(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理室と、
前記処理室内に配置され、基板を支持する基板支持ユニットと、
前記基板支持ユニットによって支持された前記基板を加熱するヒーターと、
前記処理室内で前記基板支持ユニットの上部に配置されるガス噴射ユニットと、を含み、
前記基板支持ユニットは、
板形状を有し、基板ホルダを収容する複数個の第１溝が上面の縁領域に円周方向に沿って形成された支持板と、
前記支持板を回転させる回転駆動部材と、を含み、
前記ガス噴射ユニットは、
反応ガスが流入される内部管と、
前記内部管を囲み、前記内部管内の反応ガスを冷却する冷却流体が流れる外部管と、
前記内部管内の反応ガスを前記外部管の外部へ噴射する複数の噴射管と、を含み、
前記支持板の中心領域の上部に、前記内部管及び前記外部管の長さ方向が上下方向となるように配置され、
前記支持板の上面中心領域には第２溝が形成され、
前記外部管の下端が前記第２溝の底面から離隔配置されるように前記外部管が前記第２溝に挿入されることを特徴とする薄膜蒸着装置。
【請求項２】
処理室と、
前記処理室内に配置され、基板を支持する基板支持ユニットと、
前記基板支持ユニットによって支持された前記基板を加熱するヒーターと、
前記処理室内で前記基板支持ユニットの上部に配置されるガス噴射ユニットと、を含み、
前記基板支持ユニットは、
板形状を有し、基板ホルダを収容する複数個の第１溝が上面の縁領域に円周方向に沿って形成された支持板と、
前記支持板を回転させる回転駆動部材と、を含み、
前記ガス噴射ユニットは、
反応ガスが流入される内部管と、
前記内部管を囲み、前記内部管内の反応ガスを冷却する冷却流体が流れる外部管と、
前記内部管内の反応ガスを前記外部管の外部へ噴射する複数の噴射管と、を含み、
前記支持板の中心領域の上部に、前記内部管及び前記外部管の長さ方向が上下方向となるように配置され、
前記複数の噴射管は、前記内部管の円周方向に沿って複数個が設けられることを特徴とする薄膜蒸着装置。
【請求項３】
前記複数の噴射管の中で一部は、互いに異なる高さに設けられることを特徴とする請求項２に記載の薄膜蒸着装置。
【請求項４】
前記複数の噴射管は複数個のグループに分けられ、
同一のグループに属する前記噴射管は前記内部管の同一の高さに円周方向に沿って設けられ、
他のグループに属する前記噴射管は前記内部管の互いに異なる高さに円周方向に沿って設けられることを特徴とする請求項２に記載の薄膜蒸着装置。
【請求項５】
前記複数個のグループの中でいずれか１つのグループに属する前記噴射管は前記支持板に隣接する領域へ前記反応ガスを噴射するように設けられ、
前記複数個のグループの中で他の１つのグループに属する前記噴射管は前記処理室の上部壁に隣接する領域へ前記反応ガスを噴射するように設けられることを特徴とする請求項４に記載の薄膜蒸着装置。
【請求項６】
前記ガス噴射ユニットは、
第１反応ガスが流入されるように前記内部管に設けられる第１ガス流入ポートと、
第２反応ガスが流入されるように前記内部管に設けられる第２ガス流入ポートと、をさらに含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の薄膜蒸着装置。
【請求項７】
前記ガス噴射ユニットは、
前記内部管に設けられる１つのガス流入ポートと、
前記ガス流入ポートに連結されるメーンガス供給管と、
前記メーンガス供給管から分岐された第１分岐管に連結され、第１反応ガスを供給する第１ガス供給源と、
前記メーンガス供給管から分岐された第２分岐管に連結され、第２反応ガスを供給する第２ガス供給源と、をさらに含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の薄膜蒸着装置。
【請求項８】
前記ガス噴射ユニットは、
前記冷却流体が流入されるように前記外部管に設けられる冷却流体流入ポートと、
前記冷却流体が排出されるように前記外部管に設けられる冷却流体流出ポートと、をさらに含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の薄膜蒸着装置。
【請求項９】
前記ガス噴射ユニットは、
前記内部管と前記外部管との間の空間を、前記冷却流体流入ポートに連通される第１領域と、前記冷却流体流出ポートに連通される第２領域と、前記第１領域と前記第２領域とを連通させる第３領域とに区画する分離板をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の薄膜蒸着装置。
【請求項１０】
