CN102534562A - 基座、化学气相沉积设备和基板加热方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于化学气相沉积设备的基座、化学气相沉积设备和使用该化学气相沉积设备加热基板的方法。用于化学气相沉积(CVD)设备的基座包括：基座本体，具有与其下表面相对的上表面并且由透光材料形成，基座本体的上表面具有至少一个形成为在其内容纳基板的袋状部分；吸光单元，在基座本体的上表面上由吸光材料形成。
Description
本申请要求于2010年12月23日在韩国知识产权局提交的第10-2010-0133341号韩国专利申请的优先权，该申请的公开通过引用包含于此。
技术领域
本发明涉及一种基座(susceptor)和一种化学气相沉积(CVD)设备，更具体地，涉及允许对半导体生长基板均匀加热的一种用于CVD设备的基座以及一种包括该基座的CVD设备。
背景技术
近来，根据对微型LED的开发和高效LED产量，金属有机化学气相沉积(MOCVD)作为多种化学气相沉积(CVD)技术中的一种开始受到关注。
MOCVD是用于化合物半导体的多种CVD气相生长方法中的一种，其中，金属化合物通过有机金属中的热分解反应沉积在半导体基板上并且反应气体穿过受热晶片产生反应材料薄膜的化学气相沉积，因此，可通过连续工艺在晶片上形成多个层。
此时，在晶片的整个表面上形成具有均匀厚度的薄膜是必要的。因此，控制加热晶片时的温度以使整体均匀受热可能会更重要。
发明内容
本发明的一方面提供了一种基座和一种化学气相沉积(CVD)设备，所述基座和CVD设备即使在当加热安装在基座上的基板时在基板中发生弓形效应的情况下也能够均匀地加热基板，从而在基板上生长高质量的半导体。
根据本发明的一方面，提供了一种用于CVD设备的基座，所述基座包括：基座本体，具有与其下表面相对的上表面并且由透光材料形成，基座本体的上表面具有至少一个被形成为在其内容纳基板的袋状部分；吸光单元，在基座本体的上表面上由吸光材料形成。
所述袋状部分可包括底部和沿形成在向上的方向与所述底部分隔开的位置处的阶梯部，可在所述阶梯部上支撑所述基板的边缘。
所述阶梯部可形成在基座本体中或者在吸光单元的形成为延伸到袋状部分的端部处。
所述透光材料可为选自于由石英、蓝宝石和透明陶瓷组成的组中的至少一种。
所述吸光材料可为选自于由石墨、SiC和涂覆有SiC的石墨组成的组中的至少一种。
所述吸光材料可吸收波长为400nm至100μm的光。
根据本发明的另一方面，提供了一种CVD设备，所述CVD设备包括：室；用于CVD设备的基座，置于所述室内并且包括基座本体和发光单元，所述基座本体具有与其下表面相对的上表面并且由透光材料形成，所述基座本体的上表面具有至少一个形成为在其内容纳基板的袋状部分，所述吸光单元在所述基座本体的上表面上由吸光材料形成；以及加热灯，发射光以加热基座的下表面。
所述袋状部分可包括底部和形成在沿向上的方向与所述底部分隔开的位置处的阶梯部，可在所述阶梯部上支撑所述基板的边缘。
所述基板可被设置为与吸光层粘合性地结合或者与吸光层分离地形成。
所述袋状部分可包括在其内支撑基板的阶梯部以及底部，并且所述袋状部分的底部可与所述阶梯部分隔开给定的间隔。
所述阶梯部可形成在基座本体中或者在吸光单元的形成为延伸到袋状部分的端部处。
所述吸光材料可吸收波长为400nm至100μm的光。
所述透光材料可为选自于由石英、蓝宝石和透明陶瓷组成的组中的至少一种。
所述吸光材料可为选自于由石墨、SiC和涂覆有SiC的石墨组成的组中的至少一种。
CVD设备还包括在基板的下表面上由吸光材料形成的吸光层，其中，所述吸光层可通过层压具有不同热膨胀系数的多层材料来形成。
根据本发明的另一方面，提供了一种通过使用CVD设备加热基板的方法，所述方法包括：布置用于CVD设备的基座，所述基座包括基座本体和吸光单元，所述基座本体具有与其下表面相对的上表面并且由透光材料形成，所述吸光单元在所述基座本体上表面上由吸光材料形成，所述上表面具有至少一个形成为在其内容纳基板的袋状部分；在由透光材料形成的基板的下表面上形成由吸光材料形成的吸光层；将其下表面上形成有吸光层的基板安装在袋状部分中，并且将安装好的基板设置在所述CVD设备的室内；向基座本体的下表面照射光以对基座本体的下表面提供热量。
所述基板可由选自于由石英、蓝宝石和透明陶瓷组成的组中的至少一种形成。
