KR100513920B1 - 화학기상증착 반응기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 화학기상증착 반응기에 관한 것으로, 기판 표면의 전영역에 걸쳐 균일하게 박막을 증착할 수 있도록 함을 목적으로 한다.

개시된 본 발명에 따른 화학기상증착 반응기는, 외부와 격리되어 진공상태를 유지하는 반응실(100)과; 상기 반응실의 내부에 회전 가능하게 설치되며 하나 이상의 기판(P)이 안착되는 서셉터(200)(susceptor)와; 그리고, 서로 독립적으로 형성되는 제1/제2가스유로(340,350) 및 상기 각각의 가스유로에 그 입구측이 연통되어 각각 제1가스(G1)와 제2가스(G2)를 상기 서셉터 상에 분사하는 제1/제2가스분사관(370,380)을 구비하여 상기 이종의 가스를 독립적으로 분사하는 분사장치(300);를 포함하고, 상기 서셉터의 중앙부(210)와 대응되는 부분에는 제2가스분사관만 설치되어 상기 서셉터의 중앙부에는 상기 제1 및 제2가스 중 반응을 하지 않는 캐리어 가스인 제2가스만 분사되도록 이루어진다.

Description

화학기상증착 반응기{CHEMICAL VAPOR DEPOSITION UNIT}

본 발명은 화학기상증착 반응기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기판에 박막을 증착하기 위한 이종 가스의 흐름을 원활하게 하여 박막을 전영역에 걸쳐 균일하게 형성할 수 있도록 한 화학기상증착 반응기에 관한 것이다.

일반적으로 반도체는 원자재인 기판에 확산, 사진, 식각, 박막공정을 여러 차례 반복하여 진행하면서 전기회로를 구성하는 과정을 거쳐 제조된다.

상기한 반도체 제조공정 중 박막공정은, 기판에 원하는 막을 원하는 두께로 증착하는 공정을 말하고, 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition), 이온주입, 금속증착 등의 방법이 있다.

화학기상증착의 하나인 유기금속 화학기상증착(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)은, 반응기에 주입된 가스의 열분해와 재반응을 이용하여 가열된 기판 상에 박막을 형성하는 방법으로서, 반응기 내로 Ⅲ족과 암모니아 가스를 주입하여 가스들의 열분해와 화학반응을 통하여 기판 위에 질화물박막을 성장시키는 방법이며, 성장층의 조성, 유지관리가 쉬우며, 가격이 저렴하고, 특성의 정밀제어가 가능하여 많이 사용되고 있다.

도 1에서 보이는 바와 같이, 종래 기술에 따른 화학기상증착 반응기는, 외부와 격리되어 진공상태를 유지하는 반응실(10)과, 반응실(10)의 내부에 설치되며 기판(P)이 안착되는 서셉터(20)(susceptor)와, 서셉터(20)에 안착된 기판(P) 상에 박막을 형성하기 위하여 이종의 가스를 분사하는 가스 분사장치(30)로 이루어진다.

가스 분사장치(30)는 예컨대, 제1가스(G1)를 주입하는 제1가스 분사관(31), 제2가스(G2)를 주입하는 제2가스 분사관(32), 도면 기준 상측에서부터 수평의 분리벽(33,34,35)을 통해 서로 독립된 경로로 형성되는 제1가스유로(36), 제2가스유로(37) 및 냉각수 유로(38)를 포함하여 구성된다.

제1 및 제2가스(G1,G2)가 각각의 유로(36,37)를 따라 주입될 수 있도록 튜브 형태의 제1 및 제2가스 분사관(31,32)은 서로 다른 길이로 이루어지며, 가스 분리벽(33)은 제1 및 제2가스 분사관(31,32)의 입구측 사이에 설치되어 제1 및 제2가스유로(36,37)를 상하로 구획한다.

제1 및 제2가스 분사관(31,32)의 분사구측인 분사면(35a)과 서셉터(20)의 표면은 모두 평면으로 이루어지며, 전영역에 걸쳐 동일한 간격을 유지한다.

냉각수 유로(38)는 제2가스유로(37)의 하부에 배치되어 각각의 가스 분사관(31,32)이 관통된다.

