KR101046068B1 - 화학 기상 증착 장치용 서셉터 및 이를 구비하는 화학 기상증착 장치 - Google Patents

화학 기상 증착 장치용 서셉터 및 이를 구비하는 화학 기상증착 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101046068B1
KR101046068B1 KR1020080119185A KR20080119185A KR101046068B1 KR 101046068 B1 KR101046068 B1 KR 101046068B1 KR 1020080119185 A KR1020080119185 A KR 1020080119185A KR 20080119185 A KR20080119185 A KR 20080119185A KR 101046068 B1 KR101046068 B1 KR 101046068B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
pocket
susceptor
chemical vapor
vapor deposition
Prior art date
Application number
KR1020080119185A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20100060553A (ko
Inventor
장성환
유상덕
정호일
이철규
이원신
Original Assignee
삼성엘이디 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성엘이디 주식회사 filed Critical 삼성엘이디 주식회사
Priority to KR1020080119185A priority Critical patent/KR101046068B1/ko
Priority to US12/575,841 priority patent/US20100126419A1/en
Priority to JP2009239206A priority patent/JP5394188B2/ja
Publication of KR20100060553A publication Critical patent/KR20100060553A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101046068B1 publication Critical patent/KR101046068B1/ko

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/458Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4582Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
    • C23C16/4583Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally
    • C23C16/4584Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally the substrate being rotated
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/46Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for heating the substrate
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098Apparatus for thermal treatment
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68771Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by supporting more than one semiconductor substrate
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68785Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by the mechanical construction of the susceptor, stage or support

Abstract

본 발명은 구조가 간단하고, 기판의 휨현상을 억제하여 기판을 가열하는 온도가 기판 전체에 걸쳐 균일하게 유지되도록 하며, 동시에 에피택셜층의 파장 균일도를 유지할 수 있는 화학 기상 증착 장치용 서셉터 및 이를 구비하는 화학 기상 증착 장치에 관한 것이다.

