DE112019006503T5 - SUSCEPTOR ARRANGEMENT, MOCVD DEVICE INCLUDING THIS, AND CONTROL PROCEDURES FOR UNLOADING AN UPPER SUSCEPTOR FROM A MOCVD DEVICE - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Suszeptoranordnung und eine MOCVD-Einrichtung, welche diese umfasst, in der eine zweischichtige Struktur, die einen oberen Suszeptor und einen unteren Suszeptor umfasst, eine Temperaturabweichung an einer Auflagefläche verringert.Eine Suszeptoranordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst: einen oberen Suszeptor, der eine Auflagefläche aufweist, die konfiguriert ist, in Kontakt mit einem Substrat zu stehen, um das Substrat zu tragen; und einen unteren Suszeptor, der konfiguriert ist, den oberen Suszeptor zu tragen, wobei der obere Suszeptor und der untere Suszeptor mit unterschiedlichen Materialtypen beschichtet sind.Die Suszeptoranordnung und die diese umfassende MOCVD-Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verringern die Ungleichmäßigkeit der Temperatur an der Auflagefläche zum Tragen des Substrats, wodurch das Aufwachsen einer Dünnschicht mit besserer Gleichmäßigkeit auf dem Substrat ermöglicht wird und bei der Herstellung eines Elements unter Verwendung des durch einen MOCVD-Prozess aufgewachsenen Substrats eine hohe Ausbeute erhalten wird.The present invention relates to a susceptor assembly and a MOCVD device comprising the same, in which a two-layer structure comprising an upper susceptor and a lower susceptor reduces a temperature deviation at a support surface. A susceptor assembly according to an embodiment of the present invention comprises: a upper susceptor having a support surface configured to be in contact with a substrate to support the substrate; and a lower susceptor configured to support the upper susceptor, the upper susceptor and lower susceptor being coated with different types of materials. The susceptor assembly and the MOCVD apparatus comprising it in accordance with the present invention reduce the non-uniformity of temperature at the support surface for supporting the substrate, thereby enabling a thin film to be grown with better uniformity on the substrate and obtaining a high yield in the manufacture of an element using the substrate grown by an MOCVD process.
Description
[Technisches Gebiet][Technical area]
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Suszeptoranordnung, eine MOCVD-Einrichtung, welche diese umfasst, ein Steuerverfahren zum Abladen eines oberen Suszeptors von der MOCVD-Einrichtung, und insbesondere eine Suszeptoranordnung, eine MOCVD-Einrichtung, welche diese umfasst, und ein Steuerverfahren zum Abladen eines oberen Suszeptors von der MOCVD-Einrichtung, bei der eine zweischichtige Struktur, die den oberen Suszeptor und einen unteren Suszeptor umfasst, eine Temperaturabweichung an einer Auflagefläche verringert.The present invention relates to a susceptor assembly, an MOCVD device comprising the same, a control method for unloading an upper susceptor from the MOCVD device, and more particularly to a susceptor assembly, an MOCVD device comprising the same, and a control method for unloading an upper one Susceptor from the MOCVD device in which a two-layer structure comprising the upper susceptor and a lower susceptor reduces a temperature variance at a bearing surface.
[Stand der Technik][State of the art]
Chemische Gasphasenabscheidung (chemical vapor deposition - CVD) bezeichnet eine Technologie zur Bildung einer Dünnschicht mittels einer chemischen Gasphasenreaktion durch Aufbringen eines Quellgases auf ein beschichtetes Substrat, Aufbringen externer Energie und Zersetzen des Quellgases.Chemical vapor deposition (CVD) refers to a technology for the formation of a thin film by means of a chemical gas phase reaction by applying a source gas to a coated substrate, applying external energy and decomposing the source gas.
Zur Ermöglichung des korrekten Ablaufs der chemischen Reaktion müssen verschiedene Prozessbedingungen und -umgebungen präzise gesteuert werden und es muss Energie zur Aktivierung des Quellgases zugeführt werden, damit das Quellgas spontan chemisch reagiert.To enable the chemical reaction to proceed correctly, various process conditions and environments must be precisely controlled and energy must be supplied to activate the source gas so that the source gas reacts chemically spontaneously.
Die chemische Gasphasenabscheidung kann in eine Niederdruck-CVD (low-pressure CVD - LPCVD), bei der ein niedriger Druck von einigen bis einigen hundert Millitorr (mTorr) verwendet wird, eine plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung (plasma-enhanced CVD - PECVD), bei der ein Quellgas unter Verwendung von Plasma aktiviert wird, und eine metallorganische CVD (metal-organic CVD - MOCVD) eingeteilt werden, bei der Gasmoleküle als Ausgangsstoffe verwendet werden, die durch die Kombination von organischen reaktiven Gruppen mit Metallelementen hergestellt werden.The chemical vapor deposition can be transformed into a low-pressure CVD (low-pressure CVD - LPCVD), in which a low pressure of a few to a few hundred millitorr (mTorr) is used, a plasma-enhanced chemical vapor deposition (plasma-enhanced CVD - PECVD), in which a source gas is activated using plasma, and a metal-organic CVD (metal-organic CVD - MOCVD) can be classified, in which gas molecules are used as starting materials, which are produced by the combination of organic reactive groups with metal elements.