前記内部管は、
第１反応ガスが流入される第１内部管と、
前記第１内部管を囲み、第２反応ガスが流入される第２内部管と、を含み、
前記噴射管は、
前記第１内部管内の前記第１反応ガスを前記外部管の外部へ噴射する第１噴射管と、
前記第２内部管内の前記第２反応ガスを前記外部管の外部へ噴射する第２噴射管と、を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の薄膜蒸着装置。
【請求項１１】
前記ガス噴射ユニットは、
前記冷却流体が流入されるように前記外部管に設けられる冷却流体流入ポートと、
前記冷却流体が排出されるように前記外部管に設けられる冷却流体流出ポートと、をさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の薄膜蒸着装置。
【請求項１２】
前記ガス噴射ユニットは、
前記外部管と前記第２内部管との間の空間を、前記冷却流体流入ポートに連通される第１領域と、前記冷却流体流出ポートに連通される第２領域と、前記第１領域と前記第２領域を連通させる第３領域とに区画する分離板をさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の薄膜蒸着装置。
【請求項１３】
処理室内に基板をローディングすることと、
前記基板を加熱することと、
前記基板に反応ガスを噴射することと、を含み、
前記反応ガスは、ガス噴射ユニットの内部管に流入され、前記内部管を囲む外部管内で流れる冷却流体によって冷却された後、前記内部管と前記外部管とを連結する噴射管を通じて前記基板へ噴射され、
前記ガス噴射ユニットは、その長さ方向が上下方向となるように配置され、
前記反応ガスは、水平方向に配置された前記噴射管を通じて前記基板に噴射されることを特徴とする薄膜蒸着方法。
【請求項１４】
前記基板は支持板の縁領域に円周方向に沿って複数個がローディングされ、前記ガス噴射ユニットは前記支持板の中心領域の上部で前記反応ガスを噴射することを特徴とする請求項１３に記載の薄膜蒸着方法。
【請求項１５】
前記支持板は中心軸を中心に回転し、
前記複数個の基板の各々は中心軸を中心に回転することを特徴とする請求項１４に記載の薄膜蒸着方法。
【請求項１６】
前記反応ガスは第１反応ガス、及び前記第１反応ガスと異なる成分の第２反応ガスを含み、
前記第１及び第２反応ガスは独立的に前記内部管に流入された後、前記内部管で互いに混合されることを特徴とする請求項１５に記載の薄膜蒸着方法。
【請求項１７】
前記反応ガスは第１反応ガス、及び前記第１反応ガスと異なる成分の第２反応ガスを含み、
前記第１及び第２反応ガスは混合された状態で前記内部管へ流入されることを特徴とする請求項１５に記載の薄膜蒸着方法。
【請求項１８】
前記反応ガスは第１反応ガス、及び前記第１反応ガスと異なる成分の第２反応ガスを含み、
前記内部管は前記第１反応ガスが流入される第１内部管、及び前記第１内部管を囲み前記第２反応ガスが流入される第２内部管を含み、
前記第１反応ガスは、前記第１内部管と前記外部管を連結する第１噴射管を通じて噴射され、前記第２反応ガスは、前記第２内部管と前記外部管を連結する第２噴射管を通じて噴射されることを特徴とする請求項１５に記載の薄膜蒸着方法。
【請求項１９】
反応ガスが流入される内部管と、
前記内部管を囲み、前記内部管内の反応ガスを冷却する冷却流体が流れる外部管と、
前記内部管内の反応ガスを前記外部管の外部へ噴射する噴射管を含み、
前記噴射管は前記内部管の円周方向に沿って複数個が設けられ、
前記噴射管は複数個のグループに分けられ、
同一のグループに属する前記噴射管は前記内部管の同一の高さに円周方向に沿って設けられ、
他のグループに属する前記噴射管は前記内部管の互いに異なる高さに円周方向に沿って設けられることを特徴とするガス噴射ユニット。
【請求項２０】
第１反応ガスが流入されるように前記内部管に設けられる第１ガス流入ポートと、
第２反応ガスが流入されるように前記内部管に設けられる第２ガス流入ポートと、をさらに含むことを特徴とする請求項１９に記載のガス噴射ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はガス噴射ユニット及びこれを利用する薄膜蒸着装置及び方法に関し、より詳細には反応ガスを噴射するガス噴射ユニットと、これを利用して薄膜を蒸着する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子の製造工程において、多様な種類の高品質の膜を形成させるために金属有機化合物を利用する金属有機物化学気相蒸着ＭＯＣＶＤ方法が多く開発されている。金属有機物化学気相蒸着ＭＯＣＶＤ方法は、液体状態の金属有機化合物を気化させた後に、生成された金属有機化合物の蒸気及びこれと反応する水素化合物のガスを蒸着しようとする基板へ供給し、高温に接触させることによって、ガス熱分解反応によって基板の上に金属薄膜を蒸着する工程である。