Description

화학 기상 증착 장치용 서셉터 및 이를 구비하는 화학 기상 증착 장치{Susceptor for CVD and Apparatus for CVD having the same}
본 발명은 기판상에 고온의 화학 기상 증착을 이루는 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기판이 적재되는 서셉터의 구조를 변경함으로써 가열온도가 기판 전체에 걸쳐 균일하도록 하는 화학 기상 증착 장치용 서셉터 및 이를 구비하는 화학 기상 증착 장치에 관한 것이다.
최근 다양한 산업분야에서 반도체 소자의 미세화와 고효율, 고출력 LED 개발등의 요구가 점차 증가함에 따라서 품질이나 성능의 저하 없이 대량으로 생산이 가능한 화학적 기상 증착(Chemical Vapor Deposition; CVD) 장치가 요구되고 있다.
일반적으로 화학 기상 증착은 반응챔버 내부로 공급된 반응가스가 가열된 기판의 상부표면에서 화학반응을 일으켜 에피택셜 박막을 성장시키는 것이다.
이때, 기판 표면의 전영역에서 에피택셜층이 균일한 두께를 가지도록 하는 것이 필요한데, 이를 위해서는 기판을 가열하는 온도가 기판의 전영역에 걸쳐 균일하도록 조절하는 것이 가장 중요하다.
그러나, 기판의 크기가 점차 커짐에 따라 기판의 두께가 증가하고, 이에 따른 응력차이로 인해 기판이 휘게되는 현상(bowing effect)이나 크랙(crack)이 발생한다.
이러한 기판의 휨현상에 의해 기판의 안쪽은 포켓의 바닥면과 접하여 온도가 높고, 기판의 바깥쪽은 포켓으로부터 이격되어 온도가 낮아지게 된다.
결국, 기판상에서 기판의 안쪽과 바깥쪽 간의 온도 차이를 유발함으로써 성장되는 물질의 농도를 변화시켜 LED와 같은 소자의 성장시 파장 균일도를 파괴시킴은 물론, 후속공정이 어려워지게 되며, 따라서 생산성 및 질적향상에 큰 영향을 미치는 문제를 발생시킨다.
이러한 기판의 대구경화에 따른 휨현상 문제를 해결하기 위해 기판에 패턴을 형성하거나 서셉터의 형상을 변경하는 등의 다양한 시도가 진행되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 구조가 간단하고, 기판의 휨현상을 억제하여 기판을 가열하는 온도가 기판 전체에 걸쳐 균일하게 유지되도록 하며, 동시에 에피택셜층의 파장 균일도를 유지할 수 있는 화학 기상 증착 장치용 서셉터 및 이를 구비하는 화학 기상 증착 장치를 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로서 본 발명의 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치용 서셉터는 구동장치와 연결되는 회전축을 통해 회전하는 회전체; 상기 회전체의 상부면에 적어도 하나 구비되며, 기판이 올려져 배치되는 포켓;을 포함하고, 상기 포켓은 상기 기판이 올려져 배치되는 바닥면에 균일한 응력분포를 위해 상기 기판의 저면에 형성되는 홈과 대응되는 위치에서 상부로 돌출된 블록부를 구비할 수 있다.
또한, 상기 포켓은 상기 기판의 저면에 형성되는 홈의 위치 및 갯수에 따라서 상기 홈과 대응되는 위치 및 갯수로 블록부를 구비할 수 있다.
또한, 상기 포켓은 상기 블록부가 환고리형상으로 구비될 수 있다.
또한, 상기 포켓은 상기 블록부를 이루는 복수개의 블록이 일정 간격으로 이격배치되어 환고리형상으로 구비될 수 있다.
또한, 상기 포켓은 상기 회전체에 대해 회전가능하도록 상기 회전체와 분리된 구조로 구비될 수 있다.
또한, 상기 포켓은 회전구동시 내부에 안착되는 기판가 이탈하지 않도록 고정시키는 고정클립을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 블록부는 상기 홈의 형상과 대응되는 형상으로 형성되어 상기 홈과 결합할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치는 가스공급부를 통해 반응가스를 공급하여 증착을 가능하게 하는 반응챔버; 상기 반응가스를 제공받아 상부면에 에피택셜층이 증착되며, 증착 과정에서 응력이 균일하게 분포되도록 저면에 홈이 형성되는 기판; 상기 기판이 올려져 배치되며, 상기 기판의 저면과 접촉하는 바닥면에 상기 홈과 대응되는 위치에서 상부로 돌출된 블록부를 구비하는 포켓; 상기 포켓이 상부면에 구비되는 서셉터; 및 상기 서셉터의 하부면에 구비되어 상기 기판을 가열하는 가열수단;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 포켓은 상기 기판의 저면에 형성되는 홈의 위치 및 갯수에 따라서 상기 홈과 대응되는 위치 및 갯수로 블록부를 구비할 수 있다.
또한, 상기 포켓은 상기 블록부가 환고리형상으로 구비되거나, 상기 블록부를 이루는 복수개의 블록이 일정 간격으로 이격배치되어 환고리형상으로 구비될 수 있다.
또한, 상기 포켓은 상기 서셉터에 대해 회전가능하도록 상기 서셉터와 분리된 구조로 구비될 수 있다.