Hierbei bezeichnet eine MOCVD-Einrichtung eine Einrichtung, die durch Mischen von Gruppe-III-Alkyl (metallorganischem Quellgas) und einem Gruppe-V-Quellgas mit einem hochreinen Trägergas, Zuführen des Gemischs in eine Reaktionskammer und thermisches Zersetzen des Gemischs an einem erwärmten Substrat Verbindungshalbleiterkristalle wachsen lässt.Here, a MOCVD device denotes a device which, by mixing group III-alkyl (organometallic source gas) and a group V source gas with a high-purity carrier gas, feeding the mixture into a reaction chamber and thermally decomposing the mixture on a heated substrate, compound semiconductor crystals grows.
Unter Bezugnahme auf
Um das Reaktionsgas an dem Substrat
Hierbei kann eine Widerstandsheizung, die einen Heizdraht aus einem Metallmaterial wie Wolfram oder Rhenium verwendet, als die Heizeinrichtung
Um die vorgenannte Aufgabe zu lösen, wird als Heizeinrichtung eine Induktionserwärmungsheizeinrichtung angewandt, die hauptsächlich für Ultrahochtemperaturausrüstung verwendet wird, die bei einer Temperatur betrieben wird, die 1200 °C überschreitet. Durch die Verwendung der Induktionserwärmungsheizeinrichtung kann eine Temperaturabweichung an einer Auflagefläche zum Tragen eines Substrats verglichen mit der Widerstandsheizung im Stand der Technik verringert werden, doch an der Auflagefläche zum Tragen des Substrats ist die Ungleichmäßigkeit der Temperatur noch gegeben.In order to achieve the above object, an induction heating heater, which is mainly used for ultra-high temperature equipment which is operated at a temperature exceeding 1200 ° C, is used as the heater. By using the induction heating heater, a temperature variation on a supporting surface for supporting a substrate can be reduced as compared with the resistance heater in the prior art, but the temperature unevenness is still present on the supporting surface for supporting the substrate.
Eine Abscheidungsrate und eine Kristalleigenschaft einer Dünnschicht, die an dem Substrat abgeschieden wird, werden stark durch eine Temperatur des Substrats
Zudem hängt eine Ausbeute eines Elements von der Temperaturhomogenität an der Auflagefläche des Suszeptors
Indes wird im Allgemeinen ein Material auf Basis von Aluminiumnitrid (AIN) verwendet, um eine Laserdiode und eine Leuchtdiode herzustellen, die ultraviolette Strahlen emittiert. Um eine parasitäre Reaktion zwischen Trimethylaluminium (TMA), das als Vorläufer für Aluminium verwendet wird, und Ammoniak (NH3), das als Vorläufer für Stickstoff (N) verwendet wird, zu hemmen, ist es erforderlich, eine Durchflussmenge von Ammoniak zu minimieren. Um hochwertiges Aluminiumnitrid wachsen zu lassen, ist es aufgrund der niedrigen Spaltungseffizienz von Ammoniak notwendig, das Aluminiumnitrid bei einer hohen Temperatur von 1400 °C oder höher wachsen zu lassen. Um die Temperatur zu realisieren, kann eine allgemeine thermische Widerstandsheizung an dem Umfang des Suszeptors angeordnet sein oder es wird ein Verfahren zum Erwärmen eines Graphitmaterials mittels Induktionserwärmung verwendet.Meanwhile, an aluminum nitride (AlN) based material is generally used to manufacture a laser diode and a light emitting diode that emits ultraviolet rays. In order to inhibit a parasitic reaction between trimethylaluminum (TMA) used as a precursor for aluminum and ammonia (NH 3 ) used as a precursor for nitrogen (N), it is necessary to minimize a flow rate of ammonia. In order to grow high quality aluminum nitride, it is necessary to grow the aluminum nitride at a high temperature of 1400 ° C or higher because of the low cracking efficiency of ammonia. In order to realize the temperature, a general thermal resistance heater may be arranged on the periphery of the susceptor, or a method of heating a graphite material by means of induction heating is used.
In einem Bereich mit einer hohen Temperatur von 1400 °C oder mehr wird jedoch aufgrund eines Problems der Beständigkeit der vorgenannten thermischen Widerstandsheizung hauptsächlich eine Hochfrequenz-Induktionserwärmungsheizung verwendet.However, in a high temperature area of 1400 ° C or more, high frequency induction heating is mainly used because of a problem of durability of the aforementioned thermal resistance heater.
Als Hochfrequenz-Induktionserwärmungsheizung gibt es eine Flachheizung mit einer unter dem Suszeptor angeordneten Induktionsspule und eine Kaskadenheizung mit einer Induktionsspule, die derart angeordnet ist, dass sie eine laterale Seite des Suszeptors umgibt. Die Flachheizung wird im Allgemeinen und hauptsächlich für einen kreisplattenförmigen Suszeptor verwendet, und die Kaskadenheizung wird im Allgemeinen und hauptsächlich für einen zylindrischen Suszeptor verwendet.As a high-frequency induction heating heater, there is a flat heater with an induction coil arranged under the susceptor and a cascade heater with an induction coil arranged in such a way that it surrounds a lateral side of the susceptor. The flat heater is generally and mainly used for a circular plate-shaped susceptor, and the cascade heater is generally and mainly used for a cylindrical susceptor.