【０００３】
しかし、金属有機物化学気相蒸着ＭＯＣＶＤ工程において、反応ガスを噴射するガス噴射部材が高温の熱に露出されれば、反応ガスが基板へ供給される前に高温の熱によって意図しない反応が生じ、ガス噴射部材に寄生的な蒸着（Ｐａｒａｓｉｔｉｃ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）が発生する。このため、反応ガスが基板に均一に供給されないので、蒸着される金属薄膜の品質が低下される問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】韓国特許公開第１０−２００９−００８６３７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、向上された品質の金属薄膜を蒸着できる薄膜蒸着装置及び方法と、これに使用されるガス噴射ユニットとを提供するためのものである。
【０００６】
本発明の目的はここに制限されなく、言及されないその他の目的は下の記載から当業者に明確に理解できる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記した課題を達成するために本発明の実施形態による薄膜蒸着装置は、処理室と、前記処理室内に配置され、前記基板を支持する基板支持ユニットと、前記基板支持ユニットによって支持された前記基板を加熱するヒーターと、前記処理室内で前記基板支持ユニットの上部に配置されるガス噴射ユニットを含み、前記ガス噴射ユニットは、反応ガスが流入される内部管と、前記内部管を囲み、前記内部管内の反応ガスを冷却する冷却流体が流れる外部管と、前記内部管内の反応ガスを前記外部管の外部へ噴射する複数の噴射管と、を含む。
【０００８】
本発明の実施形態によれば、前記ガス噴射ユニットは前記内部管及び前記外部管の長さ方向が上下方向となるように配置され得る。
【０００９】
本発明の実施形態によれば、前記基板支持ユニットは、板形状を有し、基板ホルダを収容する複数個の第１溝が上面の縁領域に円周方向に沿って形成された支持板と、前記支持板を回転させる回転駆動部材と、を含み、前記ガス噴射ユニットは前記支持板の中心領域の上部に配置され得る。
【００１０】
本発明の実施形態によれば、前記支持板の上面中心領域には第２溝が形成され、前記外部管の下端が前記第２溝の底面から離隔配置されるように前記外部管が前記第２溝に挿入され得る。
【００１１】
本発明の実施形態によれば、前記複数の噴射管は前記内部管の円周方向に沿って複数個が設けられ得る。
【００１２】
本発明の実施形態によれば、前記複数の噴射管の中で一部は互いに異なる高さに設けられ得る。
【００１３】
本発明の実施形態によれば、前記複数の噴射管は複数個のグループに分けられ、同一のグループに属する前記噴射管は前記内部管の同一の高さに円周方向に沿って設けられ、他のグループに属する前記噴射管は前記内部管の互いに異なる高さに円周方向に沿って設けられ得る。
【００１４】
本発明の実施形態によれば、前記複数個のグループの中でいずれか１つのグループに属する前記噴射管は前記支持板に隣接する領域に前記反応ガスを噴射するように設けられ、前記複数個のグループの中で他の１つのグループに属する前記噴射管は前記処理室の上部壁に隣接する領域へ前記反応ガスを噴射するように設けられ得る。
【００１５】
本発明の実施形態によれば、前記ガス噴射ユニットは、第１反応ガスが流入されるように前記内部管に設けられる第１ガス流入ポートと、第２反応ガスが流入されるように前記内部管に設けられる第２ガス流入ポートと、をさらに包含できる。
【００１６】
本発明の実施形態によれば、前記ガス噴射ユニットは、前記内部管に設けられる１つのガス流入ポートと、前記ガス流入ポートに連結されるメーンガス供給管と、前記メーンガス供給管から分岐された第１分岐管に連結され、第１反応ガスを供給する第１ガス供給源と、前記メーンガス供給源から分岐された第２分岐管に連結され、第２反応ガスを供給する第２ガス供給源と、をさらに包含できる。
【００１７】
本発明の実施形態によれば、前記ガス噴射ユニットは、前記冷却流体が流入されるように前記外部管に設けられる冷却流体流入ポートと、前記冷却流体が排出されるように前記外部管に設けられる冷却流体流出ポートと、をさらに包含できる。