또한, 상기 블록부는 상기 홈의 형상과 대응되는 형상으로 형성되어 상기 홈과 결합할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치용 서셉터 및 이를 구비하는 화학 기상 증착 장치는 기판의 대구경화에 따른 응력차이에 의해 발생하는 기판의 휨현상을 최소화하고, 기판을 가열하는 온도가 기판 전체에 걸쳐 균일하게 유지되도록 하며, 동시에 에피택셜층의 파장 균일도를 유지할 수 있어 우수한 품질의 기판를 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 화학 기상 증착 장치용 서셉터 및 이를 구비하는 화학 기상 증착 장치의 실시예에 관한 구체적인 사항을 도면을 참조하여 설명한다.
도 1a는 본 발명의 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치용 서셉터를 나타내는 평면도이고, 도 1b는 도 1a에서 도시한 화학 기상 증착 장치용 서셉터를 X-X'축에서 도시한 상태를 나타내는 단면도이다.
도 1a 및 도 1b에서 도시하는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치용 서셉터(100)는 회전체(110), 포켓(120), 회전축(130)을 포함하여 구성된다.
상기 회전체(110)는 카본(carbon) 또는 탄화 규소(SiC)가 코팅된 그라파이 트(graphite)로 이루어지는 회전구조물이며, 반응가스가 공급되는 반응챔버(31) 내에서 용이하게 회전하도록 디스크 형태를 가진다.
상기 회전체(110)의 상부면에는 금속 화합물을 화학적으로 증착하기 위한 기판(10)이 놓여지는 포켓(120)이 상기 회전체(110)의 회전중심을 기준으로 하여 원주방향으로 일정간격을 두고 동일면 상에 복수개 구비된다.
이에 따라, 상기 회전체(110)의 포켓(120)을 통해 다수의 기판(10)을 동시에 회전시켜 에피텍셜(epitaxial)층을 성장시키는 것이 가능하다.
상기 회전체(110)의 하부면에는 미도시된 구동장치와 연결되는 회전축(130)이 결합하며, 상기 구동장치의 구동에 의해 상기 회전축(130)이 일방향으로 회전하는 경우 상기 회전체(110)는 상기 회전축(130)과 더불어 일방향으로 회전구동한다.
상기 포켓(120)은 상기 회전체(110)의 상부면에 적어도 하나 구비되며, 에피택셜층의 성장을 위한 기판(10)이 내부에 올려져 배치된다.
도 2 내지 도 5를 참조하여 상기 포켓의 구조에 대해 보다 자세히 설명한다.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치용 서셉터에서 포켓 및 블록부의 일실시예를 나타내는 확대사시도이고, 도 2b는 도 2a에서 도시한 포켓 및 블록부의 다른 실시예를 나타내는 확대사시도이며, 도 3은 도 2a 및 도 2b에서 도시한 포켓 및 블록부를 나타내는 단면도이고, 도 4a, b는 본 발명의 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치용 서셉터에서 포켓 및 블록부의 다양한 실시예를 나타내는 단면도이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치용 서셉터에서 포켓의 다른 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 2a 및 도 2b에서와 같이, 상기 포켓(120)은 일반적인 환형 기판(10)의 형상과 대응되는 형상을 가지며, 상기 기판(10)을 용이하게 배치 및 제거할 수 있도록 상기 기판(10)의 지름보다 큰 지름으로 형성된다.
그리고, 상기 포켓(120)은 상기 기판(10)이 올려져 배치되는 바닥면에 균일한 응력분포를 위해 상기 기판(10)의 저면에 형성되는 홈(11)과 대응되는 위치에서 상부로 돌출된 블록부(121)를 구비한다.
즉, 사파이어 기판(10)위에 GaN 에피택셜층이 성장할 때 이들 사이의 격자상수차와 열팽창계수차에 따른 불균일한 응력분포가 발생하여 기판의 휨현상(bowing effect)이 발생하는 문제가 존재하며, 이러한 문제는 기판(10)이 4인치에서 6인치, 8인치 등으로 점차 대구경화가 될수록 더욱 두드러진다.
이와같은 기판의 휨현상을 방지하기 위해서는 사파이어 기판(10)과 GaN 에피택셜층 사이의 응력분포 차이를 최소화할 필요가 있으며, 이는 사파이어 기판(10)의 저면에 소정 크기의 홈(11)을 형성함으로써 해결할 수 있다.
한편, 저면에 홈(11)을 구비하는 상기 기판(10)이 상기 포켓(120)의 바닥면과 접촉하는 경우, 상기 홈(11)과 상기 포켓(120)의 바닥면 사이에는 에어 캐비티(air cavity)가 형성됨으로써 상기 서셉터(100)의 하부측에 구비되는 가열수단(33)으로부터 공급되는 열이 기판(10)의 전영역에 걸쳐 균일하지 못한 분포를 나타내게 된다.
즉, 상기 기판(10)이 상기 포켓(120)의 바닥면과 직접 접촉하는 부분은 열전도율이 좋아 온도가 높은 반면, 에어 캐비티가 형성되는 상기 홈(11) 부분은 열전 도율이 나빠 온도가 상대적으로 낮게 나타난다.
이러한 온도분포의 불균일은 기판(10) 상에서 성장되는 물질의 농도를 변화시킴으로써 LED 성장시 에피택셜층의 파장 불균일도를 높이는 문제를 발생시킨다.
따라서, 상기 포켓(120)의 바닥면에 상기 블록부(121)를 돌출형성함으로써 상기 사파이어 기판(10)이 상기 포켓(120) 내에 올려지는 경우, 상기 블록부(121)가 상기 기판(10)의 홈(11)과 결합하도록하여 에어 캐비티의 형성을 차단한다.