Die Flachheizung kann ausgezeichnete Temperaturhomogenität an einer Oberseite des Suszeptors erhalten, indem sie unter dem Suszeptor gleichmäßige Induktionserwärmung realisiert. Da der Suszeptor, der außerhalb der Induktionsspule angeordnet ist, durch Induktionserwärmung erwärmt wird, ist die Induktionserwärmungseffizienz jedoch nicht gut, und es gibt Einschränkungen bei der Erhöhung einer Temperatur. Im Gegensatz dazu ist es, da die Kaskadenheizung die Induktionserwärmung in der Induktionsspule durchführt, hinsichtlich des thermischen Wirkungsgrads vorteilhaft, eine Kaskadeninduktionsspule für den zylindrischen Suszeptor zu verwenden.The flat heater can obtain excellent temperature homogeneity on an upper side of the susceptor by realizing uniform induction heating under the susceptor. However, since the susceptor disposed outside the induction coil is heated by induction heating, induction heating efficiency is not good, and there are restrictions on increasing a temperature. In contrast, since the cascade heater performs induction heating in the induction coil, it is advantageous in terms of thermal efficiency to use a cascade induction coil for the cylindrical susceptor.
In einem Fall jedoch, in dem die Kaskadeninduktionsspule für einen zylindrischen Suszeptor mit einem Durchmesser von 100 mm oder größer verwendet wird, besteht aufgrund des Ungleichgewichts des induzierten Stroms in dem Suszeptor das Problem, dass eine Temperatur an einem mittleren Abschnitt der Oberseite des Suszeptors erheblich niedriger ist als eine Temperatur an einem Außenumfangsabschnitt der Oberseite des Suszeptors. Zudem neigt zur Realisierung hoher Produktivität ein Durchmesser des Suszeptors dazu, weiter zuzunehmen.However, in a case where the cascade induction coil is used for a cylindrical susceptor having a diameter of 100 mm or larger, there is a problem that a temperature at a central portion of the top surface of the susceptor is considerably lower due to the imbalance of the induced current in the susceptor is as a temperature at an outer peripheral portion of the top of the susceptor. In addition, in order to realize high productivity, a diameter of the susceptor tends to increase further.
Das heißt, das Ungleichgewicht des induzierten Stroms verursacht die Ungleichmäßigkeit der Temperatur an der Oberseite des Suszeptors, was die Ungleichmäßigkeit der Temperatur an dem Substrat verursacht, das auf der Auflagefläche des Suszeptors platziert ist, und dadurch besteht das Problem, dass sich die Einheitlichkeit der Eigenschaften und die Ausbeute verschlechtern und die Herstellungskosten zunehmen. Zudem ist es notwendig, das Problem zu lösen, dass der hohe thermische Wirkungsgrad, der durch die Kaskadeninduktionsspule erreicht werden kann, und die hohe Produktivität, die unter Verwendung des Suszeptors mit dem größeren Durchmesser erreicht werden kann, nicht koexistieren können.That is, the imbalance of the induced current causes the unevenness of the temperature on the top of the susceptor, which causes the unevenness of the temperature of the substrate placed on the supporting surface of the susceptor, and thereby there is a problem that the uniformity of properties is increased and the yield deteriorates and the manufacturing cost increases. In addition, it is necessary to solve the problem that the high thermal efficiency that can be achieved by the cascade induction coil and the high productivity that can be achieved by using the larger diameter susceptor cannot coexist.
(Patentdokument 1)(Patent Document 1)
Koreanisches Patent Nr.
[Offenbarung][Epiphany]
[Technische Aufgabe][Technical task]
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, eine Suszeptoranordnung, eine MOCVD-Einrichtung, welche diese umfasst, und ein Steuerverfahren zum Abladen eines oberen Suszeptors von der MOCVD-Einrichtung bereitzustellen, in der eine zweischichtige Struktur, die den oberen Suszeptor und einen unteren Suszeptor umfasst, eine Temperaturabweichung an einer Auflagefläche verringert.The present invention aims to provide a susceptor assembly, a MOCVD device comprising the same, and a control method for unloading an upper susceptor from the MOCVD device, in which a two-layer structure comprising the upper susceptor and a lower susceptor, a temperature deviation on a support surface is reduced.
Technische Aufgaben der vorliegenden Offenbarung sind nicht auf die vorgenannte Aufgabe beschränkt, und andere vorstehend nicht genannten technische Aufgaben werden für Fachleute aus der folgenden Beschreibung klar verständlich.Technical objects of the present disclosure are not limited to the above object, and other technical objects not mentioned above will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
[Technische Lösung][Technical solution]
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt eine Suszeptoranordnung bereit, die umfasst: einen oberen Suszeptor, der eine Auflagefläche aufweist, die konfiguriert ist, in Kontakt mit einem Substrat zu stehen, um das Substrat zu tragen; und einen unteren Suszeptor, der konfiguriert ist, den oberen Suszeptor zu tragen, wobei der obere Suszeptor und der untere Suszeptor mit unterschiedlichen Materialtypen beschichtet sind.One aspect of the present invention provides a susceptor assembly comprising: an upper susceptor having a support surface configured to be in contact with a substrate to support the substrate; and a lower susceptor configured to support the upper susceptor, the upper susceptor and the lower susceptor being coated with different types of materials.
Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung kann der untere Suszeptor derart beschichtet sein, dass er ein niedrigeres Emissionsvermögen als der obere Suszeptor aufweist.According to a further feature of the present invention, the lower susceptor can be coated to have a lower emissivity than the upper susceptor.
Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung kann mindestens ein Teil einer Oberfläche des oberen Suszeptors mit Siliziumcarbid beschichtet sein und mindestens ein Teil einer Oberfläche des unteren Suszeptors kann mit Tantalcarbid beschichtet sein.According to a further feature of the present invention, at least a portion of a surface of the upper susceptor can be coated with silicon carbide and at least a portion of a surface of the lower susceptor can be coated with tantalum carbide.