所述基板可被设置为在其下表面上沉积吸光层或者将吸光层粘合到其下表面。
可通过层压具有不同热膨胀系数的多层材料来形成所述吸光层。
根据本发明的另一方面，提供了一种使用CVD设备加热基板的方法，所述方法包括：布置用于CVD设备的基座，所述基座包括基座本体和吸光单元，所述基座本体具有与其下表面相对的上表面并且由透光材料形成，所述吸光单元在所述基座本体的上表面上由吸光材料形成，所述上表面具有至少一个形成为在其内容纳基板的袋状部分；在袋状部分中形成吸光层；将基板安装在所述吸光层上并将安装好的基板布置在所述CVD设备的室内；向基座本体的下表面照射光以对基座本体的下表面提供热。
可通过层压具有不同热膨胀系数的多层材料形成所述吸光层。
附图说明
通过下面结合附图进行的详细描述，本发明的上述和其它方面、特征和其它优点将会理解地更加清楚，在附图中：
图1A和图1B是根据现有技术的基座的构造图；
图2示出了根据现有技术的安装于基座上的基板被加热的图；
图3A和图3B示出了根据本发明实施例的用于CVD设备的基座；
图4A和图4B示出了根据本发明另一实施例的用于CVD设备的基座及基板；
图5A和图5B示出了根据本发明另一实施例的用于CVD设备的基座及基板；
图6A和图6B是根据本发明另一实施例的CVD设备的概念图；
图7是示出了根据本发明另一实施例的利用CVD设备加热基板的方法的流程图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细地描述本发明的示例性实施例，以使本发明所属领域的技术人员能够容易实施本发明的示例性实施例。然而，在描述本发明的示例性实施例时，将省略对公知功能或构造的详细描述，以避免因不必要的细节模糊了对本发明的描述。
另外，在所有的附图中相同的标号表示相同的元件。
除非明确地描述相反意思，否则词语“包括”及其变型应被理解为意味着包括所述元件但不排除任何其它元件。
图1A和图1B是根据现有技术的基座的构造图。参照图1A，基座10可包括形成为凹进预设深度的多个袋状部分15，在袋状部分15中支撑将被处理的基板。图1B是沿图1A中示出的X-X′线截取的基座10的剖视图。
图2示出了根据现有技术的容纳安装于其上的基板的基座被加热的示例。参照图2，当向基板11和12施加热时，基板会成弓形。
在基座10的左侧袋状部分中的基板11示出为朝着基板10凸起。即，基板11的中心可与袋状部分的底部14接触，并且基板11的边缘可以与袋状部分的底部14分离，以致基板11中心的温度会比基板11边缘的温度高，由此导致不均匀的基板温度。
在基座10的右侧袋状部分中的基板21可向上凸起。在这种情况下，基板21的边缘可与袋状部分的底部14接触并且基板21的中心可与袋状部分的底部分离，以致基板21边缘的温度会比基板21中心的温度高而导致不均匀的基板温度。
图3A和图3B示出了根据本发明实施例的用于CVD设备的基座。参照图3A，用于CVD设备100的基座可包括基座本体104和吸光单元107。
基座本体104可由透光材料形成并且可具有至少一个袋状部分105。透光材料可由从石英、蓝宝石和透明陶瓷的组中选择的至少一种形成。
袋状部分105可包括支撑基板边缘的阶梯部105a和底部105b。阶梯部105a可形成在沿向上的方向与底部105b分隔开的位置处，在阶梯部105a上支撑基板的边缘。尽管在下文中详细地描述，阶梯部105a可形成在沿向上的方向与底部105b分隔开的位置处，从而当受热基板弯曲为朝向基座凸起时，提供了容纳基板的空间以防止弯曲的基板与底部105b接触。
吸光单元107可形成在基座本体104的上表面上，并且可由吸光材料形成以吸收穿过基座本体104的光。吸光材料可以为选自于由石墨、SiC和涂覆有SiC的石墨组成的组中的至少一种。吸光材料可吸收波长为400nm至100μm的光。
参照图3B，在根据本发明另一实施例的用于CVD设备的基座110中，阶梯部115a可形成在吸光单元117的形成为延伸到袋状部分115的端部处。这里，诸如基座本体114、袋状部分115和袋状部分的底部115b等的构造与图3A中的那些构造相同或相似，因此对其的详细描述将在下文中省略。
图4A和图4B示出了根据本发明的另一实施例的用于CVD设备的基座及基板。参照图4A，基座100可包括基板101和形成在基板101的下表面上并且由吸光材料形成的第一吸光层102。