【００１８】
本発明の実施形態によれば、前記内部管と前記外部管との間の空間を、前記冷却流体流入ポートに連通される第１領域と、前記冷却流体流出ポートに連通される第２領域と、前記第１領域と前記第２領域とを連通させる第３領域に区画する分離板と、をさらに包含できる。
【００１９】
本発明の実施形態によれば、前記内部管は第１反応ガスが流入される第１内部管と、前記第１内部管を囲み、第２反応ガスが流入される第２内部管と、を含み、前記噴射管は、前記第１内部管内の前記第１反応ガスを前記外部管の外部へ噴射する第１噴射管と、前記第２内部管内の前記第２反応ガスを前記外部管の外部へ噴射する第２噴射管と、を包含できる。
【００２０】
本発明の実施形態によれば、前記ガス噴射ユニットは、前記冷却流体が流入されるように前記外部管に設けられる冷却流体流入ポートと、前記冷却流体が排出されるように前記外部管に設けられる冷却流体流出ポートと、をさらに包含できる。
【００２１】
本発明の実施形態によれば、前記ガス噴射ユニットは、前記外部管と前記第２内部管との間の空間を、前記冷却流体流入ポートに連通される第１領域と、前記冷却流体流出ポートに連通される第２領域と、前記第１領域と前記第２領域とを連通させる第３領域に区画する分離板と、をさらに包含できる。
【００２２】
上記した課題を達成するために本発明の実施形態による薄膜蒸着方法は、処理室内に基板をローディングすることと、前記基板を加熱することと、前記基板に反応ガスを噴射することと、を含み、前記反応ガスはガス噴射ユニットの内部管に流入され、前記内部管を囲む外部管内で流れる冷却流体によって冷却された後、前記内部管と前記外部管を連結する噴射管を通じて前記基板へ噴射される。
【００２３】
本発明の実施形態によれば、前記ガス噴射ユニットはその長さ方向が上下方向となるように配置され、前記反応ガスは水平方向に配置された前記噴射管を通じて前記基板に噴射され得る。
【００２４】
本発明の実施形態によれば、前記基板は支持板の縁領域に円周方向に沿って複数個がローディングされ、前記ガス噴射ユニットは前記支持板の中心領域の上部で前記反応ガスを噴射することができる。
【００２５】
本発明の実施形態によれば、前記支持板は中心軸を中心に回転し、前記複数個の基板各々は中心軸を中心に回転することができる。
【００２６】
本発明の実施形態によれば、前記反応ガスは第１反応ガスと、前記第１反応ガスと異なる成分の第２反応ガスと、を含み、前記第１及び第２反応ガスは独立的に前記内部管に流入されたあと、前記内部管で互いに混合され得る。
【００２７】
本発明の実施形態によれば、前記反応ガスは第１反応ガスと、前記第１反応ガスと異なる成分の第２反応ガスを含み、前記第１及び第２反応ガスは混合された状態に前記内部管に流入され得る。
【００２８】
本発明の実施形態によれば、前記反応ガスは第１反応ガス、及び前記第１反応ガスと異なる成分の第２反応ガスを含み、前記内部管は前記第１反応ガスが流入される第１内部管、及び前記第１内部管を囲み前記第２反応ガスが流入される第２内部管を含み、前記第１反応ガスは前記第１内部管と前記外部管を連結する第１噴射管を通じて噴射され、前記第２反応ガスは前記第２内部管と前記外部管を連結する第２噴射管を通じて噴射され得る。
【００２９】
上記した課題を達成するために本発明の実施形態によるガス噴射ユニットは、反応ガスが流入される内部管と、前記内部管を囲み、前記内部管内の反応ガスを冷却する冷却流体が流れる外部管と、前記内部管内の反応ガスを前記外部管の外部へ噴射する噴射管を含む。
【００３０】
本発明の実施形態によれば、前記噴射管は前記内部管の円周方向に沿って複数個が設けられ、前記噴射管は複数個のグループに分けられ、同一のグループに属する前記噴射管は前記内部管の同一の高さに円周方向に沿って設けられ、他のグループに属する前記噴射管は前記内部管の互いに異なる高さに円周方向に沿って設けられ得る。
【００３１】
本発明の実施形態によれば、第１反応ガスが流入されるように前記内部管に設けられる第１ガス流入ポートと、第２反応ガスが流入されるように前記内部管に設けられる第２ガス流入ポートと、をさらに包含できる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によると、ガス噴射ユニットの内部管内の反応ガスを反応温度以下に冷却して、反応ガスの意図しない反応を防止することができる。
【００３３】
そして、本発明によると、蒸着される金属薄膜の品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施形態による薄膜蒸着装置を示す図面である。
