하여 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 도 4에 도시된 B부분의 구조에 관하여 다른 구조를 갖는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 관하여 나타낸 도면이다.

Claims (26)

  1. 피증착체에 증착이 이루어지는 반응로가 마련되는 챔버;
    상기 반응로로 제1가스를 수평방향으로 분사되도록 하는 복수개의 가스관을 구비하는 제1공급부재;
    상기 가스관이 관통하는 소정 크기의 홀을 구비하는 제2공급부재; 및
    상기 가스관과 상기 홀 사이에 마련되어 상기 반응로로 제2가스가 수평방향으로 공급되도록 하는 공급유로를 포함하는 화학 기상 증착 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1공급부재와 상기 제2공급부재는 상기 반응로의 외측부에 구비되고, 상기 반응로의 중심부에 마련되어 반응가스가 배출되도록 하는 배출구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 챔버의 측단부와 그 안쪽으로 소정 간격 이격되어 구비되는 상기 제1공급부재와의 사이에 마련되는 제1가스실을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1공급부재와 그 안쪽으로 소정 간격 이격되어 구비되는 상기 제2공급부재와의 사이에 마련되는 제2가스실을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1가스실과 상기 제2가스실은 상기 제1공급부재에 의해 서로 격리되도록 한 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1가스실로 제1가스가 도입되도록 하는 적어도 하나의 제1유입부와,
    상기 제2가스실로 제2가스가 도입되도록 하는 적어도 하나의 제2유입부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  7. 제4항에 있어서, 상기 공급유로는,
    상기 홀의 내면과 상기 가스관의 외면 사이에 형성되는 소정 크기의 간격에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  8. 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1공급부재 및 상기 제2공급부재 사이에 구비되어 상기 제2공급부재와의 사이에 제2가스실을 형성하고 상기 제1공급부재와의 사이에 제3가스실을 형성하 는 제3공급부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제3공급부재는,
    상기 가스관이 삽입되도록 중공되어 구비되며, 상기 제3가스실과 상기 반응로가 연통되도록 하여 제3가스실의 제3가스가 상기 반응로로 공급되도록 하는 복수개의 공급관을 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 공급유로는,
    상기 홀과 상기 공급관 사이에 마련되어 상기 제2가스실의 제2가스가 공급되도록 하는 제1공급유로와,
    상기 공급관과 상기 가스관 사이에 마련되어 상기 제3가스실의 제3가스가 공급되도록 하는 제2공급유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1공급유로는 상기 홀의 내면과 상기 공급관의 외면 사이에 형성되는 소정 크기의 간격에 의해 형성되며,
    상기 제2공급유로는 상기 공급관의 내면과 상기 가스관의 외면 사이에 형성되는 소정 크기의 간격에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 제3가스실로 제3가스가 도입되도록 하는 적어도 하나의 제3유입부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제1공급부재와 상기 제2공급부재는 상기 반응로의 중심부 쪽에 구비되고, 상기 반응로의 외측부에 마련되어 반응가스가 배출되도록 하는 복수개의 배출홀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1공급부재의 내측에 마련되는 제1가스실을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1공급부재를 소정 간격 이격되어 둘러싸도록 구비되는 상기 제2공급부재에 의해 마련되는 제2가스실을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1가스실과 상기 제2가스실은 상기 제1공급부재에 의해 서로 격리되도록 한 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  17. 제15항에 있어서, 상기 공급유로는,
    상기 홀의 내면과 상기 가스관의 외면 사이에 형성되는 소정 크기의 간격에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  18. 제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1공급부재 및 상기 제2공급부재 사이에 구비되어 상기 제2공급부재와의 사이에 제2가스실을 형성하고 상기 제1공급부재와의 사이에 제3가스실을 형성하는 제3공급부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 제3공급부재는,
    상기 가스관이 삽입되도록 중공되어 구비되며, 상기 제3가스실과 상기 반응로가 연통되도록 하여 제3가스실의 제3가스가 상기 반응로로 공급되도록 하는 복수개의 공급관을 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  20. 제19항에 있어서, 상기 공급유로는,
    상기 홀과 상기 공급관 사이에 마련되어 상기 제2가스실의 제2가스가 공급되도록 하는 제1공급유로와,
    상기 공급관과 상기 가스관 사이에 마련되어 상기 제3가스실의 제3가스가 공급되도록 하는 제2공급유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 제1공급유로는 상기 홀의 내면과 상기 공급관의 외면 사이에 형성되는 소정 크기의 간격에 의해 형성되며,
    상기 제2공급유로는 상기 공급관의 내면과 상기 가스관의 외면 사이에 형성되는 소정 크기의 간격에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  22. 제15항에 있어서,
    상기 제1가스실과 연통되며 상기 제1가스실로 제1가스가 도입되도록 하는 제1유입부와,
    상기 제1유입부를 소정 간격을 이루며 둘러싸도록 구비되며, 상기 제1유입부와의 사이의 간격을 통해 상기 제2가스실로 제2가스가 도입되도록 하는 제2유입부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 제1유입부는 상기 제1공급부재와 일체로 이루어지고, 상기 제2유입부는 상기 제2공급부재와 일체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  24. 제19항에 있어서,
    상기 제1가스실과 연통되며 상기 제1가스실로 제1가스가 도입되도록 하는 제 1유입부와,
    상기 제1유입부를 소정 간격을 이루며 둘러싸도록 구비되며, 상기 제2가스실과 연통되어 상기 제2가스실로 제2가스가 도입되도록 하는 제2유입부와,
    상기 제2유입부와 소정 간격을 이루며 삽입되고 상기 제1유입부를 소정 간격을 이루며 둘러싸도록 구비되며, 상기 제1유입부와의 사이의 간격을 통해 상기 제3가스실로 제3가스가 도입되도록 하는 제3유입부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 제1유입부는 상기 제1공급부재와 일체로 이루어지고, 상기 제2유입부는 상기 제2공급부재와 일체로 이루어지며, 상기 제3유입부는 상기 제3공급부재와 일체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  26. 제14항에 있어서,
    상기 챔버의 내부에서 상기 피증착체를 수용하도록 구비되는 서셉터를 더 포함하고,
    상기 제1가스실을 관통하여 상기 서셉터를 회전시키는 회전축을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
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