이와 같은 종래 기술에 의하면, 제1 및 제2가스(G1,G2)는 제1분리벽(33)에 의해 구획된 각각의 가스유로(36,37)를 따라 흐르다가 제1 및 제2가스 분사관(31,32)을 통해 서셉터(20)에 의해 회전하는 기판(P)에 분사되며, 이와 동시에, 기판(P)이 가열되어 가스(G1,G2)가 열분해 및 재반응됨에 따라 기판(P) 상에 박막을 형성한다. 한편, 냉각수유로(380)를 따라 흐르는 냉각수에 의해 분사장치(30)의 온도가 조절된다.

상술한 바와 같이, 화학기상증착은 제1 및 제2가스(G1,G2)가 각각 가열되어진 서셉터(20) 위에서 열분해되어 서로 기판(P) 위에서 재반응함으로써 기판(P) 위에 박막을 성장하는 것이기 때문에 가스의 속도, 농도, 온도가 밀접한 관계를 갖고 있다.

또한 박막 성장에 있어서 가스의 흐름은 층류흐름(Laminar flow)이며, 박막의 성장률은 반응가스의 속도가 빠를 수록, 반응가스들의 농도(혼합비)가 클수록 박막성장이 빨라지게 된다.

이러한 조건을 맞추기 위한 종래 기술에 따른 화학기상증착 반응기는 다음과 같은 문제점이 있다.

가스 분사면(35a)과 서셉터(20)의 표면이 전부분에 동일한 높이로 이루어져 그 사이의 간격이 동일하고, 가스 분사면(35a)에서는 단위 면적당 일정 양의 가스(G1,G2)가 분사되기 때문에 중심부에서 분사되는 제1 및 제2가스(G1,G2)의 반응에서 있어서, 서셉터(20) 중앙부(21)와 가까운 기판(P) 위에는 제1가스(G1)의 농도가 높아 기판(P) 위의 박막이 두꺼워짐에 따라 박막층의 두께가 불균일해지는 문제점이 있다.

이런 두께 불균일을 해결하기 위해 서셉터(20)를 회전시키면 서셉터(20) 중심부의 상대속도는 서셉터(20) 바깥부분의 상대속도보다 느려지게 된다. 이런 상대속도의 차이는 서셉터의 회전수로 조절하며 속도 차를 이용하여 서셉터(20) 중앙부와 가까운 기판(P) 위에서의 박막 성장률과 서셉터(20) 바깥부분을 향하는 기판(P)위의 박막 성장률을 비슷하게 조절하여 균일한 두께의 박막을 얻을 수 있다. 그러나 가스분사면(35a)의 중심부에서 분사된 제1가스와 제2가스(G1,G2)가 기판(P)이 없는 서셉터(20) 중심부에서 반응하여 공정부산물(By-product)이 발생된다. 이 공정 부산물이 가스 흐름을 따라 서셉터(20) 위의 기판(P) 위를 지나가게 된다. 공정 부산물은 기판(P) 위의 박막증착을 방해하여 박막의 두께 균일도와 품질을 떨어뜨리며 저급의 반도체 소자가 만들어 질 수 있다. 이에 본 발명은 중심부에서 제2가스만 분사되도록 한 샤워헤드(도 2, 도 3)로 서셉터 중심부분에서의 공정부산물을 제거할 수 있다.

또한, 서셉터(20)를 가열하는데 있어서, 서셉터(20)를 회전해야 하는 구조적인 문제로 서셉터(20)의 중앙부를 직접 가열하는 것은 어려우며, 서셉터(20) 재질의 열전도를 이용하여 가열하여도 이는 바깥부분보다 온도가 떨어지는 현상이 나타난다. 즉 서셉터(20)의 중앙에서는 기판(P) 위에 박막 증착이 어렵고, 이는 반응 가스의 낭비를 초래하게 된다.

따라서, 종래의 화학기상증착용 가스분사장치는 균일한 박막을 얻을 수 있는 조건은 가스의 농도와 서셉터(20)의 회전 수를 맞추어 최적점을 찾을 수는 있으나 중심부의 공정 부산물로 인한 박막 두께의 균일도와 품질의 향상은 한계가 있다. 더욱이 고품질 박막의 생산성 향상을 위해 기판(P) 수십장을 한 공정에 성장시킨다면 균일한 두께의 박막을 얻는다 하여도 가스의 양이 많아 짐에 따라 공정 부산물이 더욱 많이 생기게 되므로 반도체 소자의 고품질과 수율 향상은 기대하기 어려울 것이다.