Gemäß einem anderen Merkmal der vorliegenden Erfindung kann der obere Suszeptor in einer Richtung entlang einer Kontaktfläche mit dem unteren Suszeptor beschränkt sein und der obere Suszeptor kann von dem unteren Suszeptor getragen werden, ohne, dass er in einer Richtung senkrecht zu der Kontaktfläche beschränkt ist.According to another feature of the present invention, the upper susceptor can be constrained in a direction along a contact surface with the lower susceptor and the upper susceptor can be supported by the lower susceptor without being constrained in a direction perpendicular to the contact surface.
Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung kann an einem beliebigen des oberen Suszeptors und des unteren Suszeptors mindestens ein Vorsprungsabschnitt ausgestaltet sein und in dem anderen des oberen Suszeptors und des unteren Suszeptors kann mindestens ein Aussparungsabschnitt zum Einpassen des Vorsprungsabschnitts gebildet sein.According to another feature of the present invention, at least one protrusion portion may be formed on any one of the upper susceptor and the lower susceptor, and at least one recess portion for fitting the protrusion portion may be formed in the other of the upper susceptor and the lower susceptor.
Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung kann der Vorsprungsabschnitt in einer Mitte des unteren Suszeptors ausgestaltet sein, der Aussparungsabschnitt kann in dem oberen Suszeptor gebildet sein und der Vorsprungsabschnitt kann eine Querschnittsfläche aufweisen, die von dem unteren Suszeptor zu einem Ende desselben allmählich abnimmt.According to another feature of the present invention, the protruding portion may be formed in a center of the lower susceptor, the recess portion may be formed in the upper susceptor, and the protruding portion may have a cross-sectional area that gradually decreases from the lower susceptor to one end thereof.
Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung kann die Querschnittsform an einem Abschnitt benachbart zu dem unteren Suszeptor polygonal sein und die Querschnittsform an einem Abschnitt benachbart zu dem Ende kann kreisförmig sein.According to another feature of the present invention, the cross-sectional shape at a portion adjacent to the lower susceptor can be polygonal and the cross-sectional shape at a portion adjacent to the end can be circular.
Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung kann die Querschnittsform an einem Abschnitt benachbart zu dem unteren Suszeptor kreisförmig sein und die Querschnittsform an einem Abschnitt benachbart zu dem Ende kann polygonal sein.According to another feature of the present invention, the cross-sectional shape at a portion adjacent to the lower susceptor can be circular and the cross-sectional shape at a portion adjacent to the end can be polygonal.
Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung kann der Aussparungsabschnitt mehrfach vorgesehen sein und eine längliche Form aufweisen, die mehreren Aussparungsabschnitte können entlang eines Außenumfangsabschnitts des unteren Suszeptors vorgesehen sein, der Vorsprungsabschnitt kann mehrfach vorgesehen sein und die mehreren Vorsprungsabschnitte können an Positionen angeordnet sein, die den mehreren Aussparungsabschnitten entsprechen.According to a further feature of the present invention, the recess portion may be provided multiple times and have an elongated shape, the multiple recess portions may be provided along an outer peripheral portion of the lower susceptor, the protrusion portion may be provided multiple times, and the plurality of protrusion portions may be arranged at positions corresponding to the correspond to several recess sections.
Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung kann in einem oberen Abschnitt des unteren Suszeptors ein Einschnitt gebildet und entlang eines Umfangs des unteren Suszeptors vorgesehen sein.According to another feature of the present invention, a cut may be formed in an upper portion of the lower susceptor and provided along a periphery of the lower susceptor.
Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung kann der obere Suszeptor einen Sperrabschnitt aufweisen, der in Umfangsrichtung vorsteht.According to a further feature of the present invention, the upper susceptor may have a locking portion that protrudes in the circumferential direction.
Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung kann der untere Suszeptor eine Zylinderform aufweisen und ein Verhältnis (Durchmesser/Dicke) eines Durchmessers zu einer Dicke des unteren Suszeptors kann 10 oder weniger sein.According to another feature of the present invention, the lower susceptor may have a cylindrical shape, and a ratio (diameter / thickness) of a diameter to a thickness of the lower susceptor may be 10 or less.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt eine MOCVD-Einrichtung bereit, die Folgendes umfasst: einen oberen Suszeptor, der eine Auflagefläche aufweist, die konfiguriert ist, in Kontakt mit einem Substrat zu stehen, um das Substrat zu tragen; einen unteren Suszeptor, der konfiguriert ist, den oberen Suszeptor zu tragen; und eine Induktionsspule, die derart angeordnet ist, dass sie eine Seitenfläche des oberen Suszeptors und eine Seitenfläche des unteren Suszeptors umgibt.Another aspect of the present invention provides a MOCVD device comprising: a top susceptor having a support surface configured to be in contact with a substrate to support the substrate; a lower susceptor configured to support the upper susceptor; and an induction coil arranged to surround a side surface of the upper susceptor and a side surface of the lower susceptor.
Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung kann die Induktionsspule derart konfiguriert sein, dass ein Abstand von der Seitenfläche des oberen Suszeptors größer ist als ein Abstand von der Seitenfläche des unteren Suszeptors.According to a further feature of the present invention, the induction coil can be configured such that a distance from the side surface of the upper susceptor is greater than a distance from the side surface of the lower susceptor.
Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung können der obere Suszeptor und der untere Suszeptor mit unterschiedlichen Materialtypen beschichtet sein.According to a further feature of the present invention, the upper susceptor and the lower susceptor can be coated with different types of material.
Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung kann die Induktionsspule eine seitliche Induktionsspule sein und eine untere Induktionsspule kann ferner benachbart zu einer Unterseite des unteren Suszeptors angeordnet vorgesehen sein.According to a further feature of the present invention, the induction coil can be a side induction coil and a lower induction coil can also be provided adjacent to an underside of the lower susceptor.
Noch ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt eine MOCVD-Einrichtung bereit, die Folgendes umfasst: einen oberen Suszeptor, der eine Auflagefläche aufweist, die konfiguriert ist, in Kontakt mit einem Substrat zu stehen, um das Substrat zu tragen; einen unteren Suszeptor, der konfiguriert ist, den oberen Suszeptor zu tragen; und eine Induktionsspule, die derart angeordnet ist, dass sie eine Seitenfläche des oberen Suszeptors und eine Seitenfläche des unteren Suszeptors umgibt, wobei die Induktionsspule derart konfiguriert ist, dass eine oberste Windung derselben nur einen Teil des oberen Suszeptors umgibt, sodass der obere Suszeptor einen Raum durchquert, der nicht von der obersten Windung eingenommen wird.Yet another aspect of the present invention provides a MOCVD device comprising: a top susceptor having a support surface configured to be in contact with a substrate to support the substrate; a lower susceptor configured to support the upper susceptor; and an induction coil arranged to surround a side surface of the upper susceptor and a side surface of the lower susceptor, the induction coil configured to have a uppermost turn of the same surrounds only a part of the upper susceptor, so that the upper susceptor traverses a space that is not occupied by the topmost turn.
Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung kann die oberste Windung der Induktionsspule um einen Winkel von 300° oder weniger um den oberen Suszeptor gewickelt sein.In accordance with a further feature of the present invention, the topmost turn of the induction coil can be wrapped around the top susceptor at an angle of 300 ° or less.
Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung kann der obere Suszeptor einen Sperrabschnitt aufweisen, der in Umfangsrichtung vorsteht.According to a further feature of the present invention, the upper susceptor may have a locking portion that protrudes in the circumferential direction.
Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung kann die MOCVD-Einrichtung ferner Folgendes umfassen: eine Roboterkomponente, die konfiguriert ist, durch den Sperrabschnitt versperrt zu werden, um den oberen Suszeptor zu tragen und den oberen Suszeptor zu einem Raum zu bewegen, der nicht von der obersten Windung eingenommen wird; und eine Antriebsvorrichtung, die konfiguriert ist, den unteren Suszeptor nach oben oder nach unten zu bewegen.In accordance with another feature of the present invention, the MOCVD device may further include: a robot component configured to be blocked by the locking portion to support the upper susceptor and move the upper susceptor to a space not accessible from the uppermost turn is occupied; and a drive device configured to move the lower susceptor up or down.
Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung kann die MOCVD-Einrichtung ferner Folgendes umfassen: einen Hitzeschild, der zwischen der Induktionsspule und dem oberen Suszeptor oder zwischen der Induktionsspule und dem unteren Suszeptor angeordnet ist, wobei der Hitzeschild konfiguriert ist, nach oben oder nach unten bewegt zu werden.According to another feature of the present invention, the MOCVD device may further comprise: a heat shield disposed between the induction coil and the upper susceptor or between the induction coil and the lower susceptor, the heat shield configured to move up or down to become.
Noch ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Steuerverfahren zum Abladen eines oberen Suszeptors von einer MOCVD-Einrichtung bereit, die Folgendes umfasst: einen oberen Suszeptor, der eine Auflagefläche aufweist, die konfiguriert ist, in Kontakt mit einem Substrat zu stehen, um das Substrat zu tragen, und der einen Sperrabschnitt aufweist, der in Umfangsrichtung vorsteht; einen unteren Suszeptor, der konfiguriert ist, den oberen Suszeptor zu tragen; eine Induktionsspule, die derart angeordnet ist, dass sie eine Seitenfläche des oberen Suszeptors und eine Seitenfläche des unteren Suszeptors umgibt; eine Roboterkomponente, die konfiguriert ist, durch den Sperrabschnitt versperrt zu werden, um den oberen Suszeptor zu tragen und den oberen Suszeptor zu einem Raum zu bewegen, der nicht von einer obersten Windung eingenommen wird; eine Antriebsvorrichtung, die konfiguriert ist, den unteren Suszeptor nach oben oder nach unten zu bewegen; und eine Steuervorrichtung, die konfiguriert ist, die Roboterkomponente und die Antriebsvorrichtung zu steuern, wobei die Induktionsspule derart konfiguriert ist, dass die oberste Windung derselben nur einen Teil des oberen Suszeptors umgibt, sodass der obere Suszeptor den Raum durchquert, der nicht von der obersten Windung eingenommen wird. Das Steuerverfahren kann umfassen: Bewegen der Roboterkomponente durch die Steuervorrichtung, sodass die Roboterkomponente durch den Sperrabschnitt versperrt wird, um den oberen Suszeptor zu tragen; Steuern der Antriebsvorrichtung durch die Steuervorrichtung, um den unteren Suszeptor nach unten zu bewegen; und Abladen des oberen Suszeptors durch die Steuervorrichtung durch Bewegen der Roboterkomponente, sodass der obere Suszeptor den Raum durchquert, der nicht von der obersten Windung eingenommen wird.Yet another aspect of the present invention provides a control method for unloading a top susceptor from a MOCVD device comprising: a top susceptor having a support surface configured to contact a substrate around the substrate and which has a locking portion protruding in the circumferential direction; a lower susceptor configured to support the upper susceptor; an induction coil arranged to surround a side surface of the upper susceptor and a side surface of the lower susceptor; a robot component configured to be blocked by the blocking portion to support the upper susceptor and move the upper susceptor to a space not occupied by an uppermost turn; a drive device configured to move the lower susceptor up or down; and a control device configured to control the robot component and the drive device, wherein the induction coil is configured such that the top turn thereof surrounds only a part of the upper susceptor so that the top susceptor traverses the space other than the top turn is taken. The control method may include: moving the robot component by the control device so that the robot component is blocked by the locking portion to support the upper susceptor; Controlling the drive device by the control device to move the lower susceptor downward; and the control device unloading the upper susceptor by moving the robotic component so that the upper susceptor traverses the space not occupied by the uppermost turn.