【図２】図１のガス噴射ユニットと基板支持ユニットとの平面図である。
【図３】図１のガス噴射ユニットと基板支持ユニットとを拡大して示す図面である。
【図４】ガス噴射ユニットの一部を切開した斜視図である。
【図５】ガス噴射ユニットの平断面図である。
【図６】図３のガス噴射ユニットの他の実施形態を示す図面である。
【図７】ガス噴射ユニットと基板支持ユニットとの他の配置構造を示す図面である。
【図８】図３のガス噴射ユニットのその他の実施形態を示す図面である。
【図９】図３のガス噴射ユニットのその他の実施形態を示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、添付図面を参照して本発明の望ましい実施形態によるガス噴射ユニット、及びこれを利用する薄膜蒸着装置及び方法を詳細に説明する。なお、各図面の構成要素に付する参照符号について、同一の構成要素に対しては他の図面においてもできるだけ同一の符号を付する。また、本発明の説明において、関連する公知構成又は機能に対する具体的な説明が本発明の要旨の理解を損なわせる場合には、その詳細な説明は省略する。
【００３６】
図１は本発明の実施形態による薄膜蒸着装置１０を示す図面である。
【００３７】
薄膜蒸着装置１０は、金属有機物化学気相蒸着ＭＯＣＶＤ方法、即ち金属有機化合物と水素化合物とのガス熱分解反応を利用して、基板の上に薄膜を蒸着する。薄膜蒸着工程に使用される基板は、例えばＬＥＤの製造工程の中でエピ（Ｅｐｉ）ウエハーを製造するために使用されるサファイア（Ｓａｐｐｈｉｒｅ、Ａｌ２Ｏ３）及びシリコンカーバイドＳｉＣ基板、又は半導体集積回路ＩＣを製造するために使用されるシリコンウエハー等である。
【００３８】
図１に示すように、本発明の実施形態による薄膜蒸着装置１０は処理室１００、排気ユニット２００、基板支持ユニット３００、加熱ユニット４００、及びガス噴射ユニット５００を含む。
【００３９】
処理室１００は金属有機物化学気相蒸着ＭＯＣＶＤ工程が進行される空間を提供する。処理室１００は上部壁１０２、上部壁１０２の縁から下方向に延長された側壁１０４、及び側壁１０４の下端に結合された下部壁１０６を有する。上部壁１０２と下部壁１０６とは円板形状に設けられる。処理室１００の側壁１０４には基板Ｓが搬入／搬出される通路１０５が形成される。通路１０５の入口側には通路１０５を開閉するドア１１０が設置される。ドア１１０は駆動器１１２に結合され、ドア１１０は駆動器１１２の作動によって通路１０５の長さ方向に垂直な方向に移動しながら通路１０５の入口を開閉する。
【００４０】
排気ユニット２００は排気ライン２１０、排気部材２２０、及びバルブ２３０を含む。排気ライン２１０の一端は処理室１００の下部壁１０６に形成された排気ホール１０７に連結され、排気ライン２１０の他端には排気部材２２０が連結される。排気部材２２０は処理室１００の内部に負の圧力を加えるポンプである。排気部材２２０が処理室１００内に負の圧力を加えると、処理室１００内部の不必要な反応生成物及びキャリヤーガスが排気され、これを通じて処理室１００内部の圧力が工程圧力として維持される。処理室１００内の工程圧力は、例えば、数Ｔｏｒｒの低真空から７６０Ｔｏｒｒの大気圧に至る多様な範囲の圧力である。バルブ２３０は排気ホール１０７と排気部材２２０との間の排気ライン２１０の上に配置され、排気ライン２１０の内部空間を通じる反応生成物及びキャリヤーガスの流れを開閉する。
【００４１】
図２は図１のガス噴射ユニットと基板支持ユニットとの平面図である。図１及び図２に示すように、基板支持ユニット３００は処理室１００の内部に配置され、基板Ｓを支持する。基板支持ユニット３００は支持板３１０と、回転駆動部材３３０とを含む。
【００４２】
支持板３１０は円板形状を有する。支持板３１０は電気的伝導性が優れた黒鉛材質で設けられ得る。支持板３１０の上面の縁領域には円周方向に沿って複数個の第１溝３１２が形成される。第１溝３１２は円模様の平面を有するように形成される。本実施形態では第１溝３１２が６個設けられた場合を例として説明したが、第１溝３１２はこれより多くてもよいし、或いは少なくてもよい。各々の第１溝３１２の中心は支持板３２０の中心を基準に同一円周上に位置する。
【００４３】