이에 본 발명의 가스분사장치는 가스분사장치 중앙부에서 하나의 가스만 분사되도록 하여 서셉터(20) 중심부에서 생기는 공정부산물을 제거하여 고품질 박막을 얻을 수 있다.

그리고, 가스분사면(34)과 서셉터(20)의 대향면이 서로 평면으로 이루어져 서셉터(20)의 정중앙 부분으로 분사된 가스는 직각방향 흐름(Stagnant flow)이 생겨 이는 기판위의 반응가스가 층류흐름(Laminar flow)이 되는 것을 방해하여 반응된 가스들이 기판(P) 위에 증착되지 않을 수도 있는 영역을 생기게 할 수도 있다. 이에 본 고안의 가스분사장치(도 4)와 서셉터(도 5)로 서셉터(20) 중심부에서의 직각방향 흐름 영역을 최소화 함으로써 서셉터(20) 전 영역에서 가스 흐름을 개선할 수 있다.

도 7a와 도 7b는 각각 종래 기술에 따른 화학기상증착 반응기에 의해 증착된 박막의 두께와 파장 PL 데이터를 보인 것으로, 박막의 두께는 최소 2.968㎛이며, 최대 4.402㎛로 그 차이가 매우 크며, Standard Deviation은 4.59%로 보통 3% 이하를 원하는 상업적인 목적의 박막을 생각한다면 매우 좋지 않다. 파장에서는 최소 468.7nm, 최대 483.3nm이며 Standard Deviation은 0.499%로 기판 전반에 걸쳐 두께가 균일하지 않음에 따라 파장이 균일하지 못함을 알 수 있다.

전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 중심부에서 하나의 가스만 분사되도록 하는 화학기상증착용 가스분사장치를 제공하여 서셉터 중심부에서 생기는 공정부산물을 제거하여 박막 두께의 균일도와 품질을 향상시키려는데 그 목적이 있다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은 반응가스들을 기판위에만 분사되도록 하여 기판 위의 전영역에 걸치 가스농도(혼합비)의 차이를 줄여 박막의 균일도 향상을 위함이다.

본 발명의 또 다른 목적은 화학기상증착용 가스분사장치의 중심부에서 서셉터의 중앙부까지 반응에 불필요한 영역에서 생기는 직각방향 흐름을 개선하여 서셉터 전영역에 걸쳐 가스의 층류흐름(Laminar flow)를 얻게 함이 목적이다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 화학기상증착 반응기는, 외부와 격리되어 진공상태를 유지하는 반응실과; 상기 반응실의 내부에 회전 가능하게 설치되며 하나 이상의 기판이 안착되는 서셉터와; 그리고, 서로 독립적으로 형성되는 제1/제2가스유로 및 상기 각각의 가스유로에 그 입구측이 연통되어 각각 제1가스와 제2가스를 상기 서셉터 상에 분사하는 제1/제2가스분사관을 구비하여 상기 이종의 가스를 독립적으로 분사하는 분사장치;를 포함하며, 상기 서셉터의 중앙부와 대응하는 부분에는 제2가스분사관만 설치되어 상기 서셉터의 중앙부에는 상기 제1 및 제2가스 중 반응을 하지 않는 캐리어 가스인 제2가스만 분사되도록 이루어진 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명에 따른 화학기상증착 반응기는, 외부와 격리되어 진공상태를 유지하는 반응실과; 반응실의 내부에 회전 가능하게 설치되며 하나 이상의 기판이 안착되는 서셉터와; 그리고, 서로 독립적으로 형성되는 제1/제2가스유로 및 상기 각각의 가스유로에 그 입구측이 연통되어 각각 제1가스와 제2가스를 상기 서셉터 상에 분사하는 제1/제2가스분사관을 구비하여 상기 이종의 가스를 독립적으로 분사하는 분사장치;를 포함하며, 상기 분사장치는, 상기 서셉터의 중앙부를 향해서 상기 제1 및 제2가스 중 반응을 하지 않는 캐리어 가스인 제2가스만 분사되도록 상기 제2가스유로와 연통하는 가스분사부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 제2가스유로와 가스분사부의 사이에는 타구간에 비해 단면적이 제2가스 구역이 더 형성될 수도 있다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명은 기판 상에 박막을 형성하기 위한 이종 가스가 서셉터 상의 중심부와 둘레부 상관없이 전영역에 걸쳐 균일하게 박막을 형성할 수 있도록 함과 동시에 품질을 향상 시킬 수 있음을 특징으로 하며, 그 전제조건은 다음과 같다.

