광다이오드 어레이를 포함하는 CVD 반응기(CVD REACTOR COMPRISING PHOTODIODE ARRAY)

(19)대한민국특허청(KR)
(12) 공개특허공보(A)

(51) 。Int. Cl.
C23C 16/52 (2006.01)
(11) 공개번호
(43) 공개일자
10-2006-0129468
2006년12월15일
(21) 출원번호 10-2006-7018871
(22) 출원일자 2006년09월14일
심사청구일자 없음
번역문 제출일자 2006년09월14일
(86) 국제출원번호 PCT/EP2005/050456 (87) 국제공개번호 WO 2005/080632
국제출원일자 2005년02월02일 국제공개일자 2005년09월01일
(30) 우선권주장 10 2004 007 984.6
10 2004 007 984.6
2004년02월18일
2004년12월18일
독일(DE)
독일(DE)
(71) 출원인 아익스트론 아게
독일 데-52072 아아첸 칵커트슈트라쎄 15-17
(72) 발명자 뮬린스, 존 트레버
영국 피이28 3이엑스 썸스샴 헌팅돈 로버트 애브뉴 5
캐펠러, 요하네스
독일 52146 뷔르젤렌 차이지히베크 47
세이웰, 빅터
영국 아이피31 25더블유 쥐티 베를톤 코니어스 웨이 25
(74) 대리인 남상선
전체 청구항 수 : 총 7 항
(54) 광다이오드 어레이를 포함하는 ＣＶＤ 반응기
(57) 요약
본 발명은 특정 결정성 기판상에 특정 결정성층을 증착하는 장치에 관한 것으로, 상기 장치는 반응기 하우징에 배치되며
하나 이상의 기판(8)을 수용하는 기판 홀더(2)를 포함하는 프로세스 챔버(1)를 포함한다. 가스-허용 바디(3)가 기판 홀더
(2) 맞은편에 배열되며, 상기 바디는 상기 기판 홀더(2)를 면하는 가스-누설 표면(4)을 포함하며 프로세스 챔버(1) 속으로
주입되는 프로세스 가스를 실질적으로 균일하게 분포시키는 다수의 출구(5)를 포함한다. 표면 온도 검출을 개선하기 위해,
본 발명의 장치는 출구(5) 후방에 배열되며 관련된 출구(5)와 각각 정렬되는 다수의 센서(10)를 포함한다.
대표도
도 3
특허청구의 범위
공개특허 10-2006-0129468
- 1 -
청구항 1.
프로세스 챔버(1)를 포함하는 특정 결정성 기판상에 특정 결정성 층을 증착하는 장치로서,
상기 프로세스 챔버(1)는 반응기 하우징에 배치되며 하나 이상의 기판(8)을 수용하는 기판 홀더(2)를 포함하며, 상기 기판
홀더(2) 맞은편에는 가스 주입 부재(3)가 제공되며, 상기 기판 홀더(2)를 면하는 가스 출구 표면(4)은 상기 프로세스 챔버
(1)로 주입되는 프로세스 가스들을 실질적으로 균일하게 분포시키는 다수의 출구 구멍(5)을 포함하며, 상기 출구 구멍(5)
후방에는 관련된 출구 구멍(5)과 각각 정렬되는 다수의 센서(10)가 배치되는, 결정성 층 증착 장치.
청구항 2.
제 1 항에 있어서,
상기 센서들(10)은 광다이오드들인 것을 특징으로 하는 결정성 층 증착 장치.
청구항 3.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 센서들(10)은 출구 구멍(5)을 가지는 프론트 플레이트로부터 이격되고 상기 프론트 플레이트의 후방에 배치되는 가
스 주입 부재의 후방 벽(9)과 관련되는 것을 특징으로 하는 결정성 층 증착 장치.
청구항 4.
제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,
상기 센서들(10)은 창유리(15)에 의해 폐쇄되는 후방 벽(9)에 창 구멍(14)의 후방에 배치되는 것을 특징으로 하는 결정성
층 증착 장치.
청구항 5.
제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서,
센서들(10)은 인쇄 회로 보드(13) 상에 행으로 위치되는 것을 특징으로 하는 결정성 층 증착 장치.
청구항 6.
제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서,
상기 센서들(10)은 방사상 방향으로 연장되는 2 이상의 행으로 이들이 서로에 대해 옵셋되도록 배치되는 것을 특징으로
하는 결정성 층 증착 장치.
청구항 7.
제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서,
공개특허 10-2006-0129468
- 2 -
상기 프로세스 챔버(1) 및 상기 가스 주입 부재(3)는 원형-대칭 형상이며, 상기 기판 홀더는 상기 가스 주입 부재(3)에 대
해 회전가능하며 상기 센서 어레이(10)는 상기 가스 주입 부재(3)의 반경 너머로 연장되는 것을 특징으로 하는 결정성 층
증착 장치.