基板101可设置为与第一吸光层102分开，或者可设置为在其下表面上沉积第一吸光层102或者设置为将其粘合到第一吸光层102。
基板101可由选自于由石英、蓝宝石和透明陶瓷组成的组中的至少一种形成。基板101可设置成在其上堆叠有半导体结构。
第一吸光层102可由吸光材料形成，以吸收穿过基座的基座本体的光并且将热量传递至基板101。吸光材料可为选自于由石墨、SiC和涂覆有SiC的石墨组成的组中的至少一种。第一吸光层102的热膨胀系数可与基板101的热膨胀系数接近，从而即使当在基板101中发生弓形效应时，第一吸光层102可紧密地粘合到基板101而将热均匀地传递到基板101。
参照图4B，基座100可包括基板101和在基板101的下部由吸光材料形成的第二吸光层103。第二吸光层103可形成为包括热膨胀系数不同的层压材料层103a和103b。第二吸光层103可被构造为通过由具有不同热膨胀系数的材料构成而与基板101的热膨胀系数接近。基板可设置为与吸光层粘合性地结合或者与吸光层分离地形成。为了均匀地将热量传递至基板101，基板101和第二吸光层103可适于彼此结合。
图5A和图5B示出了根据本发明另一实施例的用于CVD设备的基座以及基板。图5A和图5B示出了将基板安装在图3B中示出的基座110上的实施例。图5A和图5B在其构造上与图4A和图4B相似，因此将省略对其的详细描述。
图6A和图6B是根据本发明另一实施例的CVD设备的概念图。图6A示出了在对基板101和基座104充分地加热前提供的CVD设备。CVD设备可包括室(未示出)、基座104和加热灯(heating lamp)120。室可具有用于容纳基板101和基座100的空间。
由于基板101尚未被充分地热而明显不具有弓形效应，所以基板101可保持近似平坦的形状。作为将要沉积在基板101上的半导体的原材料的源气可在基板101和基座100的上部流动。
加热灯120可将光照射到基座100的下表面，以通过基座本体104将热传递至吸光单元107。例如，从加热灯120发出的光的波长可为大约400nm至100μm，优选地，与红外区域内的光线的波长一样为大约700nm至100μm。
参照图6B，基座100和基板被充分地加热而在基板中产生了弓形效应。基座100的左侧袋状部分中的基板被示出为朝向第一吸光层102中凸起式地弯曲。阶梯部105a可形成沿向上的方向与袋状部分的底部105b分隔开的位置处以具有能够容纳弯曲的基板101的空间。
在图6B中基座100的右侧袋状部分中的基板101被示出为沿着与基座100的左侧袋状部分中的第一吸光层102的方向相反的方向中凸起式地弯曲。根据本发明的实施例，由于无论基板101的凸起式弯曲的方向是朝向第一吸光层102或是在其相反的方向上，基板101都可紧密地粘合到第一吸光层102，所以可将热均匀地提供至其上形成有半导体层的基板101，使得基板保持均匀的温度而形成具有提高了的质量的半导体层。
图7是示出根据本发明另一实施例的利用CVD设备加热基板的方法的流程图。
参照图7，在操作710中，可以布置包括基座本体和吸光单元的用于CVD设备的基座。在用于CVD设备的基座中，可通过在由透光材料形成的基座本体的上表面上覆盖或沉积吸光材料来形成吸光单元，或者可通过将吸光单元粘合到基座本体的上表面来布置基座。
在操作720中，可以在由透光材料形成的基板的下表面上形成由吸光材料制成的吸光层。作为示例，吸光层可形成为沉积在基板的下表面上或者粘合到基板的下表面。
在操作730中，可以将吸光层形成在其下的基板安装在袋状部分中并且设置在CVD设备的室中。也就是说，可以将基板安装在袋状部分中，使得吸光层可被支撑在袋状部分的阶梯部上。
代替在操作720中在基板的下表面上形成吸光层，可以在袋状部分中安装与基板分开形成的单独的吸光层，并且可在吸光层上安装基板。
随后，在操作740中，可以通过使用加热灯将光照射到基座本体的下表面以加热基座和基板。
如前所述，根据本发明的实施例，即使在加热基板时基板发生弓形效应，也可通过均匀加热基板获得基板上质量提高的半导体生长。
尽管已经结合示例性实施例示出和描述了本发明，但是本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以进行修改和变型。
Claims (22)
1.一种用于化学气相沉积设备的基座，所述基座包括：