(1) 서셉터 중심부의 제1가스와 제2가스가 반응하여 기판에 증착하지 못한 공정부산물이 없어야한다.

장비의 대용량화로 서셉터의 직경은 점점 커지고, 동시에 사용되는 기판의 수량은 많아진다. 이렇게 점점 많아지는 기판 위에 성장되는 박막의 균일도를 향상시키며, 서셉터의 중앙부에 배치된 기판과 바깥쪽부분에 배치된 기판간에 품질의 차이가 없어야 한다. 이는 서셉터의 구조상 온도가 낮아 박막 성장을 할 수 없는 서셉터의 중앙부에서 공정부산물을 제거하기 위함은 가스분사장치의 중앙에서 반응가스들을 분사할 필요가 없음을 말한다. 그렇다고, 서셉터의 중심부에 아무런 가스도 흘리지 않는다면, 정체부분(Dead Volume)이라고 하는 가스가 머물게 되는 부분이 형성된다. 이는 공정중에 단 몇 초이내의 시간에도 여러가지 반응가스 즉 도펀트(Dopant)가스를 사용 할 공정에서 이전에 주입된 가스의 확산 등으로 다음 공정에 영향을 미친다. 만일 기존의 방식으로 중심부에도 바깥쪽과 같은 반응가스를 주입한다면 중심부의 기판 위에 성장되는 박막은 두께의 불균일과 공정부산물로 인하여 박막의 품질과 수율은 떨어진다.

따라서, 가스가 정체되는 부분을 없애는 방법으로 중심부서 기판위에 직접적으로 반응에 참여하지 않는 캐리어가스(Carrier Gas)만으로 흐름을 형성시켜 이러한 문제를 해결할 수 있다.

(2) 서셉터의 회전으로 인한 직각방향 흐름을 줄여 가스의 흐름을 신속하고 층류흐름으로 원활하게 만들어주어야 한다.

만일 서셉터 중앙에서 이종 가스가 동시에 분사되어 바깥쪽으로 빠져 나간다면 이종 가스가 만드는 직각방향 흐름과 서로 반응하기 시작하면서 생기는 공정부산물과의 충돌로 원활한 가스의 층류흐름(Laminar flow)이 형성되지 못해 기판 안쪽부분과 바깥쪽부분 두께의 균일도의 편차가 크다. 이는 박막 두께의 전체 균일도가 반도체 소자의 품질과 수율을 결정하기 때문에 중요한 요소이다.

이러한 전제조건을 만족하여 서셉터의 중앙 부분과 둘레부에 상관없이 서셉터의 전영역에 배치된 기판 상에 박막을 균일하게 형성할 수 있는 구체적인 실시예들을 설명하기로 한다.

< 실시예 1 >

도 2에서 보이는 바와 같이, 본 실시예에 따른 화학기상증착 반응기는, 외부와 격리되어 진공상태를 유지하는 반응실(100)과, 반응실(10)의 내부에 설치되며 하나 이상의 기판(P)이 안착되는 서셉터(200)(susceptor)와, 그리고, 서셉터(200) 상에 안착된 기판(P) 상에 박막을 형성하기 위하여 이종의 가스를 분사하는 가스 분사장치(300)로 이루어진다.

가스 분사장치(300)는, 도면 기준 상측에서부터 하측으로 차례로 배치되는 분리판(310.320,330)을 통해 서로 독립적으로 형성되는 제1가스유로(340), 제2가스유로(350) 및 냉각수유로(360), 제1가스(G1)를 분사하는 제1가스 분사관(370), 제2가스(G2)를 분사하는 제2가스 분사관(380)으로 이루어진다.

제1 및 제2가스(G1,G2)가 각각의 유로(340,350)를 따라 주입될 수 있도록 튜브 형태의 제1 및 제2가스 분사관(370,380)은 서로 다른 길이로 이루어지면서 그 상단의 입구측이 각각의 제1 및 제2가스유로(340,350)에 대응된다.