명세서
기술분야
본 발명은 특정 결정성 기판들 상에 특정 결정성 층들을 증착하는 장치에 관한 것으로, 상기 장치는 반응기 하우징에 배치
되고 하나 이상의 기판을 수용하는 기판 홀더를 포함하는 프로세스 챔버를 포함하며, 상기 기판 홀더 맞은편에는 가스 주
입 부재가 제공되며, 상기 기판 홀더를 면하는 가스 출구 표면은 프로세스 챔버 속으로 주입되는 프로세스 가스들을 실질
적으로 균일하게 분포시키는 다수의 출구 구멍을 포함한다.
배경기술
이러한 형태의 장치는 EP 0 687 749 B1호에 이미 개시되었다. 상기 문헌은 회전식으로 대칭형인 프로세스 챔버를 포함하
는 MOCVD 반응기를 개시하며, 바닥부(floor)는 기판 홀더를 형성한다. 바닥부 맞은편의 프로세스 챔버 천정은 폭이 좁고
가깝게 인접해있는 다수의 출구 구멍을 포함하며, 출구 구멍들에는 선택적인 방식으로 2개의 상이한 후방 챔버가 접속된
다. 서로 상이한 가스들이 상기 챔버들로 주입되고 출구 구멍을 통해 프로세스 챔버로 흐른다.
샤워헤드와 유사한 가스 주입 부재를 포함하는 MOCVD 반응기는 DE 10136858 A1 및 DE 10217806 A1에 공지되어 있
다.
US 6500266 B1호는 온도 교정을 위해 개별 커버가 제공되는 반응기를 개시한다.
상기 장치들은 기판 홀더 상에 배치된 기판상에 특정한 Ⅲ-Ⅴ 재료의 결정성층을 증착하는 것이 가능하다. 후방으로부터
가열되는 기판 홀더 상의 온도 프로파일을 측정하기 위해, 예를 들어 광다이오드에 의해 고온의 온도를 측정하는 것이 공
지되었다. 이를 위해, 상기 광다이오드들은 가스 주입 부재 내의 바닥부 위에 수직으로 배치될 수 있다. 다음 층을 증착하
는 동작 프로세스를 위해 이들 센서들이 제거된다.
성장 프로세스 동안 기판 또는 기판 홀더의 표면 온도를 측정하는 것이 공지되어 있다.
발명의 상세한 설명
본 발명의 목적은 기판의 표면 온도의 보다 나은 관찰과 관련하여 일반적인 형태의 장치를 개발하는 것이다.
상기 목적은 청구항들에 특정된 본 발명에 따라 달성된다.
청구항 제 1 항은 먼저 광학 경로로서 사용되는 가스 주입 부재의 출구 구멍을 제공한다. 이를 위해, 출구 구멍의 후방에 센
서들이 제공되며, 상기 센서들은 출구 구멍 바로 아래에 있는 기판 홀더의 표면 온도를 측정할 수 있도록 출구 구멍의 축과
정렬된다. 본 발명의 개발에 있어, 센서들은 광다이오드들이다. 센서는 출구 구멍을 가지는 프론트 플레이트로부터 이격되
며 후방에 배치된 가스 주입 부재의 후방 벽과 관련된다. 가스 주입 부재는 EP 0687749 B1호에 공지된 것처럼 다수의 챔
버들을 포함할 수 있다.
이러한 구성에서, 바람직하게 광다이오드는 출구 구멍에 인접한 가장긴 채널의 후방에 놓인다. 센서는 창유리에 의해 폐쇄
되는 후방 벽에서 창 구멍의 후방에 배치될 수 있다. 창 구멍은 원형 형상일 수 있다. 석영 유리로 구성될 수 있는 창유리는
창 구멍에 위치된다. 챔버내에서 가스들이 밀봉된다. 창유리 후방에는 센서들이 행으로 배치된 인쇄 회로 보드가 제공된
다. 센서들은 바람직하게 2 이사의 행으로 배열되며, 가스 주입 부재의 중앙에서 에지를 향하는 방사상 방향으로 연장된
다. 각각의 행의 센서들은 이들이 서로에 대해 옵셋되도록 배치된다. 바람직하게 기판 폴더는 동작 동안 가스 주입 부재를
중심으로 회전한다. 프로세스 챔버 및 가스 주입 부재는 원형-대칭 형상이다. 이 경우 센서 어레이는 가스 주입 부재의 반
경 너머로 연장된다. 본 발명에 따른 구성은 특히 가스 주입 헤드에 있는 큰 보어들을 방지할 수 있다.
공개특허 10-2006-0129468
- 3 -
본 발명의 예시적인 실시예들은 첨부되는 도면을 참조로 하기에 설명된다.
실시예
도 1에 도시된 예시적인 실시예는 프로세스 챔버를 개략적으로 도시한 것으로, 바닥부(2)는 기판 홀더를 형성한다. 바닥부
(2)는 수평 평면으로 연장되며 축(12) 부근에서 회전하도록 구동된다.