이를 통해 온도분포의 균일도를 유지할 수 있어 파장 불균일도를 최소화함으로써 고품질의 에피택셜층이 상기 기판(10)의 표면에 고르게 성장되도록 하여 우수한 품질의 기판을 제조할 수 있는 것이다.
도 2a에서와 같이 상기 포켓(120)의 바닥면에 돌출형성되어 구비되는 상기 블록부(121)는 환형 기판(10)의 저면에 형성되는 환형 홈(11)과 대응되도록 환고리형상으로 구비된다.
그러나, 이에 한정하지 않고 도 2b에서와 같이 블록부(121')를 이루는 복수개의 블록(122)이 일정한 간격으로 이격배치되어 환고리형상을 이루는 것도 가능하다.
그리고, 도 3에서와 같이 상기 기판(10)이 상기 포켓(120) 내에 올려지면 상기 블록부(121)는 상기 기판(10)의 홈(11)과 결합하여 상기 홈(11)에 의해 에어 캐비티가 형성되는 것을 방지한다.
상기 기판(10)에 형성되는 상기 홈(11)은 도 3에서와 같이 단일의 원을 이루는 홈으로 형성될 수 있으나, 이에 한정하지 않고 도 4a에서와 같이 하나 이상의 복수개로 형성될 수 있다.
이 경우 상기 포켓(120)은 상기 기판(10)의 저면에 형성되는 홈(11)의 위치 및 갯수에 따라서 상기 홈(11)과 대응되는 위치 및 갯수로 블록부(121)를 구비한다.
그리고, 상기 홈(11)은 도 4b에서와 같이 단면이 완만한 곡면을 가지는 호(arc) 형상으로 형성될 수 있으며, 이 경우 상기 블록부(121) 또한 상기 홈(11)과 대응되는 형상으로 돌출형성된다.
본 발명에 따른 상기 포켓(120)의 블록부(121)는 그 단면구조가 도면에서 도시한 사각형 또는 호형상에 한정하는 것은 아니며, 삼각형 등 기타 다양한 형태로 형성될 수 있으며, 이는 기판(10)의 저면에 형성되는 홈(11)의 형상에 따라서 결정된다.
한편, 상기 포켓(120)은 도 2 내지 도 4에서 도시하는 바와 같이 상기 회전체(110)의 상부면에 소정 깊이로 함몰형성되어 상기 회전체(110)와 일체를 이루는 구조로 구비된다.
그러나, 도 5에서와 같이 상기 포켓(120)은 상기 회전체(110)에 대해 회전가능하도록 상기 회전체(110)와 분리된 구조로 구비되는 것 또한 가능하다.
상기와 같이 포켓(120)이 상기 회전체(110)에 대해 분리가능한 구조로 착탈가능하게 구비되는 경우, 사파이어 기판(10)의 다양한 크기에 따라서 해당 구경에 맞는 포켓(120)으로 교체하여 결합할 수 있으며, 기판(10)에 형성되는 홈(11)의 형상 및 갯수에 따라서 이와 대응되는 구조의 포켓(120)으로 교체가 가능하다.
따라서, 서셉터 자체를 교체하지 않고 포켓(120)만을 교체함으로써 기판(10)의 구조 및 구경에 관계없이 다양한 구조 및 구경을 가지는 기판(10)에 두루 적용하는 것이 가능하다.
또한, 상기 회전체(110)의 회전과는 별도로 상기 포켓(120) 또한 상기 회전체(110)에 대해 동일한 방향 또는 반대방향으로 회전시키는 것이 가능하며, 이 경우 상기 기판(10)은 상기 포켓(120)의 회전에 의해 자전함과 동시에 상기 회전체(110)의 회전에 의해 공전하여 보다 균일한 에피택셜층이 형성될 수 있다.
그리고, 상기 포켓(120)은 회전구동시 내부에 안착되는 기판(10)이 이탈하지 않도록 고정시키는 고정클립(미도시)을 더 포함하는 것이 바람직하다.
한편, 상기한 구성의 화학 기상 증착 장치용 서셉터(100)를 구비하는 화학 기상 증착 장치(30,30')의 실시예에 관한 구체적인 사항을 도면을 참조하여 설명한다.
도 6a는 본 발명의 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치용 서셉터를 구비하는 화학 기상 증착 장치의 일실시예를 나타내는 단면도이고, 도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치용 서셉터를 구비하는 화학 기상 증착 장치의 다른 실시예를 나타내는 단면도이다.
도면에서와 같이 본 발명의 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치(30,30')는 반응챔버(31), 기판(10), 포켓(120), 서셉터(100), 가열수단(33)을 포함하여 구성된다.
상기 반응챔버(31)는 가스공급부(34)를 통해 그 내부로 유입된 반응가스와 증착 대상물인 사파이어 기판(10)간의 화학적 기상 반응이 이루어져 에피택셜층이 상기 기판(10)의 상부면에 증착 및 성장되도록 소정 크기의 내부공간을 제공하는 수직 원통형 구조물이다.
상기 반응챔버(31)는 내마모성 및 내부식성이 우수한 메탈재질로 이루어지며, 내부면에는 고온 분위기를 견딜 수 있도록 단열재가 구비될 수도 있다.
그리고, 적어도 하나의 기판(10)이 장착되는 서셉터(100) 및 가열수단(33)을 내부에 구비하며, 상기 기판(10)과의 화학적 기상 반응이 종료된 폐가스를 외부로 배출하기 위한 배기구(131)를 구비한다.
도 6a에서와 같이 상기 가스공급부(34)는 상기 반응챔버(31)의 상부측에 구비되어 하부측에서 회전하는 서셉터(100) 위로 반응가스를 수직분사하는 샤워헤드 형 구조로 구비될 수 있다.
또한, 도 6b에서와 같이 상기 가스공급부(34')는 상기 반응챔버(31)의 측단부 둘레를 따라 구비되어, 복수개의 분사노즐(35)을 통해 상기 반응챔버(31)의 주변부로부터 중심부로 반응가스를 수평분사하는 유성형(planetary) 구조로 구비될 수도 있다.