본 실시예에서는 서셉터(200)의 중앙부(210)에 제2가스(G2)만 분사되도록, 서셉터(200)의 중앙부(210)와 대응되는 부분에는 제2가스분사관(380)만 설치된다. 다시 말하면, 제1분사관(370)은 서셉터(200)의 중앙부(210)를 빗겨 나간 곳에만 설치되는 것이다.

본 실시예에 따른 화학기상증착 반응기의 작용은 다음과 같다.

제1가스유로(340)에 공급되는 제1가스(G1)는 제1가스분사관(370)을 통해 서셉터(200) 위로 분사되고, 제2가스유로(350)에 공급되는 제2가스(G2)는 제2가스분사관(380)을 통해 서셉터(200) 위로 분사된다. 이때, 두가지 가스(G1,G2)는 각각의 분사관(370,380)을 통과하기 전까지는 서로 분리된 상태이므로 서셉터(200)에 도달하기 전까지는 이종 가스(G1,G2)가 서로 반응할 확률이 적다. 각각의 분사관(370,380)을 통과한 제 1가스(G1)와 제 2가스(G2)는 회전하는 서셉터(200) 위를 지나면서 각자 열분해를 하여 분해된 원자과 다시 재결합을 하면서 기판(P) 위에 증착된다. 한편, 분사된 가스(G1,G2)들은 회전하는 서셉터(200) 위의 기판(P)를 통과하게 되는데, 기판(P) 위를 지나는 제1가스(G1)와 제2가스(G2)는 모든 면적에 걸쳐 일정한 농도(혼합비)가 되어 서로 화학반응을 하고 서셉터(200) 바깥부분으로 빠져나감으로써 기판(P)위에 박막을 균일하게 생성한다.

이종 가스(G1,G2)에 의한 박막증착 과정 중에 서셉터(200)의 중앙부(210)와 대응되는 부분에는 제2가스분사관(380)만 설치되어 제2가스(G2)뿐이므로 서셉터(200) 중앙에서는 반응이 없고 서셉터 바깥쪽으로 빠져나가면서 부족한 제2가스의 자리를 채우며 제1가스를 만나 반응하여 기판위에 증착하게 된다. 이로써, 서셉터(200)에 안착된 다수의 기판(P) 위의 가스 농도(제1 및 제2가스(G1,G2)의 혼합비)가 어느 한쪽으로 치우치지 않고 모든 면에서 고른 분포를 가지며, 서셉터(200) 중앙부(210)에서는 반응이 일어나지 않는다.

< 실시예 2 >

본 실시예에 따른 화학기상증착 반응기는, 전술한 실시예 1과 전체적으로 동일하며, 다만 도 2와 같은 가스 분사장치를 제작하는데 있어 중심부에서의 분사관의 숫자를 줄여 제작공정을 간소화 함으로써 분리판과 분사관의 접합점을 줄이는 효과가 있다. 이는 곧 가스분사장치 제작에 있어서의 불량률을 줄임에 목적이 있다.

도 3에서 보이는 바와 같이, 본 실시예에서는, 서셉터(200)의 중앙부(210)에는 캐리어가스인 제2가스(G2)만 분사되도록 하여 중앙부(210)에서는 반응이 일어나지 않도록 함으로써 서셉터(200)의 전영역에 배치된 기판(P) 상에 박막이 균일하게 증착되도록, 제2가스유로(350)와 냉각수유로(360)를 구획하는 제2분리판(320)은 평면에서 볼 때 그 중심부가 서셉터(200)의 중앙부(210)와 대응되는 고리형상으로 이루어진다. 즉, 제2분리판(320)은 수평부(321) 및 수직부(322)로 이루어지는데, 수직부(322)가 서셉터(200)의 중앙부(210)와 대응되는 부분에 형성되는 것이다. 이때, 제2분리판(320)은 수직부(322)의 하단이 제3분리판(330)에 연결된 일체형 구조일 수 있다.

이로써, 제3분리판(330)의 중심부 (제2분리판(320)의 중심부 및 서셉터(200)의 중앙부(210)와 대응되는 부분)에는 제2가스(G2)만 분사되도록 분사구(331a)를 갖는 제2가스분사부(331)가 있으며, 제2분사판(320)의 내부에는 제2가스유로(350)와 연통되면서 제2가스 구역(390)이 형성된다.