各々の第１溝３１２には基板Ｓを収容する基板ホルダ３２０が挿入配置される。基板ホルダ３２０は上部が開放された円筒形状を有する。基板ホルダ３２０は電気的伝導性が優れた黒鉛材質で設けられる。基板ホルダ３２０の側壁の外径は、基板ホルダ３２０と第１溝３１２との間にギャップが形成されるように、第１溝３１２の直径より小さく設けている。基板ホルダ３２０の側壁の内径は基板Ｓの直径より大きく設けている。基板ホルダ３２０はガスベアリングの原理によって中心軸を中心に回転され、基板ホルダ３２０の回転によって基板Ｓが回転される。第１溝３１２の底面には螺旋形状の溝３１３が設けられ、螺旋形状の溝３１３には図示略のガス供給部材からガスが供給される。供給ガスは螺旋形状の溝３１３に沿って流れながら、基板ホルダ３２０の下面に回転力を提供し、基板ホルダ３２０と第１溝３１２との間の空間を通じて排気される。
【００４４】
回転駆動部材３３０は支持板３１０を回転させるものであり、駆動軸３３２と駆動器３３４とを含む。駆動軸３３２は処理室１００の下部壁１０６を貫通して挿入設置され、ベアリング３３３によって回転可能に支持される。駆動軸３３２の上端は支持板３１０の下面に連結され、駆動軸３３２の下端は駆動器３３４に連結される。駆動軸３３２は駆動器３３４によって発生された駆動力を支持板３１０へ伝達する。駆動器３３４は支持板３１０を回転させるための回転駆動力を提供することができ、また支持板３１０を上昇及び下降させるための直線駆動力を提供することもあり得る。これとは異なり、駆動軸３３２と駆動器３３４とを処理室１００の内部に位置するように設けることもあり得る。
【００４５】
加熱ユニット４００は支持板３１０の下に配置され、支持板３１０によって支持された基板Ｓを加熱する。加熱ユニット４００としては、例えばＲＦコイルのような高周波加熱手段が使用される。ヒーターをなすＲＦコイルは同一水平面の上で駆動軸３３２を囲むように配置される。ＲＦコイルに電力が供給されれば、支持板３１０はＲＦコイルによって誘導加熱され、支持板３１０の熱が基板ホルダ３２０を通じて基板Ｓへ伝達されることによって、基板Ｓが工程温度に加熱される。
【００４６】
ガス噴射ユニット５００は支持板３１０の中心領域の上部に離隔配置され、支持板３１０によって支持された基板Ｓへ反応ガス、即ち金属有機化合物ガス及びこれと反応する水素化合物のガスを噴射する。金属有機化合物は例えばアルミニウム、ガリウム又はインジウム化合物であり、水素化合物は例えばアルシン（Ａｒｓｅｎｅ）、ホスフィン（Ｐｈｏｓｐｈｉｎｅ）又はアンモニア（Ａｍｍｏｎｉａ）である。金属有機化合物及び水素化合物は気体状態でキャリヤーガスと共にガス噴射ユニット５００へ供給される。キャリヤーガスとしては水素又は窒素等が使用される。
【００４７】
図３は図１のガス噴射ユニットと基板支持ユニットとを拡大して示す図面であり、図４はガス噴射ユニットの一部を切開した斜視図であり、図５はガス噴射ユニットの平断面図である。
【００４８】
図３乃至図５に示すように、ガス噴射ユニット５００は長さ方向が上下方向となるように整列され、支持板３１０の中心領域の上部に配置される。ガス噴射ユニット５００は反応ガスが流入される内部管５２０、内部管５２０を囲み且つこの内部管５２０内の反応ガスを冷却する冷却流体が流れる外部管５４０、及び内部管５２０内の反応ガスを外部管５４０の外部へ噴射する複数の噴射管５６０を含む。
【００４９】
ところで、従来は、反応ガスを噴射するガス噴射部材が基板に加えられる高温の熱に露出され、反応ガスが基板へ供給される前に高温の熱によって意図されなかった反応が生じ、これによってガス噴射部材に寄生的な蒸着（Ｐａｒａｓｉｔｉｃ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）が発生する問題点があった。しかし、本発明の実施形態によるガス噴射ユニット５００では外部管５４０が内部管５２０を囲むように配置され、内部管５２０へ供給される反応ガスが外部管５４０を通じて流れる冷却流体によって冷却される構成を有するので、前記のような従来の問題点を解決することができる。
【００５０】
内部管５２０は中空の円筒形状を有する。即ち、内部管５２０は円板形状の上部壁５２１、上部壁５２１から下方向に延長された側壁５２２、及び側壁５２２の下端に結合される円板形状の下部壁５２３を包含する。上部壁５２１には第１ガス流入ポート５２４と第２ガス流入ポート５２５とが設けられる。第１ガス流入ポート５２４には金属有機化合物のガスを供給する第１ガス供給ライン５２６が連結され、第１ガス供給ライン５２６の他端には金属有機化合物のガス供給源５２７が連結される。第２ガス流入ポート５２５には水素化合物のガスを供給する第２ガス供給ライン５２８が連結され、第２ガス供給ライン５２８の他端には水素化合物のガス供給源５２９が連結される。第１ガス供給ライン５２６を通じて供給される金属有機化合物のガスと、第２ガス供給ライン５２８を通じて供給される水素化合物のガスとは、内部管５２０の内部で互いに混合される。