[Vorteilhafte Wirkungen][Beneficial Effects]
Die Suszeptoranordnung und die diese umfassende MOCVD-Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verringern die Ungleichmäßigkeit der Temperatur an der Auflagefläche zum Tragen des Substrats, wodurch das Aufwachsen einer Dünnschicht mit besserer Gleichmäßigkeit auf dem Substrat ermöglicht wird und bei der Herstellung eines Elements unter Verwendung des durch einen MOCVD-Prozess aufgewachsenen Substrats eine hohe Ausbeute erhalten wird.The susceptor assembly and the MOCVD device comprising it according to the present invention reduce the unevenness in temperature at the supporting surface for supporting the substrate, thereby enabling a thin film to be grown with better uniformity on the substrate and in the manufacture of an element using the by a MOCVD process grown substrate a high yield is obtained.
Zudem ist es gemäß der MOCVD-Einrichtung und dem Steuerverfahren zum Abladen des oberen Suszeptors von der MOCVD-Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, durch Erwärmen eines Teils des oberen Suszeptors die Effizienz zu verbessern und den oberen Suszeptor auf kleinstem Raum auf einfache Weise abzuladen, und dadurch ist es möglich, die Effizienz der MOCVD-Einrichtung zu erwarten und die kompakte MOCVD-Einrichtung mit ausgezeichneter Wartungstauglichkeit bereitzustellen.In addition, according to the MOCVD device and the control method for unloading the upper susceptor from the MOCVD device according to the present invention, it is possible to improve the efficiency by heating a part of the upper susceptor and to easily unload the upper susceptor in a small space, and thereby it is possible to expect the efficiency of the MOCVD device and provide the compact MOCVD device with excellent serviceability.
FigurenlisteFigure list
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1 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines Reaktors einer allgemeinen MOCVD-Einrichtung zeigt.1 Fig. 13 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a reactor of a general MOCVD device. -
2 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch einen Zustand zeigt, in dem in einem Reaktor einer MOCVD-Einrichtung Suszeptoren gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung montiert sind.2 Fig. 13 is a cross-sectional view schematically showing a state in which susceptors are mounted in a reactor of a MOCVD device according to an embodiment of the present invention. -
3A und3B sind perspektivische Explosionsansichten einer in2 gezeigten Suszeptoranordnung.3A and3B are exploded perspective views of an in2 shown susceptor arrangement. -
4A und4B sind Ansichten, die verschiedene Formen von Vorsprungsabschnitten der in2 gezeigten Suszeptoranordnung zeigen.4A and4B are views showing various shapes of protruding portions of the in2 show the susceptor arrangement shown. -
5A und5B sind perspektivische Ansichten einer Suszeptoranordnung, die Vorsprungsabschnitte und Aussparungsabschnitte aufweist, die auf andere Weise angeordnet sind als diejenigen, die in4 gezeigt sind.5A and5B Figure 13 is perspective views of a susceptor assembly, the protrusion portions and recess portions which are arranged in a different way than those shown in4th are shown. -
6A und6B sind perspektivische Ansichten einer Suszeptoranordnung, die Vorsprungsabschnitte und Aussparungsabschnitte umfassen, die jeweils eine andere Form aufweisen als diejenigen, die in4 gezeigt sind.6A and6B FIG. 13 is perspective views of a susceptor assembly including protrusion portions and recess portions each having a different shape from those shown in FIG4th are shown. -
7A und7B sind Graphen, die Temperaturabweichungen in Taschen gemäß den tatsächlichen Temperaturen eines einzelnen Suszeptors und der Suszeptoranordnung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigen.7A and7B 12 are graphs showing temperature variations in pockets according to the actual temperatures of a single susceptor and the susceptor assembly according to the embodiment of the present invention. -
8 zeigt Graphen, die Temperaturverteilungen gemäß den Positionen des einzelnen Suszeptors und der Suszeptoranordnung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigen.8th FIG. 13 shows graphs showing temperature distributions according to the positions of the individual susceptor and the susceptor array according to the embodiment of the present invention. -
9 ist eine Querschnittsansicht, die eine Struktur einer seitlichen Induktionsspule zeigt, die bei der Suszeptoranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung anwendbar ist.9 Fig. 13 is a cross-sectional view showing a structure of a side induction coil applicable to the susceptor assembly according to the present invention. -
10A ,10B und10C sind eine perspektivische Ansicht, eine Draufsicht und eine Seitenansicht, die eine Struktur der Induktionsspulen zeigen, die eine untere Induktionsspule umfassen.10A ,10B and10C Fig. 13 is a perspective view, a plan view, and a side view showing a structure of induction coils including a lower induction coil. -
11 ist eine Querschnittsansicht einer Suszeptoranordnung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.11 Figure 3 is a cross-sectional view of a susceptor assembly in accordance with another embodiment of the present invention. -
12 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch ein Beispiel einer seitlichen Induktionsspule zeigt, die sich von der in10 gezeigten seitlichen Induktionsspule unterscheidet.12th FIG. 13 is a perspective view schematically showing an example of a side induction coil different from the one in FIG10 side induction coil shown differs. -
13A bis13E sind Querschnittsansichten, die einen Teil der MOCVD-Einrichtung zeigen und schrittweise einen Prozess des Abladens nach außen, unter Verwendung einer Roboterkomponente, eines oberen Suszeptors von der MOCVD-Einrichtung zeigen, in der die in11 gezeigte Suszeptoranordnung und die in12 gezeigte Induktionsspule verwendet werden.13A until13E FIG. 13 is cross-sectional views showing a part of the MOCVD device and stepwise showing a process of off-loading, using a robotic component, an upper susceptor of the MOCVD device, in which the FIG11 susceptor arrangement shown and the in12th Induction coil shown can be used. -
14 ist eine Querschnittsansicht, die einen Teil der MOCVD-Einrichtung zeigt, die Stoßminderungsteile umfasst.14th Fig. 13 is a cross-sectional view showing a part of the MOCVD device including shock absorbing parts. -
15 ist eine vergrößerte Ansicht des in14 gezeigten Teils A.15th FIG. 3 is an enlarged view of the FIG14th shown part A. -
16 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Abladen des oberen Suszeptors unter Verwendung der MOCVD-Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.16 Fig. 3 is a flow chart showing a method for unloading the top susceptor using the MOCVD device in accordance with the present invention.