이종 가스(G1,G2)에 의한 박막증착 과정 중에 캐리어가스인 제2가스(G2)의 일부는 제2가스 구역(390)을 경유하여 제2가스분사부(331)의 분사구(331a)를 향하게 되는데, 이때 가스분사장치의 중앙에서 분사되는 가스는 제 2가스 뿐이므로 서셉터(200) 중앙에서는 반응이 없고 서셉터 바깥쪽으로 빠져나가면서 부족한 제2가스의 자리를 채우며 제1가스를 만나 반응하여 기판위에 증착하게 된다. 이로써, 서셉터(200)에 안착된 다수의 기판(P) 위의 가스 농도(제1 및 제2가스(G1,G2)의 혼합비)가 어느 한쪽으로 치우치지 않고 모든 면에서 고른 분포를 가지며, 서셉터(200) 중앙부(210)에서는 반응이 일어나지 않는다.

< 실시예 3 >

도 4에서 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 화학기상증착 반응기는, 전술한 실시예 1과 전체적으로 동일하며, 다만 제2가스분사부(331)의 분사구(331a)를 통해 분사되는 제2가스(G2)가 바깥쪽으로 원활하게 분사되도록 제2가스분사부(331)가 서셉터(200)측으로 볼록한 호형상으로 형성된 것을 특징으로 한다.

본 실시예에 따르면, 제2가스 구역(390)을 경유한 제2가스(G2)가 서셉터(200)의 둘레를 향해 형성된 분사구(331a)를 통해 서셉터(200)의 둘레부를 향하도록 유도됨에 따라 서셉터(200) 상의 반응에 필요하지 않은 공간과 직각방향흐름을 최소화 하여 분사되는 가스의 흐름을 향상 시킬 수 있다.

< 실시예 4 >

도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 화학기상증착 반응기는, 전술한 실시예 2의 구조에서 제2가스분사부(331)와 대응되는 서셉터(200)의 중앙부에는 제2가스분사부(331)를 통해 분사되는 제2가스(G2)의 흐름을 돕기 위한 가이드부(220)가 더 형성되는 것을 특징으로 한다.

가이드부(220)는 서셉터(200) 상에 분사된 제1 및 제2가스(G1,G2)가 전구간에서 원활한 층류흐름(Laminar flow)이 되기 위해 제2가스분사부(331)를 통해 분사된 제2가스(G2)의 직각방향 흐름을 제거하는 것으로, 도 5에는 볼록형으로 도시되었지만, 그 형상은 볼록형에 한정되지 않고 제2가스(G2)의 흐름을 돕기 위한 모든 형상의 것이 가능하다.

아울러, 본 실시예에 따른 가이드부(220)를 실시예 2에 적용된 것으로만 도시하고 설명하여지만, 가이드부(220)는 그 구조, 형상을 변형하는 방법 등을 통하여 실시예 1 및 실시예 3에도 사용될 수 있을 것이다.

도 6a와 도 6b는 본 발명의 실시예들에 의해 성장된 박막의 두께와 파장 PL데이터를 보인 것으로, 본 발명의 실시예들에 의해 성장된 박막의 두께는 최소 3.404㎛이며, 최대 3.597㎛로 그 차이가 매우 적으며, Standard Deviation은 1.23%로 보통 3% 이하를 원하는 상업적인 목적의 박막을 생각한다면 매우 좋다. 파장에서는 최소 469.6nm, 최대 474.9nm이며 Standard Deviation은 0.234%로 기판 전반에 걸쳐 두께의 균일함이 파장의 균일함을 가져온다. 즉 기판의 수율을 높일 수 있음을 알 수 있는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 화학기상증착 반응기에 의하면, 회전하는 서셉터의 중앙부에서 반응이 억제되어 서셉터의 전영역에 배치된 기판 위에 박막을 균일하게 증착할 수 있으며, 반응 가스들의 양의 감소로 공정부산물(By-product)를 감소시킴으로써 고품질의 박막을 제조할 수 있다. 공정부산물이 적게 발생함으로써 다음 공정을 위한 부산물제거 작업에 필요한 시간을 줄여 생산성 향상을 가져 온다.

