JP2011233866A - 有機金属化学気相堆積装置 - Google Patents

Abstract

【課題】有機金属化学気相堆積装置のウエハサセプタの表面の面積を有効に利用する。
【解決手段】当該有機金属化学気相堆積装置は、反応室、回転スタンド、ウエハサセプタ２０６ａ、ヒーター、シャワーヘッドを含む。反応室は、開口部を有する。回転スタンドは、反応室に設けられる。ウエハサセプタ２０６ａは、回転スタンドに設けられ、回転スタンドにより連動して回転する。その内、ウエハサセプタ２０６ａは、その一表面に設けられて複数のウエハを積込むことに適用され、前記ウエハに対応する複数の多辺形窪み領域２１４ａ，２２４を含む。ヒーターは、回転スタンド内で、ウエハサセプタ２０６ａの下に設けられる。シャワーヘッドは、ウエハサセプタ２０６ａの表面２１０に向かって反応気体を放出するように、反応室の開口部を覆う。
【選択図】図４

Description

本発明は、化学気相堆積（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ＣＶＤ）装置に関し、特に、有機金属化学気相堆積（Ｍｅｔａｌ−Ｏｒｇａｎｉｃ ＣＶＤ；ＭＯＣＶＤ）装置に関する。

発光ダイオード（ＬＥＤ）の製造プロセスにおいて、各半導体層のエピタクシー工程は、非常に重要なステップである。発光ダイオードのエピタクシー工程において、一般的には有機金属化学気相堆積（Ｍｅｔａｌ−Ｏｒｇａｎｉｃ ＣＶＤ；ＭＯＣＶＤ）装置を用いて行い、かつエピタクシープロセスを行うように、ウエハサセプタ（Ｗａｆｅｒ Ｓｕｓｃｅｐｔｏｒ）を利用してウエハを積込む必要がある。

図１は、従来の有機金属化学気相堆積装置を示す略図である。従来の有機金属化学気相堆積装置２００は、主に反応室２０２、回転スタンド２０４、ウエハサセプタ２０６、ヒーター２０８、シャワーヘッド２１６を含む。

半導体材料層のエピタクシー作業は反応室２０２内で行われる。反応室２０２は一般に開口部２２０を有し、複数のウエハを開口部２２０を介してウエハサセプタ２０６に載せる。また、製造プロセスの需要によって、反応室２０２は選択的に少なくとも一つの排気口２２２を設けてよい。その内、排気口２２２は常に反応室２０２の下部に設けられ、余計な反応気体と製造プロセスで発生した廃ガスを排出する。回転スタンド２０４は反応室２０２内に設けられる。回転スタンド２０４の構造は例えば中空柱体又は支持構造であってよい。製造プロセスの需要によって、回転スタンド２０４は反応室２０２内でその場で自転してよい。

ウエハサセプタ２０６は、複数のウエハ２１２をサポートして積込むためのものであって、ウエハ２１２に反応室２０２内でエピタクシープロセスを行わせる。ウエハサセプタ２０６は、回転スタンド２０４に支持されるように回転スタンド２０４に設けられる。ウエハサセプタ２０６は、例えば挟み固定のような方式で、回転スタンド２０４に固定される。そこで、回転スタンド２０４が回転すると、その上に固定されたウエハサセプタ２０６は連動して回転し、更にウエハサセプタ２０６に載せられたウエハ２１２が連動して回転する。

図１に示すように、ヒーター２０８は、回転スタンド２０４内で、ウエハサセプタ２０６の下に設けられて、ウエハサセプタ２０６に載せられたウエハ２１２に対して加熱処理を行う。その内、ヒーター２０８の動作は回転スタンド２０４とは独立的に行われることが好ましい。即ち、ヒーター２０８は、回転スタンド２０４の回転により連動して回転せず、ウエハをヒーターに均一に加熱されいるままで、製造プロセスを行う。

シャワーヘッド２１６は、反応室２０２に設けられ、反応室２０２の開口部２２０を覆う。シャワーヘッド２１６の下表面には、ウエハサセプタ２０６に載せられたウエハ２１２と対向する複数の噴気孔２１７を有する。そのため、シャワーヘッド２１６に入った反応気体２１８は、噴気孔２１７を通して反応室２０２に向かって放出され、反応室において製造プロセス条件で化学反応を行った後で、ウエハサセプタ２０６の表面２１０及びウエハ２１２の表面で、例えばエピタクシー等のような堆積ステップを行う。従来のウエハサセプタ２０６のすべては、２インチウエハサポートゾーンをウエハサセプタ全体に分布するように設計される。その内、これらのウエハサポートゾーンはサイズが小さいので、緊密に並べるように設けてよく、更に高いウエハサセプタ利用効率が得られる。