[Modi der Erfindung][Modes of Invention]
Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung und Verfahren zum Erreichen der Vorteile und Merkmale werden unter Bezugnahme auf Ausführungsbeispiele ersichtlich, die nachstehend zusammen mit den begleitenden Zeichnungen beschrieben werden. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die hierin offenbarten Ausführungsbeispiele beschränkt und wird in verschiedenen Formen implementiert. Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden zur vollständigen Offenbarung der vorliegenden Erfindung und zum vollständigen Verständnis des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung durch Fachleute bereitgestellt. Die vorliegende Erfindung wird durch den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche definiert.Advantages and features of the present invention and methods for achieving the advantages and features will become apparent with reference to exemplary embodiments which are described below together with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed herein and is implemented in various forms. The embodiments of the present invention are provided so that those skilled in the art can fully disclose the present invention and fully understand the scope of the present invention. The present invention is defined by the scope of the appended claims.
Bezeichnungen wie „erste(r/s)“, ,,zweite(r/s)“ können verwendet werden, um verschiedene Bestandteile zu beschreiben, aber die Bestandteile werden durch diese Bezeichnungen selbstverständlich nicht beschränkt. Diese Bezeichnungen werden lediglich verwendet, um einen Bestandteil von einem anderen Bestandteil zu unterscheiden. Daher kann der nachfolgend genannte erste Bestandteilt selbstverständlich innerhalb des technischen Gedankens der vorliegenden Erfindung der zweite Bestandteil sein. Auch wenn beschrieben wird, dass die zweite Beschichtung nach der ersten Beschichtung durchgeführt wird, ist es zudem offensichtlich, dass das Merkmal, in dem die Beschichtung in der umgekehrten Reihenfolge durchgeführt wird, auch in dem technischen Geist der vorliegenden Erfindung umfasst ist.Terms such as “first”, “second” can be used to describe various components, but of course these terms do not limit the components. These terms are only used to distinguish one component from another component. Therefore, the first component mentioned below can of course be the second component within the technical concept of the present invention. In addition, although it is described that the second coating is performed after the first coating, it is apparent that the feature in which the coating is performed in the reverse order is also included in the technical spirit of the present invention.
Bei der Verwendung der Bezugszeichen werden in der vorliegenden Schrift nach Möglichkeit gleiche Bezugszeichen verwendet, wenn gleiche Konfigurationen gezeigt sind, auch wenn die Zeichnungen unterschiedlich sind.When using the reference symbols in the present document, the same reference symbols are used whenever possible if the same configurations are shown, even if the drawings are different.
Die Größe und Dicke jeder Komponente, die in den Zeichnungen dargestellt wird, werden zur Vereinfachung der Beschreibung gezeigt, aber die vorliegende Erfindung ist nicht unbedingt auf die Größe und Dicke der dargestellten Komponente beschränkt.The size and thickness of each component illustrated in the drawings are shown for convenience of description, but the present invention is not necessarily limited to the size and thickness of the illustrated component.
Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen Ausführungsbeispiele einer Suszeptoranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.Exemplary embodiments of a susceptor arrangement according to the present invention are described below with reference to the accompanying drawings.
Zunächst wird unter Bezugnahme auf
Unter Bezugnahme auf
Die Reaktionskammer
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel dienen die Anordnung und Richtung des Einlassteils
Die Suszeptoranordnung
Indes kann ein Verhältnis (Durchmesser/Dicke) eines Durchmessers zu einer Dicke des unteren Suszeptors
Indes kann in dem unteren Suszeptor
Der obere Suszeptor
Die Induktionsspule
Zwischen der Induktionsspule
Erneut unter Bezugnahme auf die
Der obere Suszeptor
Zunächst kann, unter Bezugnahme auf
Die Kombination des Vorsprungsabschnitts
Unter Bezugnahme auf
Jeder der Vorsprungsabschnitte
Jeder der Vorsprungsabschnitte
Umgekehrt kann der Vorsprungsabschnitt
Die Querschnittsformen dienen zur Veranschaulichung und es können auch verschiedene modifizierte Beispiele vorgesehen sein.The cross-sectional shapes are illustrative and various modified examples may also be provided.