이 경우, 상기 반응가스는 상기 서셉터(100)의 외주면으로부터 중심부의 회전축(130)을 향해 흐르며 증착이 이루어지고, 상기 서셉터(100)의 회전축(130) 내에 구비되는 배기구(131)를 통해 외부로 배출되도록 한다.
이때, 상기 배기구(131)에는 배기되는 반응가스가 압력 차이나 작동오류 등 에 의해 상기 반응챔버(31) 내부로 역류하는 것을 방지하는 역류방지수단(미도시)을 구비하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 기판(10)이 올려져 배치되는 포켓(120)은 상기 기판(10)의 저면과 접촉하는 바닥면에 증착 과정에서 응력이 균일하게 분포되도록 상기 기판(10)의 저면에 형성되는 홈(11)과 대응되는 위치에서 상부로 돌출형성되는 블록부(121)를 구비한다.
그리고, 상기 서셉터(100)는 한번의 증착 싸이클에서 여러장의 기판상에 동시에 증착을 실행하는 것이 가능하도록 상기 포켓(120)을 상부면에 복수개로 구비한다.
상기 기판(10)과 포켓(120) 및 상기 포켓(120)을 상부면에 구비하는 서셉터(100)는 도 1 내지 도 5에서 도시하는 실시예와 실질적으로 동일하며, 구체적인 구조 및 기능에 대한 설명은 생략한다.
상기 가열수단(33)은 상기 기판(10)이 탑재되는 상기 서셉터(100)의 하부측 근방에 배치되어 상기 기판(10)을 가열하기 위한 열을 상기 서셉터(100)에 제공한다.
이러한 가열수단(33)은 전기히터, 고주파유도, 적외선방사, 레이저 등 중에서 어느 하나로 구비될 수 있다.
그리고, 상기 반응챔버(31)에는 상기 서셉터(100)의 외부면이나 상기 가열수단(33)에 근접하도록 배치되어 상기 반응챔버(31)의 내부 분위기 온도를 수시로 측정하고, 측정값을 근거로 하여 가열온도를 조절할 수 있도록 온도센서(미도시)를 구비하는 것이 바람직하다.
상기한 구성을 갖는 서셉터(100)를 화학 기상 증착 장치에 채용하여 사파이어 기판(10)의 표면에 질화 갈륨(gallium; GaN), 질화 알루미늄(aluminium; AlN), 질화 인듐(indium; InN) 또는 이러한 혼정의 에피택셜층을 성장시켜 증착하고자 하는 경우, 먼저 증착 작업대상물인 기판(10)을 회전체(110)의 상부면에 구비되는 포켓(120)에 올려 배치한다.
이러한 상태에서, 상기 회전체(110)는 미도시된 구동모터의 회전구동력에 의해서 일방향으로 회전구동되고, 상기 회전체(110)가 배치되는 반응챔버(31)의 내부공간에는 트리메틸갈륨(TMGa), 트리에틸갈륨(TEGa), 트리메틸인듐(TMIn) 및 트리메틸알루미늄(TMAl)과 같은 3족 가스인 소스 가스(source gas)와 더불어 암모니아와 같은 캐리어 가스(carrier gas)를 공급한다.
그리고, 상기 회전체(110)의 하부측에 배치되는 가열수단(33)을 이용하여 높은 온도의 열을 제공하면, 상기 회전체(110)와 함께 일방향으로 회전하는 증착대상물인 상기 기판(10)의 표면에는 상기 캐리어 가스와 소스 가스가 혼합된 반응가스가 고르게 접촉하여 질화물이 성장된 박막(예컨데, 반도체 에피택셜층)이 균일하게 형성되고, 미반응된 잔류 가스나 분산물은 상기 반응챔버(31)의 벽면을 타고 하부로 배출된다.
이상에서와 같이, 기판(10)의 저면에 홈(11)을 형성하여 기판(10) 성장시 일어나는 휨현상(bowing effect)을 방지하고, 상기 기판(10)이 올려져 접촉하는 포켓(120)의 바닥면에 돌출형성되는 블록부(121)를 구비하여 상기 홈(11)과 결합되도 록 함으로써 기판(10)의 온도 불균일도를 최소화하여 에피택셜층의 파장 균일도를 유지할 수 있기 때문에, 고품질의 질화물 막을 기판(10)의 표면에 고르게 형성하여 우수한 품질의 기판제품을 제조할 수 있다.
도 1a는 본 발명의 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치용 서셉터를 나타내는 평면도이다.
도 1b는 도 1a에서 도시한 화학 기상 증착 장치용 서셉터를 X-X'축에서 도시한 상태를 나타내는 단면도이다.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치용 서셉터에서 포켓 및 블록부의 일실시예를 나타내는 확대사시도이다.
도 2b는 도 2a에서 도시한 포켓 및 블록부의 다른 실시예를 나타내는 확대사시도이다.
도 3은 도 2a 및 도 2b에서 도시한 포켓 및 블록부를 나타내는 단면도이다.
도 4a, b는 본 발명의 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치용 서셉터에서 포켓 및 블록부의 다양한 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치용 서셉터에서 포켓의 다른 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 6a는 본 발명의 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치용 서셉터를 구비하는 화학 기상 증착 장치의 일실시예를 나타내는 단면도이다.
도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치용 서셉터를 구비하는 화학 기상 증착 장치의 다른 실시예를 나타내는 단면도이다.