製造プロセス技術の進歩に伴い、採用するウエハのサイズも徐々に増加してきた。例として、発光ダイオードの製造において、青光エピタクシー基板は、従来の２インチから現在の４インチまで発展した。基板サイズの増加は、一般的に後の結晶粒子製造プロセスのコストを下げることを目的とする。しかし、元の反応室のサイズに制限されるために、ウエハサセプタのサイズを拡大することができない。この場合に、４インチウエハを積込むように、ウエハサセプタのサポートゾーンを新しく計画し調整すると、設置できる４インチウエハサポートゾーン数は大幅に７つまで縮減する。図２は、４インチウエハサセプタを示す上面図である。ウエハサセプタ２０６は、一般に円板状構造である。ウエハサセプタ２０６の表面２１０に、複数のウエハサポートゾーン２１４が設けられた。これらのウエハサポートゾーン２１４は、一般的にウエハサセプタ２０６の表面２１０における窪み領域（Ｐｏｃｋｅｔ）に設けられて、ウエハを確実に積込む。

従来のウエハサセプタ２０６において、ウエハサポートゾーン２１４のすべては円形窪みである。しかし、ウエハサポートゾーン２１４の形状に制限されるために、円形窪みの間に避けられない隙間が発生するので、これらのウエハサポートゾーン２１４はウエハサセプタ２０６の表面２１０で緊密に並べられなくなる。このように、ウエハサセプタ２０６の表面２１０の面積を浪費して、ウエハサセプタ２０６を有効に利用できなくなる。そして、ウエハサセプタ２０６に積込まれるウエハ数もそれで制限される。このため、発光ダイオードの産出数量も減少して、量産に不利である。

そこで、本発明の一態様は、そのウエハサセプタに複数の多辺形窪み領域を含む有機金属化学気相堆積装置を提供する。多辺形窪み領域の辺の間が密接的に並べられる特性により、多辺形窪み領域をウエハサセプタの表面で緊密に並べることができる。そのため、ウエハサセプタの表面の面積を有効に利用できる。

本発明のまた他の態様は、そのウエハサセプタのサポート面の利用率が高いので、積み込めるウエハ数を有効に増加した有機金属化学気相堆積装置を提供する。そのため、発光ダイオードの産出数量を増加でき、高い量産能力を有する。

本発明の前記目的によれば、有機金属化学気相堆積装置を提供する。当該有機金属化学気相堆積装置は、反応室、回転スタンド、ウエハサセプタ、ヒーター、シャワーヘッド（Ｓｈｏｗｅｒ Ｈｅａｄ）を含む。反応室は、開口部を有する。回転スタンドは、反応室に設けられる。ウエハサセプタは、回転スタンドに設けられ、回転スタンドにより連動して回転する。その内、ウエハサセプタは、その一表面に設けられて、複数のウエハを積込むことに適用されて、前記ウエハに対応する複数の多辺形窪み領域を含む。ヒーターは、回転スタンド内で、ウエハサセプタの下に設けられる。シャワーヘッドは、ウエハサセプタの表面に向かって反応気体を放出するように、反応室の開口部を覆う。

本発明の一実施例によれば、前記多辺形窪み領域は、同じ形状を有する。

本発明のまた他の実施例によれば、前記多辺形窪み領域は、異なる形状を有する。

本発明の又一つの実施例によれば、前記多辺形窪み領域の形状は、積込むウエハの形状と同じである。

本発明の更に一つの実施例によれば、前記各多辺形窪み領域の少なくとも一辺は、隣接する多辺形窪み領域の少なくとも一辺と接合する。

ウエハサセプタに緊密に並べられる多辺形窪み領域を設けてウエハを積込むことにより、ウエハサセプタの表面積の利用率を大幅に向上し、更にウエハサセプタに積み込めるウエハ数を増加することができる。そこで、発光ダイオードの産出数量を有効に向上し、相当に優れた量産能力を有する。

下記図面の説明は、本発明の前記又は他の目的、特徴、メリット、実施例をより分りやくするためのものである。

従来の有機金属化学気相堆積装置を示す略図である。 従来のウエハサセプタを示す上面図である。 本発明の一実施形態による有機金属化学気相堆積装置を示す略図である。 本発明の一実施形態によるウエハサセプタを示す上面図である。 本発明のまた他の実施形態によるウエハサセプタを示す上面図である。 本発明の又一つの実施形態によるウエハサセプタを示す上面図である。

図３は、本発明の一実施形態による有機金属化学気相堆積装置を示す略図である。有機金属化学気相堆積装置２００ａは、主に反応室２０２、回転スタンド２０４、ウエハサセプタ２０６ａ、ヒーター２０８、シャワーヘッド２１６を含む。有機金属化学気相堆積装置２００ａは図１に示す有機金属化学気相堆積装置２００装置とほぼ同じである。図２及び図４を同時に参照すれば、両者の相違点は、有機金属化学気相堆積装置２００ａのウエハサセプタ２０６ａが多辺形窪み領域２１４ａと２２４を含み、（従来の）有機金属化学気相堆積装置２００のウエハサセプタ２０６が円形ウエハサポートゾーン２１４を含むことである。

発光ダイオードの半導体材料層のエピタクシープロセスにおいて、一定の反応室２０２内で化学反応により発生したエピタクシー生成物は、全面的にウエハサセプタ２０６ａの表面に堆積する。それで、ウエハ間の隙間に堆積したエピタクシー層は後の製造プロセスを行うことができないので、無駄な浪費を引き起こしてしまう。そこで、同様な反応室の空間で処理できるユニット数が多ければ、ユニットの製造コストを下げることができる。これによって、ウエハサセプタ２０６ａの設計はユニットの産出数量の多寡に影響を与えることが了解できる。

本実施形態において、ウエハサセプタ２０６ａの表面２１０に複数の多辺形窪み領域２１４ａと２２４を含む。その内、これらの多辺形窪み領域２１４ａと２２４は、ウエハサセプタ２０６ａの表面２１０に凹んで設けられて、ウエハ２１２ａを反応室２０２内で確実サポートして製造プロセスを行う。

図４に示す実施例において、これらの多辺形窪み領域２１４ａと２２４のそれぞれは例えば六辺形のような同じ形状を有する。しかし、また他の実施例において、これらの多辺形窪み領域２１４ａと２２４は例えば六辺形と三角形が組み合わせるような異なる形状を有してよい。多辺形窪み領域２１４ａと２２４の形状は、積込むウエハ２１２ａの形状と同じであってよいが、異なってもよい。例として、多辺形窪み領域２１４ａが六辺形窪みである場合に、六辺形のウエハ２１２ａを積込んでよいが、四辺形又は円形等の他の形状のウエハ２１２ａを積込んでもよい。

また、一実施例において、各多辺形窪み領域は同じサイズを有し、即ち各窪み領域の大きさが一致であり、形状が同じである。また他の実施例において、各多辺形窪み領域は同じ形状を有してよいが、少なくとも二つの異なるサイズを有し、例えば、図４に示す多辺形窪み領域２１４ａと２２４が同じ形状を有するが、多辺形窪み領域２１４ａのサイズが多辺形窪み領域２２４より大きい。

一実施例において、ウエハサセプタ２０６ａの多辺形窪み領域の形状は、三角形、四辺形、五辺形、六辺形又は八辺形等のような緊密に並べられる多辺形である。図４に示すように、本実施形態において、ウエハサセプタ２０６ａの表面２１０の面積をより有効に利用するために、各多辺形窪み領域２１４ａと２２４の少なくとも一辺を隣接する多辺形窪み領域２１４ａと２２４の少なくとも一辺と接合させるように、これらの多辺形窪み領域２１４ａと２２４を緊密に並べる。

図１と図３を同時に参照すると、本実施形態の多辺形窪み領域２１４ａと２２４において隣接する両者間の間隔は、図１のウエハサポートゾーン２１４において隣接する両者間の間隔より小さいことがはっきり見える。そのため、従来のサセプタ２０６に比べて、本実施形態のサセプタ２０６ａの積込面積がより有効に利用でき、更にユニットの生産効率を向上できる。

多辺形窪み領域２１４ａと２２４の深さは、積込むウエハ２１２ａの厚みより小さい又は等しいことが好ましい。そのため、ウエハ２１２ａがウエハサセプタ２０６ａに積込まれると、ウエハ２１２ａはウエハサセプタ２０６ａの表面２１０と同じような高さ、又はウエハサセプタ２０６ａの表面２１０より少し高い。このように、続いて、ウエハサセプタ２０６ａに載せられたウエハ２１２ａで、例えばエピタクシー等のような堆積ステップを行う場合に、堆積する材料が多辺形窪み領域２１４ａと２２４の側壁を覆うことを避けて、更に多辺形窪み領域２１４ａと２２４の側壁における堆積物が製造プロセスに影響を与えることをなくす。

図５は、本発明のまた他の実施形態によるウエハサセプタを示す上面図である。この実施形態において、ウエハサセプタ３００に含まれる、その表面３０２に凹んで設けられる多辺形窪み領域３０４の形状は六辺形である。そして、これらの多辺形窪み領域３０４の形状は、図５で点線で表す対応の円３０６の外接多辺形であってよく、例えば外接六辺形である。図５から分かるように、対応の円３０６に比べて、多辺形窪み領域３０４の設置方式によって、サセプタ３００の積込面積をより有効に利用できる。また、図４の発明実施例に比べて、本発明の実施形態に設計された六辺形は、実際に大きさが同じである面積を有し、かつ例えば多辺形窪み領域２１４ａの面積より小さい。このように、本発明の実施形態によって、より好ましいサセプタ３００の面積利用率を有させる。