이는 곧 수십장의 기판에 박막을 한번의 공정으로 성장시킬 수 있으며, 모든 기판에서의 고른 균일도는 고품질 박막의 대량 생산을 할 수 있게 한다.

이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 화학기상증착 반응기의 개략도

도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 화학기상증착 반응기의 구성도.

도 3은 본 발명의 실시예 2에 따른 화학기상증착 반응기의 구성도.

도 4는 본 발명의 실시예 3에 따른 화학기상증착 반응기의 구성도.

도 5는 본 발명의 실시예 4에 따른 화학기상증착 반응기의 구성도.

도 6a와 도 6b는 각각 본 발명의 실시예들에 의해 기판 위에 성장된 박막의 두께와 파장 PL 데이터를 보인 도면.

도 7a와 도 7b는 각각 종래 기술에 따른 화학기상증착 반응기에 의해 기판 위에 성장된 박막의 두께와 파장 PL 데이터를 보인 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>

100 : 반응실, 200 : 서셉터

300 : 분사장치, 310,320,330 : 분리판

331 : 재2가스분사부, 340 : 제1가스유로

350 : 제2가스유로, 360 : 냉각수유로

370 : 제1가스분사관, 380 : 제2가스분사관

390 : 가스농도조절부,

Claims (5)

1. 외부와 격리되어 진공상태를 유지하는 반응실(100)과;

   상기 반응실의 내부에 회전 가능하게 설치되며 하나 이상의 기판(P)이 안착되는 서셉터(200)(susceptor)와; 그리고,

   서로 독립적으로 형성되는 제1/제2가스유로(340,350) 및 상기 각각의 가스유로에 그 입구측이 연통되어 각각 제1가스(G1)와 제2가스(G2)를 상기 서셉터 상에 분사하는 제1/제2가스분사관(370,380)을 구비하여 상기 이종의 가스를 독립적으로 분사하는 분사장치(300);를 포함하여 이루어진 화학기상증착 반응기에 있어서,

   상기 서셉터의 중앙부(210)와 대응되는 부분에는 제2가스분사관만 설치되어 상기 서셉터의 중앙부에는 상기 제1 및 제2가스 중 반응을 하지 않는 캐리어 가스인 제2가스만 분사되도록 이루어진 것을 특징으로 하는 화학기상증착 반응기.
2. 외부와 격리되어 진공상태를 유지하는 반응실(100)과;

   상기 반응실의 내부에 회전 가능하게 설치되며 하나 이상의 기판(P)이 안착되는 서셉터(200)(susceptor)와; 그리고,

   서로 독립적으로 적층 형성되는 제1/제2가스유로(340,350) 및 상기 각각의 가스유로 내에 입구측이 각각 대응되어 각각 제1가스(G1)와 제2가스(G2)를 상기 서셉터 상에 분사하는 제1/제2가스분사관(370,380)을 구비하여 상기 이종의 가스를 독립적으로 분사하는 분사장치(300);를 포함하여 이루어진 화학기상증착 반응기에 있어서,

   상기 분사장치는, 제2가스유로의 중앙부에 유체 연통가능토록 형성되며 상기 제1/제2가스관(370,380)이 관통되지 않으면서 다수의 분사구(331a)가 구비되어 상기 제1 및 제2가스 중 반응을 하지 않는 캐리어 가스인 제2가스만 상기 서셉터의 중앙부(210)를 향해 분사되도록 하는 가스분사부(331)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학기상증착 반응기.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 가스분사부는, 그 중앙부가 상기 서셉터측으로 볼록하게 형성되어 상기 제2가스가 상기 서셉터의 바깥쪽으로 분사되도록 하는 것을 특징으로 하는 화학기상증착 반응기.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 제2가스유로와 가스분사부의 사이에는 타구간에 비해 단면적이 큰 제2가스 구역(390)이 더 형성된 것을 특징으로 하는 화학기상증착 반응기.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 가스분사부와 대응되는 상기 서셉터에는 상기 가스분사부에서 분사되는 제2가스가 바깥쪽으로 흐르도록 유도하기 위하여 중앙부는 높고 가장자리측으로 갈수록 하향 경사진 가이드(220)가 더 포함된 것을 특징으로 하는 화학기상증착 반응기.