Claims (12)

  1. 구동장치와 연결되는 회전축을 통해 회전하는 회전체;
    상기 회전체의 상부면에 적어도 하나 구비되며, 기판이 올려져 배치되는 포켓;을 포함하고,
    상기 포켓은 상기 기판이 올려져 배치되는 바닥면에 균일한 응력분포를 위해 상기 기판의 저면에 형성되는 홈과 대응되는 위치에서 상부로 돌출된 블록부를 구비하며,
    상기 블록부는 상기 홈의 형상과 대응되는 형상으로 형성되어 상기 홈과 결합하는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치용 서셉터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 포켓은 상기 기판의 저면에 형성되는 홈의 위치 및 갯수에 따라서 상기 홈과 대응되는 위치 및 갯수로 블록부를 구비함을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치용 서셉터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 포켓은 상기 블록부가 환고리형상으로 구비되는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치용 서셉터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 포켓은 상기 블록부를 이루는 복수개의 블록이 일정 간격으로 이격배치되어 환고리형상으로 구비되는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치용 서셉터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 포켓은 상기 회전체에 대해 회전가능하도록 상기 회전체와 분리된 구조로 구비되는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치용 서셉터.
  6. 구동장치와 연결되는 회전축을 통해 회전하는 회전체;
    상기 회전체의 상부면에 적어도 하나 구비되며, 기판이 올려져 배치되는 포켓;을 포함하고,
    상기 포켓은 상기 기판이 올려져 배치되는 바닥면에 균일한 응력분포를 위해 상기 기판의 저면에 형성되는 홈과 대응되는 위치에서 상부로 돌출된 블록부를 구비하며,
    상기 포켓은 회전구동시 내부에 안착되는 기판이 이탈하지 않도록 고정시키는 고정클립을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치용 서셉터.
  7. 삭제
  8. 가스공급부를 통해 반응가스를 공급하여 증착을 가능하게 하는 반응챔버;
    상기 반응가스를 제공받아 상부면에 에피택셜층이 증착되며, 증착 과정에서 응력이 균일하게 분포되도록 저면에 홈이 형성되는 기판;
    상기 기판이 올려져 배치되며, 상기 기판의 저면과 접촉하는 바닥면에 상기 홈과 대응되는 위치에서 상부로 돌출된 블록부를 구비하는 포켓;
    상기 포켓이 상부면에 구비되는 서셉터; 및
    상기 서셉터의 하부면에 구비되어 상기 기판을 가열하는 가열수단;
    을 포함하고,
    상기 블록부는 상기 홈의 형상과 대응되는 형상으로 형성되어 상기 홈과 결합하는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 포켓은 상기 기판의 저면에 형성되는 홈의 위치 및 갯수에 따라서 상기 홈과 대응되는 위치 및 갯수로 블록부를 구비함을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 포켓은 상기 블록부가 환고리형상으로 구비되거나, 상기 블록부를 이루는 복수개의 블록이 일정 간격으로 이격배치되어 환고리형상으로 구비되는 것을 특 징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 포켓은 상기 서셉터에 대해 회전가능하도록 상기 서셉터와 분리된 구조로 구비되는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  12. 삭제
KR1020080119185A 2008-11-27 2008-11-27 화학 기상 증착 장치용 서셉터 및 이를 구비하는 화학 기상증착 장치 KR101046068B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080119185A KR101046068B1 (ko) 2008-11-27 2008-11-27 화학 기상 증착 장치용 서셉터 및 이를 구비하는 화학 기상증착 장치
US12/575,841 US20100126419A1 (en) 2008-11-27 2009-10-08 Susceptor for cvd apparatus and cvd apparatus including the same
JP2009239206A JP5394188B2 (ja) 2008-11-27 2009-10-16 化学気相蒸着装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080119185A KR101046068B1 (ko) 2008-11-27 2008-11-27 화학 기상 증착 장치용 서셉터 및 이를 구비하는 화학 기상증착 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100060553A KR20100060553A (ko) 2010-06-07
KR101046068B1 true KR101046068B1 (ko) 2011-07-01