基座本体，具有与基座本体的下表面相对的上表面并且由透光材料形成，所述基座本体的上表面具有至少一个形成为在其内容纳基板的袋状部分；以及
吸光单元，在所述基座本体的上表面上由吸光材料形成。
2.根据权利要求1所述的基座，其中，所述袋状部分包括底部和形成在沿向上的方向与所述底部分隔开的位置处的阶梯部，在所述阶梯部上支撑所述基板的边缘。
3.根据权利要求2所述的基座，其中，所述阶梯部形成在所述基座本体中。
4.根据权利要求2所述的基座，其中，所述阶梯部形成在所述吸光单元的形成为延伸到所述袋状部分的端部处。
5.根据权利要求1所述的基座，其中，所述透光材料为从由石英、蓝宝石和透明陶瓷组成的组中选择的至少一种。
6.根据权利要求1所述的基座，其中，所述吸光材料为从由石墨、SiC和涂覆有SiC的石墨组成的组中选择的至少一种。
7.根据权利要求1所述的基座，其中，所述吸光材料吸收波长为400nm至100μm的光。
8.一种化学气相沉积设备，所述化学气相沉积设备包括：
室；
用于化学气相沉积设备的基座，置于所述室内并且包括基座本体和吸光单元，所述基座本体具有与所述基座本体的下表面相对的上表面并且由透光材料形成，所述基座本体的上表面具有至少一个形成为在其内容纳基板的袋状部分，所述吸光单元在所述基座本体的上表面上由吸光材料形成；以及
加热灯，发射光以加热基座的下表面。
9.根据权利要求8所述的化学气相沉积设备，其中，所述袋状部分包括底部和形成在沿向上的方向与所述底部隔开的位置处的阶梯部，在所述阶梯部上支撑所述基板的边缘。
10.根据权利要求9所述的化学气相沉积设备，其中，所述阶梯部形成在所述基座本体中。
11.根据权利要求9所述的化学气相沉积设备，其中，所述阶梯部形成在吸光单元的形成为延伸到所述袋状部分的端部处。
12.根据权利要求8所述的化学气相沉积设备，其中，所述吸光材料吸收波长为400nm至100μm的光。
13.根据权利要求8所述的化学气相沉积设备，其中，所述透光材料为从由石英、蓝宝石和透明陶瓷组成的组中选择的至少一种。
14.根据权利要求8所述的化学气相沉积设备，其中，所述吸光材料为从由石墨、SiC和涂覆有SiC的石墨组成的组中选择的至少一种。
15.根据权利要求8所述的化学气相沉积设备，所述化学气相沉积设备还包括在基板的下表面上由所述吸光材料制成的吸光层，其中，通过层压多层具有不同热膨胀系数的材料来形成所述吸光层。
16.一种使用化学气相沉积设备加热基板的方法，所述方法包括以下步骤：
布置用于化学气相沉积设备的基座，所述基座包括基座本体和吸光单元，所述基座本体具有与所述基座本体的下表面相对的上表面并且由透光材料形成，所述吸光单元在所述基座本体的上表面上由吸光材料形成，所述上表面具有至少一个形成为在其内容纳基板的袋状部分；
在由透光材料形成的基板的下表面上形成由吸光材料形成的吸光层；
将下表面上形成有吸光层的基板安装在袋状部分中，并且将安装好的基板设置在所述化学气相沉积设备的室内；
向所述基座本体的下表面照射光以对所述基座本体的下表面提供热。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述基板由从由石英、蓝宝石和透明陶瓷组成的组中选择的至少一种形成。
18.根据权利要求16所述的方法，其中，所述基板被设置为在所述基底的下表面上沉积所述吸光层。
19.根据权利要求16所述的方法，其中，所述基板被设置为将所述吸光层粘合到所述基板的下表面。
20.根据权利要求16所述的方法，其中，通过层压多层具有不同热膨胀系数的材料来形成所述吸光层。
21.一种使用化学气相沉积设备加热基板的方法，所述方法包括以下步骤：
布置用于化学气相沉积设备的基座，所述基座包括基座本体和吸光单元，所述基座本体具有与所述基座本体的下表面相对的上表面并且由透光材料形成，所述吸光单元在所述基座本体的上表面上由吸光材料形成，所述上表面具有至少一个形成为容纳基板的袋状部分；
在袋状部分中形成吸光层；
将基板安装在所述吸光层上并将安装好的基板设置在所述化学气相沉积设备的室内；
向所述基座本体的下表面照射光以对所述基座本体的下表面提供热。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，通过层压多层具有不同热膨胀系数的材料来形成所述吸光层。
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