Im Unterschied zu dem Vorsprungsabschnitt
Die Vorsprungsabschnitte
Unter Bezugnahme auf
Zusätzlich zu dem länglichen Vorsprungsabschnitt
Wie vorstehend unter Bezugnahme auf
Wie vorstehend beschrieben, weisen die Suszeptoranordnungen
Die Basis jedes der oberen Suszeptoren
Die Deckschicht bedeckt mindestens einen Teil der Basis, um zu verhindern, dass die Basis mit dem Reaktionsgas reagiert. Die oberen Suszeptoren
Da die Reinigung der Deckschicht aus Tantalcarbid schwieriger ist als die Reinigung der Deckschicht aus Siliziumcarbid, können die oberen Suszeptoren
Insbesondere muss jeder der unteren Suszeptoren
Unter Bezugnahme auf
Zudem überschreitet, unter Bezugnahme auf
Folglich wurde festgestellt, dass die Verwendung der Suszeptoranordnung der unterschiedlich beschichteten zweischichtigen Struktur verglichen mit der Verwendung des einzelnen Suszeptors die Temperaturabweichung an der Auflagefläche erheblich verringern konnte.As a result, it was found that using the susceptor assembly of the differently coated two-layer structure could significantly reduce the temperature variation at the support surface as compared to using the single susceptor.
Unter Berücksichtigung der in
Unter Bezugnahme auf
Im Gegensatz dazu wird jedoch eindeutig festgestellt, dass der einzelne Suszeptor mit der Deckschicht aus Siliziumcarbid selbst in der Tasche eine Temperaturabweichung aufweist. Es wird festgestellt, dass der einzelne Suszeptor mit der Deckschicht aus Tantalcarbid in der Tasche eine geringere Temperaturabweichung aufweist als der einzelne Suszeptor mit der Deckschicht aus Siliziumcarbid, doch es besteht eine Temperaturabweichung zwischen dem Inneren und dem Äußeren der Tasche.In contrast to this, however, it is clearly established that the individual susceptor with the cover layer made of silicon carbide itself has a temperature deviation in the pocket. It is found that the single susceptor with the top layer of tantalum carbide in the pocket has a smaller temperature drift than the single susceptor with the top layer of silicon carbide, but there is a temperature drift between the inside and the outside of the bag.
Das heißt, aus der tatsächlichen Messung wird festgestellt, dass die Suszeptoranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung verglichen mit dem einzelnen Suszeptor nicht nur die Temperaturabweichung innerhalb der Tasche, sondern auch die Temperaturabweichung in dem gesamten Bereich der Auflagefläche bedeutend verringert.That is, it is found from the actual measurement that the susceptor assembly according to the present invention significantly reduces not only the temperature variation within the pocket but also the temperature variation in the entire area of the supporting surface as compared with the single susceptor.
Indes können die Gasumgebungen in der Kammer unter verschiedenen Prozessbedingungen unterschiedlich eingestellt werden. Wie in
Unter Bezugnahme auf
Genauer wird der obere Suszeptor
Unter Bezugnahme auf
Indes wird die Wärme, die von der unteren Induktionsspule
Die seitliche Induktionsspule
Unter Bezugnahme auf
Zunächst umfasst, unter Bezugnahme auf
Ein Verhältnis (Durchmesser/Dicke) eines Durchmessers zu einer Dicke des unteren Suszeptors
An einem oberen Ende des oberen Suszeptors
Mit anderen Worten ist ein mittlerer Durchmesser des oberen Suszeptors
Unter Bezugnahme auf
Ein Bewegungsweg des oberen Suszeptors
Das heißt, die oberste Windung
Der Grund, aus dem die oberste Windung
Es können Bedenken bestehen, dass die oberste Windung
Indes wird auf eine ausführliche Beschreibung einer Anschlussbeziehung zwischen elektrischen Leitungen an einem X-Punkt und einem Y-Punkt verzichtet. Die elektrischen Leitungen können derart angeschlossen sein, dass induzierter Strom angelegt wird.Meanwhile, a detailed description of a connection relationship between electric wires at an X point and a Y point is omitted. The electrical lines can be connected in such a way that induced current is applied.
Unter Bezugnahme auf
Das heißt, die seitliche Wärmeschutzfolie
Diese Bedenken können jedoch durch die Kombination der in
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf
Unter Bezugnahme auf
Unter Bezugnahme auf
Hiernach wird, unter Bezugnahme auf
Unter Bezugnahme auf
Wie vorstehend beschrieben kann der auszutauschende, obere Suszeptor
Selbstverständlich kann auch in einem Fall, in dem die oberste Windung
Indes können, wie in
Unter Bezugnahme auf
Die Passschraube
Die erste Feder
Gemäß dem Stoßminderungsteil
Obgleich die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben wurden, werden Fachleute verstehen, dass die vorliegende Erfindung in anderen konkreten Formen ausgeführt werden kann, ohne den technischen Gedanken oder ein wesentliches Merkmal derselben zu ändern. Daher sei angemerkt, dass die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele in allen Aspekten zur Veranschaulichung dienen und die vorliegende Erfindung nicht beschränken.Although the embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art will understand that the present invention can be embodied in other concrete forms without changing the technical concept or an essential feature thereof. It should therefore be noted that the exemplary embodiments described above serve for illustration in all aspects and do not limit the present invention.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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