【００５１】
外部管５４０は内部管５２０を囲み、外部管５４０の内には内部管５２０内の反応ガスを冷却する冷却流体が流れる。外部管５４０は中空の円筒形状を有する。例えば、外部管５４０は環形の上部壁５４１、上部壁５４１の縁から下方向に延長された側壁５４２、及び側壁５４２の下端に結合された円板形状の下部壁５４３を有する。上部壁５４１の内周面は内部管５２０の上部壁５２１の縁に結合され、側壁５４２と下部壁５４３とは内部管５２０の側壁５２２と下部壁５２３から離隔される。
【００５２】
外部管５４０の上部壁５４１の一側には冷却流体流入ポート５４４が設けられ、冷却流体流入ポート５４４には冷却流体供給管５４５が連結される。外部管５４０の上部壁５４１の他側には冷却流体流出ポート５４６が設けられ、冷却流体流出ポート５４６には冷却流体回収管５４７が連結される。そして、冷却流体供給管５４５及び冷却流体回収管５４７の端部は温度調節部５４８に連結される。温度調節部５４８で温度が調節された冷却流体は冷却流体供給管５４５及び冷却流体流入ポート５４４を通じて外部管５４０へ供給される。冷却流体は内部管５２０と外部管５４０との間の空間を通じて流れながら、内部管５２０の内部に提供された反応ガスを冷却する。以後、冷却流体は冷却流体流出ポート５４６及び冷却流体回収管５４７を通じて温度調節部５４８に回収される。回収された冷却流体は再び温度が調節された状態で外部管５４０に供給される。冷却流体としては、例えば冷却水又は窒素ガスのような不活性ガスが使用される。
【００５３】
内部管５２０と外部管５４０との間の空間には分離板５５０ａ、５５０ｂが設けられる。分離板５５０ａ、５５０ｂは外部管５４０と内部管５２０との間の環形の空間を、冷却流体流入ポート５４４に連通される第１領域Ａ１と、冷却流体流出ポート５４６に連通される第２領域Ａ２とに区画するように、外部管５４０の上部壁５４１から下方向に長く延長される。第１領域Ａ１と第２領域Ａ２とは、内部管５２０の下部壁５２３と外部管５４０の下部壁５４３との間の第３領域Ａ３を通じて連通される。
【００５４】
複数の噴射管５６０は、内部管５２０と外部管５４０とを連結し、内部管５２０内の反応ガスを外部管５４０の外部へ噴射する。複数の噴射管５６０は内部管５２０の円周方向に沿って複数個が設けられる。例えば、複数の噴射管５６０は第１グループの噴射管５６２、第２グループの噴射管５６４、及び第３グループの噴射管５６６を包む。第１グループの噴射管５６２は、内部管５２０の側壁５２２の下端に隣接する第１高さで、内部管５２０の円周方向に沿って複数個が設けられる。第２グループの噴射管５６４は、第１高さより高い第２高さで、内部管５２０の円周方向に沿って複数個が設けられる。第３グループの噴射管５６６は、第２高さより高い第３高さで、内部管５２０の円周方向に沿って複数個が設けられる。
【００５５】
第１乃至第３グループの噴射管５６２、５６４、５６６は内部管５２０の横方向に沿って同一の間隔で設けられる。これと異なり、第１乃至第３グループの噴射管５６２、５６４、５６６を、図６に示すように、内部管５２０の横方向に沿って異なる間隔（Ｄ２＞Ｄ１）で設けてもよい。第１グループの噴射管５６２は支持板３１０に隣接する領域へ反応ガスを噴射し、第３グループの噴射管５６６は処理室（図１中の符号１００）の上部壁１０２に隣接する領域へ反応ガスを噴射する。
【００５６】
図２及び図３を参照して、上述したような構成を有する薄膜蒸着装置を利用して基板Ｓ上に金属膜を蒸着する過程を、以下に説明する。
【００５７】
つまり、いずれか１つの基板ホルダ３２０に基板Ｓがローディングされた後、支持板３１０が回転しながら順次的に他の基板ホルダ３２０に基板Ｓがローディングされる。基板Ｓのローディングが完了されれば、支持板３１０は中心軸を中心に回転し、基板Ｓは基板ホルダ３２０がガスベアリングによって中心軸を中心に回転することによって回転される。そして、加熱ユニット４００が支持板３１０を加熱し、支持板３１０の熱が基板ホルダ３２０を通じて基板Ｓへ伝達されることによって、基板Ｓが工程温度に加熱される。
【００５８】
以後、金属有機化合物のガスが第１ガス流入ポート５２４を通じて内部管５２０へ流入され、水素化合物のガスが第２ガス流入ポート５２５を通じて内部管５２０へ流入される。金属有機化合物のガスと水素化合物のガスとは内部管５２０の内部で互いに混合される。
【００５９】