가스 주입 부재(3)는 프로세스 챔버(1)의 천정을 형성한다. 가스 주입 부재(3)에 의해 형성된 가스 출구 표면(4)은 기판 홀
더(2) 표면에 병행하게 연장되며, 기판 홀더(2) 상에는 기판(8)이 위치된다. 가스 출구 표면(4)은 격자 형태로 배열된 다수
의 출구 구멍(5)을 포함한다. 출구 구멍(5)은 가스 주입 부재의 프론트 플레이트에 의해 형성된다. 출구 구멍(5)은 챔버(7)
속의 후방 구멍에 있는 폭이 좁고 근접하게 배치된 보어들로, 후방 벽(9)을 한정한다. 도면에서, 출구 구멍들(5)은 과도한
정도로 이격되게 도시된다.
프로세스 가스는 중앙 입구(6)를 통해 챔버(7) 속으로 흐르며 실질적으로 균일하게 분포되는 방식으로 출구 구멍(5)을 지
나 프로세스 챔버(1)로 흐른다.
출구 구멍들(5)은 수직 방향으로 연장되는 평행한 광학 경로(11)를 형성한다.
출구 구멍들(5)의 축과 일직선상에, 후방 벽(9)과 관련된 광다이오드(10)가 제공된다. 광다이오드(10)는 기판 홀더(2)의
표면 온도가 다수의 방사상 이격된 위치에서 측정될 수 있도록, 행(row)으로 배열된다. 기판 홀더(2) 또는 기판 홀더(2) 상
에 놓이는 기판(8)에 의해 열복사선(thermal radiation)이 방출되고 출구 구멍(5)을 지나 광학 경로(11)를 따라 챔버(7) 속
의 광다이오드(10)를 향해 광다이오드(10)에 의해 측정된다.
도 2 및 도 3에 도시된 예시적인 실시예에서, 광다이오드(10)는 가스 주입 부재(3)의 후방 벽(9)이나 마찬가지이다. 본 실
시예의 경우, 후방 벽(9)은 원형 구멍(14)을 포함한다. 상기 구멍(14)은 열복사선에 대해 투과성이 있는 창유리(window
pane), 예를 들어 석영 유리에 가깝다. 창유리(15)의 에지에 위치되는 시일링 링(16, 17)은 밀봉(seal)을 제공하는 역할을
한다. 창유리(15) 후방에 인쇄 회로 보드(13)가 제공된다. 상기 인쇄 회로 보드(13) 상에는 광다이오드(10)의 2개의 행이
제공된다. 상기 행들은 중앙으로 또는 입구(6)로 방사상 방향으로 연장된다. 인쇄 회로 보드(13) 상에 배치되는 2개의 행
의 광다이오드(10)는 서로에 옵셋되게 놓인다. 인쇄 회로 보드(13) 상의 광다이오드(10)의 간격은 서로에 대해 출구 구멍
(5)의 간격과 대응한다. 인쇄 회로 보드는 각각의 광다이오드(10)가 관련 구멍(5)과 정렬되도록 하우징(18) 내부에서 위치
를 조절할 수 있다.
하우징(18)은 후방 벽(9)에 나사조립된다.
광다이오드(10)에 의해 수신된 신호는 공지된 방식으로 데이터 검출 장치 또는 기판 홀더 가열 제어 장치를 통과한다. 이
는 멀티플렉서를 통해 독립적으로(in parallel) 또는 순차적으로 이루어질 수 있다.
어레이 형태로 배치된 다수의 광다이오드는 샤워헤드 아래에서 회전하는 표면 온도가 전체 반경에 대해 측정되도록 허용
한다. 이 경우, 기판 홀더(2)의 표면 온도뿐만 아니라 기판(8)의 표면 온도가 측정될 수 있다. 센서(10)는 액티브 센서일 수
있다. 예를 들어, 이들은 기판 표면에 의해 반사되는 소정의 파장을 갖는 광을 방출할 수 있다. 이런 방식으로, 이 순간 증착
되는 층의 또 다른 특성을 검출할 수 있다.
본 발명에 따른 장치의 특정한 장점으로는 층을 성장하는 동안 온도 또는 다른 특성을 검출할 수 있다는 것이다. 임의의 경
우 제공되는 출구 구멍(5)은 광학 채널로서 이용된다. 출구 구멍(5)은 프로세스 가스에 의해 영구적으로 정화되고 가스 주
입 부재(3)는 프로세스 가스의 분해 온도 이하로 온도를 냉각시킬 수 있기 때문에, 센서(10) 표면상에 코팅 형성이 효과적
으로 제거된다. 창유리(15) 상에 코팅 형성 또한 영구 정화에 의해 방지되어, 장치 수리가 덜 요구된다.
샤워헤드에 있고 출구 구멍(5)과 관련된 채널들의 직경은 약 0.7mm이다.
개시된 모들 특징들은 본 발명에 속한다. 관련/첨부되는 우선권 서류의 공개 내용은 본 명세서에서 참조되며, 본 출원의 청
구항에서 이들 서류의 특징이 포함된다.
공개특허 10-2006-0129468
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도면의 간단한 설명
도 1은 제 1 예시적 실시예의 개략도로 프로세스 챔버 및 관련 가스 주입 부재의 단면도.
도 2는 제 2 예시적 실시예의 가스 주입 부재의 평면도.
도 3은 도 2의 III-III 라인을 따른 단면도.
도면
도면1
도면2
공개특허 10-2006-0129468
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도면3
공개특허 10-2006-0129468
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