本発明において、ウエハサセプタの多辺形窪み領域の形状は、三辺より多い又は等しい多辺形であってよい。図６は、本発明の又一つの実施形態によるウエハサセプタを示す上面図である。この実施形態において、ウエハサセプタ４００に含まれる、その表面４０２に凹んで設けられる多辺形窪み領域４０４の形状は三角形である。

直径が３１枚の２インチウエハを積込める３８０ｍｍサセプタを例とする。当該３８０ｍｍサセプタで３１枚の２インチウエハを積込む場合に、被覆面積が９７．３８９６平方インチである。図２に示すように、当該サセプタで４インチウエハを積込む場合に、被覆面積が８７．９６４８平方インチとなり、３１枚の２インチウエハを積込む場合に比べて、被覆面積が９．７％減少した。図４に示すように、当該サセプタで直径４インチの円の外接六辺形、及び６枚のサイズが小さく同様に六辺形であるウエハを積込む場合に、被覆面積が２０．７８５平方インチ増加し、被覆率が３３％と増加した。

前記本発明の実施形態から分かるように、本発明の長所の一つは、本発明の有機金属化学気相堆積装置のウエハサセプタが複数の多辺形窪み領域を含むので、ウエハサセプタの表面に緊密に並べられることにある。そのため、エピタクシー堆積ステップは、ほぼすべてがウエハの表面で行われ、ウエハサセプタの隙間領域に浪費しなく、ウエハサセプタの表面の面積を有効に利用できる。

前記本発明の実施形態から分かるように、本発明のまた他の長所は、本発明の有機金属化学気相堆積装置において、ウエハサセプタのサポート面の利用率が高いので、積込まれるウエハの面積を有効に増加できることにある。そのため、発光ダイオードの生産能力を増加でき、生産率を高めることができ、高い量産能力を有する。

本発明では好適な実施例を前述の通り開示したが、これは本発明を限定するものではなく、当業者であれば、本発明の精神と範囲から逸脱しない限り、多様の変動や修正を加えることができ、従って、本発明の保護範囲は、後の特許請求の範囲の記載によって限定される。

２００ 有機金属化学気相堆積装置２０２ 反応室２０６ ウエハサセプタ２０８ ヒーター２１２ ウエハ２１４ 多辺形窪み領域２１６ シャワーヘッド２１８ 反応気体２２２ 排気口３００ ウエハサセプタ３０４ 多辺形窪み領域４００ ウエハサセプタ４０４ 多辺形窪み領域２００ａ 有機金属化学気相堆積装置２０４ 回転スタンド２０６ａ ウエハサセプタ２１０ 表面２１２ａ ウエハ２１４ａ 多辺形窪み領域２１７ 噴気孔２２０ 開口部２２４ 多辺形窪み領域３０２ 表面３０６ 対応の円４０２ 表面

Claims (10)

1. 開口部を有する反応室と、
   前記反応室に設けられる回転スタンドと、
   前記回転スタンドに設けられ、前記回転スタンドにより連動して回転し、その一表面に設けられて、複数のウエハを積込むことに適用されて、前記ウエハに対応する複数の多辺形窪み領域を含むウエハサセプタと、
   前記回転スタンド内で、前記ウエハサセプタの下に設けられるヒーターと、
   前記ウエハサセプタの前記表面に向かって反応気体を放出するように、前記反応室の前記開口部を覆うシャワーヘッドと、
   を含む有機金属化学気相堆積（ＭＯＣＶＤ）装置。
2. 前記多辺形窪み領域は、同じ形状を有する請求項１に記載の有機金属化学気相堆積装置。
3. 前記多辺形窪み領域は、異なる形状を有する請求項１に記載の有機金属化学気相堆積装置。
4. 前記多辺形窪み領域の形状は、積込む前記ウエハの形状と同じである請求項１に記載の有機金属化学気相堆積装置。
5. 前記多辺形窪み領域の深さは、積込む前記ウエハの厚みより小さい又は等しい請求項１に記載の有機金属化学気相堆積装置。
6. 各前記多辺形窪み領域の少なくとも一辺は、隣接する前記多辺形窪み領域の少なくとも一辺と接合する請求項１に記載の有機金属化学気相堆積装置。
7. 前記多辺形窪み領域は、同じサイズを有する請求項１に記載の有機金属化学気相堆積装置。
8. 前記多辺形窪み領域は、少なくとも二つの異なるサイズを有する請求項１に記載の有機金属化学気相堆積装置。
9. 前記多辺形窪み領域の形状は、三角形、四辺形、五辺形、六辺形又は八辺形である請求項１に記載の有機金属化学気相堆積装置。
10. 前記ヒーターは、前記回転スタンドにより連動して回転しない請求項１に記載の有機金属化学気相堆積装置。

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