この時、外部管５４０には、内部管５２０の内部の金属有機化合物のガスと水素化合物のガスとを冷却する冷却流体が流れる。冷却流体の温度は温度調節部５４８で調節され、温度が調節された冷却流体は冷却流体供給管５４５、冷却流体流入ポート５４４、外部管５４０、冷却流体流出ポート５４６、及び冷却流体回収管５４７を通じて持続的に循環される。内部管５２０の内部の金属有機化合物のガスと水素化合物のガスとが冷却流体によって冷却されるので、金属有機化合物のガスと水素化合物のガスとが基板Ｓへ噴射される前に反応することを防止することができる。
【００６０】
金属有機化合物のガスと水素化合物のガスとは、内部管５２０で混合及び冷却された後、内部管５２０と外部管５４０とを連結する噴射管５６０を通じて、基板Ｓに噴射される。噴射管５６０が内部管５２０の円周方向に沿って設けられるので、金属有機化合物のガスと水素化合物のガスとは、支持板３１０上にて円周方向にローディングされた基板Ｓに対して均一に噴射される。基板Ｓに噴射された金属有機化合物のガスと水素化合物のガスとは、基板Ｓに加えた高温の熱によって分解されながら、基板Ｓ上に金属薄膜を蒸着する。
【００６１】
以下においては、基板支持ユニットとガス噴射ユニットとの他の実施形態について説明する。
【００６２】
図７はガス噴射ユニットと基板支持ユニットとの他の配置構造を示す図面である。図７に示すように、支持板３１０の上面中心領域には第２溝３１４が形成され、ガス噴射ユニット５００の外部管５４０が第２溝３１４の底面から離隔配置されるように第２溝３１４へ挿入される。このような構成によって、噴射管５６０と支持板３１０との間の上下方向距離が短縮されるので、噴射管５６０が基板Ｓ上により均一に反応ガスを噴射して高品質の金属膜を蒸着することができる。
【００６３】
図８及び図９は図３のガス噴射ユニットの他の実施形態を示す図面である。図８及び図９では図３と同一の構成要素に対して同一の符号を付してこれに対する説明は省略する。以下では図３のガス噴射ユニットとの差異点についてのみ説明する。
【００６４】
図８に示すように、内部管５２０には１つのガス流入ポート５２４’が設けられる。ガス流入ポート５２４’にはメーンガス供給管５２６’が連結され、メーンガス供給管５２６’は第１分岐管５２６’−１と第２分岐管５２６’−２とに分岐される。第１分岐管５２６’−１には金属有機化合物のガスを供給する第１ガス供給源５２７’−１が連結され、第２分岐管５２６’−２には水素化合物のガスを供給する第２ガス供給源５２７’−２が連結される。金属有機化合物のガスと水素化合物のガスとはメーンガス供給管５２６’で混合された後、内部管５２０のガス流入ポート５２４’に供給される。
【００６５】
図９に示すように、内部管５２０’は、第１内部管５２０’ａと、この第１内部管５２０’ａを囲む第２内部管５２０’ｂとを含む。第１内部管５２０’ａには第２ガス流入ポート５２５が設けられ、第２ガス流入ポート５２５を通じて第１内部管５２０’ａの内部に水素化合物のガスが供給される。第２内部管５２０’ｂには第１ガス流入ポート５２４が設けられ、第１ガス流入ポート５２４を通じて第２内部管５２０’ｂの内部に金属有機化合物のガスが供給される。金属有機化合物のガスと水素化合物のガスとは、独立された空間を有する第１内部管５２０’ａ又は第２内部管５２０’ｂに供給されるので、互いに混合されない状態に維持される。第１噴射管５６３は第１内部管５２０’ａと外部管５４０とを連結して、第１内部管５２０’ａの内部の水素化合物のガスを外部管５４０の外部へ噴射する。第２噴射管５６５は第２内部管５２０’ｂと外部管５４０を連結し、第２内部管５２０’ｂの内部の金属有機化合物のガスを外部管５４０の外部へ噴射する。
【００６６】
以上の説明は本発明の技術思想を例示的に説明したに過ぎず、当業者であれば本発明の本質から逸脱しない範囲内で多様な修正及び変形が可能である。したがって、開示した実施形態は本発明の技術思想を限定するものではなく単に説明するためのものであり、このような実施形態によって本発明の技術思想の範囲は限定されない。本発明の保護範囲は特許請求の範囲によって解釈されなければならず、それと同等な範囲内にある全て技術思想は本発明の権利範囲に含まれる。
【図１】
0005544669.tif 000002
【図２】
0005544669.tif 000003
【図３】
0005544669.tif 000004
【図４】
0005544669.tif 000005
【図５】
0005544669.tif 000006
【図６】
0005544669.tif 000007
【図７】
0005544669.tif 000008
【図８】
0005544669.tif 000009
【図９】
0005544669.tif 000010