Family

ID=42195049

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080119185A KR101046068B1 (ko) 2008-11-27 2008-11-27 화학 기상 증착 장치용 서셉터 및 이를 구비하는 화학 기상증착 장치

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20100126419A1 (ko)
JP (1) JP5394188B2 (ko)
KR (1) KR101046068B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150075935A (ko) * 2013-12-26 2015-07-06 엘지전자 주식회사 서셉터 및 이를 포함하는 화학기상 증착 장치

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101882330B1 (ko) * 2011-06-21 2018-07-27 엘지이노텍 주식회사 증착 장치
KR101928356B1 (ko) * 2012-02-16 2018-12-12 엘지이노텍 주식회사 반도체 제조 장치
US20130239894A1 (en) * 2012-03-19 2013-09-19 Pinecone Material Inc. Chemical vapor deposition apparatus
KR102280264B1 (ko) * 2014-09-15 2021-07-22 삼성디스플레이 주식회사 화학기상증착장치 및 이를 이용한 디스플레이 장치 제조방법
JP7321768B2 (ja) * 2018-05-23 2023-08-07 信越化学工業株式会社 化学気相成長装置および被膜形成方法
CN110629200B (zh) * 2019-09-20 2020-04-10 理想晶延半导体设备(上海)有限公司 半导体处理设备
WO2021120189A1 (zh) * 2019-12-20 2021-06-24 苏州晶湛半导体有限公司 一种晶圆承载盘及化学气相淀积设备
DE102020105753A1 (de) 2020-03-04 2021-09-09 Aixtron Se Auf einer Unterseite mit einer Vielzahl von Strukturelementen versehener Substrathalter für einen CVD-Reaktor

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004128019A (ja) * 2002-09-30 2004-04-22 Applied Materials Inc プラズマ処理方法及び装置
KR100703087B1 (ko) * 2005-08-08 2007-04-06 삼성전기주식회사 다중 기판의 화학 기상 증착 장치
KR100835073B1 (ko) * 2007-01-31 2008-06-03 삼성전기주식회사 화학 기상 증착 장치용 서셉터

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5478971A (en) * 1977-12-06 1979-06-23 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor element
FR2628984B1 (fr) * 1988-03-22 1990-12-28 Labo Electronique Physique Reacteur d'epitaxie a planetaire
US5226383A (en) * 1992-03-12 1993-07-13 Bell Communications Research, Inc. Gas foil rotating substrate holder
JP3004846B2 (ja) * 1993-08-20 2000-01-31 東芝セラミックス株式会社 気相成長装置用サセプタ
JPH07142557A (ja) * 1993-11-19 1995-06-02 Sony Corp 基板固定具
JPH11106293A (ja) * 1997-10-03 1999-04-20 Super Silicon Kenkyusho:Kk エピタキシャルウエハ製造方法及び装置
DE10055182A1 (de) * 2000-11-08 2002-05-29 Aixtron Ag CVD-Reaktor mit von einem Gasstrom drehgelagerten und -angetriebenen Substrathalter
JP2004055636A (ja) * 2002-07-17 2004-02-19 Sumitomo Chem Co Ltd 気相成長装置
KR20050002073A (ko) * 2003-06-30 2005-01-07 주식회사 하이닉스반도체 공정 변수를 효율적으로 조절할 수 있는 반도체 제조 장치
US20050217585A1 (en) * 2004-04-01 2005-10-06 Blomiley Eric R Substrate susceptor for receiving a substrate to be deposited upon
US20070266945A1 (en) * 2006-05-16 2007-11-22 Asm Japan K.K. Plasma cvd apparatus equipped with plasma blocking insulation plate

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004128019A (ja) * 2002-09-30 2004-04-22 Applied Materials Inc プラズマ処理方法及び装置
KR100703087B1 (ko) * 2005-08-08 2007-04-06 삼성전기주식회사 다중 기판의 화학 기상 증착 장치
KR100835073B1 (ko) * 2007-01-31 2008-06-03 삼성전기주식회사 화학 기상 증착 장치용 서셉터

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150075935A (ko) * 2013-12-26 2015-07-06 엘지전자 주식회사 서셉터 및 이를 포함하는 화학기상 증착 장치
KR102234386B1 (ko) * 2013-12-26 2021-03-30 엘지전자 주식회사 서셉터 및 이를 포함하는 화학기상 증착 장치

Also Published As

Publication number Publication date
JP2010130006A (ja) 2010-06-10
US20100126419A1 (en) 2010-05-27
JP5394188B2 (ja) 2014-01-22
KR20100060553A (ko) 2010-06-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101046068B1 (ko) 화학 기상 증착 장치용 서셉터 및 이를 구비하는 화학 기상증착 장치
TWI513852B (zh) 化學氣相沉積設備
KR100812469B1 (ko) 화학 기상 증착법에 의해 하나 이상의 웨이퍼 상에 에피택셜층을 성장시키는 수직 장치
JP5001349B2 (ja) サセプタ及びこれを備える半導体製造装置
US20120052216A1 (en) Gas distribution showerhead with high emissivity surface
US20130255578A1 (en) Chemical vapor deposition apparatus having susceptor
US20110121503A1 (en) Cvd apparatus
US20110259879A1 (en) Multi-Zone Induction Heating for Improved Temperature Uniformity in MOCVD and HVPE Chambers
JP2010040534A (ja) サセプタ、気相成長装置およびエピタキシャルウェーハの製造方法
KR20080081823A (ko) 복사 가열을 이용한 마이크로배치 증착 챔버
KR100956221B1 (ko) 화학 기상 증착 장치용 서셉터
KR20090038606A (ko) 서셉터 및 이를 이용한 반도체 제조방법
TWI598460B (zh) Chemical vapor deposition apparatus and its cleaning method
KR100925060B1 (ko) 화학 기상 증착 장치용 서셉터
KR101038876B1 (ko) 화학기상증착용 웨이퍼 및 이를 제조하는 방법
KR20140003856U (ko) 웨이퍼에 균일한 열전도가 가능한 서셉터를 구비하는 증착 장치
KR101378801B1 (ko) 복수개의 기판이 안착되는 기판 서포트의 중앙을 관통하는 공정 가스 공급부를 갖는 배치식 에피택셜층 형성장치
KR20130035616A (ko) 서셉터 및 이를 구비하는 화학기상증착 장치
KR101625008B1 (ko) 공정 가스 공급부
KR102234386B1 (ko) 서셉터 및 이를 포함하는 화학기상 증착 장치
KR100835073B1 (ko) 화학 기상 증착 장치용 서셉터
KR100966369B1 (ko) 화학기상증착용 서셉터
KR20120051968A (ko) 서셉터 및 이를 구비한 화학 기상 증착 장치
KR102063490B1 (ko) 반도체 제조장치
KR100755637B1 (ko) InGaN 성장 방법 및 InGaN 성장을 위한MOCVD 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
N231 Notification of change of applicant
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee