KR101052889B1 - Chemical Vapor Deposition Equipment - Google Patents
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Abstract
질화갈륨계 화합물을 이용한 발광소자의 박막 형성 공정에 있어서 공정효율을 향상시킬 수 있고 고품질의 박막을 형성하는 화학기상증착장치가 필요하다. 이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 화학기상증착장치는, 버퍼챔버와, 버퍼챔버에 결합되고 박막을 형성하는 공정이 수행되는 복수개의 반응챔버와, 반응챔버 또는 버퍼챔버로 공정가스를 공급하는 가스공급부 및 기판을 반응챔버와 버퍼챔버 상호간에 반출 또는 반입시키는 이송장치를 포함하며, 버퍼챔버는 반응챔버에서 반출되는 기판에 대한 급격한 온도변화를 완충하도록 기판을 가열하는 히터를 포함한다.
In the process of forming a thin film of a light emitting device using a gallium nitride compound, a chemical vapor deposition apparatus capable of improving process efficiency and forming a high quality thin film is required. In order to achieve the above object, the chemical vapor deposition apparatus according to the present invention includes a buffer chamber, a plurality of reaction chambers in which a process of forming a thin film coupled to the buffer chamber is performed, and supplying a process gas to the reaction chamber or the buffer chamber. A gas supply unit and a transfer device for carrying in or out of the substrate between the reaction chamber and the buffer chamber, the buffer chamber includes a heater for heating the substrate to buffer a sudden temperature change with respect to the substrate taken out from the reaction chamber.
Description
본 발명은 화학기상증착장치에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 박막 형성 공정에 있어서 공정효율을 향상시킬 수 있고 고품질의 박막을 형성하는 화학기상증착장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a chemical vapor deposition apparatus, and more particularly, to a chemical vapor deposition apparatus capable of improving process efficiency in a thin film formation process and forming a high quality thin film.
화학기상증착장치는 반도체 웨이퍼의 표면에 박막을 증착하기 위하여 사용되고 있다. 챔버 내부에 공정가스를 가스공급부를 통하여 불어 넣어서 서셉터에 놓인 웨이퍼에 원하는 막질을 증착시키게 된다.Chemical vapor deposition apparatuses are used to deposit thin films on the surface of semiconductor wafers. The process gas is blown through the gas supply into the chamber to deposit the desired film on the wafer placed on the susceptor.
박막의 증착에 있어서 적절한 내부온도는 박막의 품질에 큰 영향을 미치므로 매우 중요하다. 특히 유기금속 화학기상장치(MOCVD)의 경우 온도제어가 효과적으로 이루어져야 고효율의 발광소자를 얻을 수 있다.The proper internal temperature is very important in the deposition of thin film because it greatly affects the quality of thin film. In particular, in the case of an organometallic chemical vapor apparatus (MOCVD), temperature control must be effectively performed to obtain a high efficiency light emitting device.
LED(Light Emitting Diode)의 경우, 질화갈륨계 화합물을 이용한 발광소자가 많이 사용되고 있다. In the case of LED (Light Emitting Diode), a light emitting device using a gallium nitride compound is widely used.
질화갈륨계 화합물을 이용한 발광소자의 박막 구조는 사파이어와 같은 기판 상에 GaN 결정으로 이루어지는 버퍼층과, n형 GaN 결정으로 이루어지는 n형 도핑층과, InGaN으로 이루어지는 활성층과, p형 GaN으로 형성되는 p형 도핑층이 순차적으 로 적층된 구조가 적용될 수 있다.The thin film structure of a light emitting device using a gallium nitride compound has a buffer layer made of GaN crystals, an n-type doped layer made of n-type GaN crystals, an active layer made of InGaN, and p-type GaN formed on a substrate such as sapphire. A structure in which the type doping layer is sequentially stacked may be applied.
종래기술의 경우, 그러한 적층된 구조를 하나의 챔버에서 모두 수행되도록 하는 방식을 적용하고 있다. 그런데, 이와 같은 방식에 의하면 오히려 공정에 소요되는 시간이 증가한다는 문제가 있다. In the prior art, a method is adopted in which the stacked structure is all performed in one chamber. However, according to such a method, there is a problem that the time required for the process is increased.
왜냐하면, 공정단계마다 요구되는 온도가 상이하기 때문에 요구되는 온도로 승온 또는 감온하는 동안 공정을 중단하고 대기하여야 하는 경우가 있기 때문이다.This is because there is a case where the process must be stopped and waited while raising or lowering the temperature to the required temperature because the required temperature is different for each process step.
또한, 어느 하나의 공정이 완료된 후에는 챔버 내부를 세정해야 하는 경우가 있는데, 이러한 세정작업이 진행되는 동안 다시 공정을 중단하여야 하기 때문이다.In addition, there is a case where the inside of the chamber needs to be cleaned after any one process is completed, because the process must be stopped again while the cleaning operation is in progress.
반도체소자의 박막 형성 공정에 있어서 공정효율을 향상시킬 수 있고 고품질의 박막을 형성하는 화학기상증착장치가 필요하다.In the process of forming a thin film of a semiconductor device, a chemical vapor deposition apparatus capable of improving process efficiency and forming a high quality thin film is required.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자가 명확하게 이해할 수 있을 것이다.Technical problems of the present invention are not limited to the above-mentioned technical problems, and other technical problems that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 금속유기물 화학기상증착장치는, 버퍼챔버; 상기 버퍼챔버에 결합되고 박막을 형성하는 공정이 수행되는 복수개의 반응챔버; 상기 반응챔버 또는 상기 버퍼챔버로 공정가스를 공급하는 가스공급부; 및 기판을 상기 반응챔버와 상기 버퍼챔버 상호간에 반출 또는 반입시키는 이송장치;를 포함하며, 상기 버퍼챔버는 상기 반응챔버에서 반출되는 기판에 대한 급격한 온도변화를 완충하도록 기판을 가열하는 히터를 포함한다.Metal organic chemical vapor deposition apparatus according to the present invention for solving the above problems, the buffer chamber; A plurality of reaction chambers coupled to the buffer chamber and performing a process of forming a thin film; A gas supply unit supplying a process gas to the reaction chamber or the buffer chamber; And a transfer device for transporting or carrying a substrate between the reaction chamber and the buffer chamber, wherein the buffer chamber includes a heater that heats the substrate to buffer a sudden temperature change with respect to the substrate taken out of the reaction chamber. .
또한, 상기 공정가스는 Ⅲ족 가스 및 Ⅴ족 가스를 포함할 수 있다.In addition, the process gas may include a group III gas and a group V gas.
또한, 상기 Ⅲ족 가스는 트리메틸갈륨(Trimethylgallium), 트리메틸인듐(trimethyl-indium), 트리메틸알루미늄(trimethylaluminium) 중에서 적어도 어느 하나 이상일 수 있다.In addition, the Group III gas may be at least one of trimethylgallium, trimethyl-indium, and trimethylaluminium.
또한, 상기 Ⅴ족 가스는 암모니아(NH3)일 수 있다.In addition, the Group V gas may be ammonia (NH 3).
또한, 상기 이송장치는 상기 기판 또는 서셉터가 적재되는 복수의 파레트; 상기 파레트를 상기 반응챔버와 상기 버퍼챔버 상호간에 반출 또는 반입시키는 액추에이터; 및 상기 버퍼챔버 외측에 설치되며 상기 버퍼챔버에 마련된 개구부로 진입하여 상기 기판 또는 서셉터를 상기 파레트 상호간에 이송하는 로봇암;을 포함할 수 있다.In addition, the transfer device includes a plurality of pallets on which the substrate or susceptor is loaded; An actuator for carrying out or carrying in the pallet between the reaction chamber and the buffer chamber; And a robot arm installed outside the buffer chamber and entering the opening provided in the buffer chamber to transfer the substrate or the susceptor between the pallets.
또한, 상기 이송장치는 상기 기판 또는 서셉터가 적재되는 복수의 파레트; 상기 파레트를 상기 반응챔버와 상기 버퍼챔버 상호간에 반출 또는 반입시키고 상기 파레트와 탈착가능한 액추에이터; 및 상기 버퍼챔버 내측에 마련되며 상기 액추에이터에서 분리된 파레트를 운반하는 컨베이어;를 포함할 수 있다.In addition, the transfer device includes a plurality of pallets on which the substrate or susceptor is loaded; An actuator for carrying out or carrying in the pallet between the reaction chamber and the buffer chamber and detachable from the pallet; And a conveyor provided inside the buffer chamber and carrying a pallet separated from the actuator.
또한, 상기 이송장치는 상기 기판 또는 서셉터가 적재되는 파레트; 상기 버퍼챔버 내측에 마련되며 상기 파레트를 상기 반응챔버와 상기 버퍼챔버 상호간에 반출 또는 반입시킬 수 있도록 상기 파레트를 슬라이딩시키는 롤러부; 및 상기 버퍼챔버 외측에 설치되며 상기 버퍼챔버에 마련된 개구부로 진입하여 상기 기판 또는 서셉터를 파레트 상호간에 이송하는 로봇암;을 포함할 수 있다.In addition, the transfer device is a pallet on which the substrate or susceptor is loaded; A roller unit provided inside the buffer chamber and sliding the pallet so that the pallet can be carried or carried in between the reaction chamber and the buffer chamber; And a robot arm installed outside the buffer chamber and entering the opening provided in the buffer chamber to transfer the substrate or susceptor between pallets.
반응챔버를 복수개로 마련함에 따라 공정효율이 증대된다. 즉, 예를 들어, 질화갈륨계 화합물 반도체를 제작할 경우, 각각의 공정마다 요구되는 온도가 다른 경우가 있고 그러한 요구온도로 기설정된 별도의 반응챔버로 기판을 이송하여 바로 다음 공정이 수행될 수 있기 때문에 공정시간이 단축될 수 있다.By providing a plurality of reaction chambers, the process efficiency is increased. That is, for example, when fabricating a gallium nitride compound semiconductor, the required temperature may be different for each process, and the next process may be performed by transferring the substrate to a separate reaction chamber preset to the required temperature. Therefore, the process time can be shortened.
또한, 버퍼챔버는 급격한 온도변화에 의한 박막품질 저하를 방지하도록 마련 된다. 즉, 어느 하나의 반응챔버에서 공정이 완료된 기판이 반출될 때 반응챔버 내부의 온도와 외부의 온도 차이가 크면 박막에 악영향을 미치기 때문에 버퍼챔버는 완충공간으로 작용할 수 있다. 또한, 버퍼챔버 내부를 미리 설정된 온도로 가열한 상태에서 기판이 반입될 수 있으므로 다음 단계의 반응챔버로 기판이 반입되어 기판을 가열하는 시간이 절약되어 결과적으로 공정효율이 향상되는 효과가 있다.In addition, the buffer chamber is provided to prevent the film quality deterioration due to a sudden temperature change. That is, when a substrate having a process completed in one reaction chamber is taken out, a large difference in temperature between the inside of the reaction chamber and the outside may adversely affect the thin film, and thus the buffer chamber may act as a buffer space. In addition, since the substrate may be loaded in a state in which the inside of the buffer chamber is heated to a predetermined temperature, the substrate may be loaded into the reaction chamber of the next step, thereby saving time for heating the substrate, thereby improving process efficiency.
또한, 어느 하나의 공정이 완료된 후에는 챔버 내부를 세정해야하는 경우가 있으며, 챔버 내부를 세정하는 동안에도 바로 다음 공정이 수행될 수 있는 다른 반응챔버로 기판을 이송하여 중단 없이 다음 공정이 수행되므로 공정시간이 단축될 수 있다.In addition, after any one process is completed, the inside of the chamber may need to be cleaned, and while the inside of the chamber is cleaned, the next process may be performed without interruption by transferring the substrate to another reaction chamber where the next process may be performed. The time can be shortened.
또한, 다음 공정이 진행되는 반응챔버로 기판이 이송되면 새로운 기판을 기존의 반응챔버로 반입하여 공정을 병행할 수 있으므로 단위시간당 생산물량이 증가될 수 있다.In addition, when the substrate is transferred to the reaction chamber in which the next process is performed, a new substrate may be brought into the existing reaction chamber so that the process may be performed in parallel, thereby increasing the output per unit time.
본 발명의 기술적 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical effects of the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other technical effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 실시예는 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 위하여 과장되게 표현된 부분이 있을 수 있으며, 도면상에서 동일 부호로 표시된 요소는 동일 요소를 의미한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present embodiment is not limited to the embodiments disclosed below, but can be implemented in various forms, and only this embodiment makes the disclosure of the present invention complete, and the scope of the invention to those skilled in the art. It is provided for complete information. Shapes of the elements in the drawings may be exaggerated parts for a more clear description, elements denoted by the same reference numerals in the drawings means the same element.
도 1은 제1실시예에 따른 화학기상증착장치의 개략적인 평면도이다. 1 is a schematic plan view of a chemical vapor deposition apparatus according to a first embodiment.
도 1에 도시된 바와 같이, 제1실시예에 따른 화학기상증착장치는 반응챔버(100), 버퍼챔버(200), 이송장치, 가스공급부(400), 전원부(500), 제어부(600)를 포함한다. As shown in FIG. 1, the chemical vapor deposition apparatus according to the first embodiment includes a
이송장치는 기판공급 및 배출장치(310), 제1픽업장치(320), 제1액추에이터(331), 제2액추에이터(332), 제3액추에이터(333), 제1로봇암(340), 제1파레트(350a), 제2파레트(350b), 제3파레트(350c) 및 제2픽업장치(370)를 포함할 수 있다. 상기 이송장치는 이하에서 설명하는 실시예에 한정되지 않고 복수의 반응챔버와 버퍼챔버 내측으로 기판을 반출입시킬 수 있도록 다양한 변형이 가능하다. The transfer device includes a substrate supply and
기판공급 및 배출장치(310)는 기판(W)을 작업장으로 공급하거나 완성된 기판을 작업장 외부로 배출하는 수단으로서 컨베이어, 운반로봇, 픽업로봇 또는 리니어 액추에이터 등으로 마련될 수 있다.The substrate supply and
제1픽업장치(320)는 기판(W)을 서셉터(S) 상면에 적재하는 수단으로서 운반로봇 또는 픽업로봇 등으로 마련될 수 있다.The
다른 실시예로서, 기판을 서셉터에 적재하지 않고 기판을 직접 다음 공정으로 이송하는 실시예도 가능하다. 그러한 실시예의 경우에는 제1픽업장치는 기판을 바로 파레트로 이송할 수 있다.As another embodiment, it is also possible to transfer the substrate directly to the next process without loading the substrate into the susceptor. In such an embodiment, the first pickup apparatus may transfer the substrate directly to the pallet.
기판은 하나의 웨이퍼일 수 있고, 또는 적어도 하나 이상의 웨이퍼가 안착되 며 서셉터에서 분리 가능한 위성 서셉터(satellite susceptor)일 수도 있다. The substrate may be one wafer, or may be a satellite susceptor on which at least one wafer is seated and detachable from the susceptor.
제1액추에이터(331), 제2액추에이터(332), 제3액추에이터(333)는 파레트를 각각의 반응챔버 또는 버퍼챔버 내부로 반출입시킬 수 있다.The
다른 실시예로서, 액추에이터를 측방향으로 슬라이딩시키는 슬라이딩구동부를 사용하여 액추에이터 한 개만으로 파레트를 각각의 반응챔버 또는 버퍼챔버 내부로 반출입시킬 수도 있다. 이러한 경우에 파레트와 액추에이터는 탈착가능하게 구성될 수 있다.As another example, a pallet may be loaded into and out of each reaction chamber or buffer chamber using only one actuator using a sliding drive that slides the actuator laterally. In this case the pallet and the actuator may be configured to be detachable.
파레트는 기판 또는 서셉터를 적재할 수 있는 판부재와 같은 것으로서 각각의 반응챔버 또는 버퍼챔버 내부로 반출입될 수 있다.The pallet may be carried in or out of each reaction chamber or buffer chamber as a plate member capable of loading a substrate or susceptor.
제1로봇암(340)은 서셉터를 파지하여 버퍼챔버 내측으로 진입하고, 제1파레트(350a) 상면에 서셉터를 내려놓게 된다. The
이러한 경우에 각각의 파레트 하부에는 상하로 승강할 수 있는 리프트 핀(380)이 마련될 수 있고 상승된 상태의 리프트 핀(380) 상단에 제1로봇암(340)이 서셉터를 내려놓고 빠져나가면 리프트 핀(380)이 하강하여 서셉터를 제1파레트(350a)에 내려놓을 수 있다.In this case, the bottom of each pallet may be provided with a
제1로봇암(340)은 버퍼챔버 게이트(214a)가 개방되면 버퍼챔버 게이트 밸브(213a)를 통과하여 버퍼챔버(200)로 진입할 수 있으며, 제1파레트(350a)에 놓인 서셉터를 제2파레트(350b) 또는 제3파레트(350c)로 이송시킬 수 있다.When the
반응챔버(100)는 다시 제1반응챔버(110), 제2반응챔버(120), 제3반응챔버(130)를 포함한다.The
반응챔버는 반드시 3개에 국한되는 것이 아니라 2개, 4개, 5개, 6개 및 그 이상으로 구성될 수도 있다.The reaction chamber is not necessarily limited to three, but may consist of two, four, five, six and more.
이렇게 반응챔버를 복수개로 마련하는 이유는 여러 단계의 복잡한 공정이 요구되는 제품을 제작하는 경우에 공정효율을 증대하기 위함이다. 즉, 예를 들어, 질화갈륨계 화합물 반도체를 제작할 경우, 각각의 공정마다 요구되는 온도가 다른 경우가 있고 그러한 요구온도로 기설정된 별도의 반응챔버로 기판을 이송하여 바로 다음 공정이 수행될 수 있기 때문에 공정시간이 단축될 수 있다.The reason for providing a plurality of reaction chambers is to increase the process efficiency when manufacturing a product requiring a complex process of several steps. That is, for example, when fabricating a gallium nitride compound semiconductor, the required temperature may be different for each process, and the next process may be performed by transferring the substrate to a separate reaction chamber preset to the required temperature. Therefore, the process time can be shortened.
또한, 어느 하나의 공정이 완료된 후에는 챔버 내부를 세정해야 하는 경우가 있으며, 챔버 내부를 세정하는 동안에도 바로 다음 공정이 수행될 수 있는 다른 반응챔버로 기판을 이송하여 중단없이 다음 공정이 수행되므로 공정시간이 단축될 수 있다.In addition, after any one process is completed, the inside of the chamber may need to be cleaned, and while the inside of the chamber is cleaned, the next process may be performed without interruption by transferring the substrate to another reaction chamber where the next process may be performed. Process time can be shortened.
또한, 다음 공정이 진행되는 반응챔버로 기판이 이송되면 새로운 기판을 기존의 반응챔버로 반입하여 공정을 병행할 수 있으므로 단위시간당 생산물량이 증가될 수 있다.In addition, when the substrate is transferred to the reaction chamber in which the next process is performed, a new substrate may be brought into the existing reaction chamber so that the process may be performed in parallel, thereby increasing the output per unit time.
이하에서는 질화갈륨계 화합물 반도체를 제작하는 경우를 바탕으로 실시예를 설명한다. Hereinafter, an embodiment will be described based on the case of manufacturing a gallium nitride compound semiconductor.
제1반응챔버(110)에서는, 기판을 사전 열처리하는 공정이 진행될 수 있다. 가스공급부(400)에 의하여 내측이 수소 분위기가 되도록 할 수 있다. 또는 수소 및 질소의 혼합가스 분위기에서 진행될 수도 있다. 또한, 히터(미도시)에 의하여 기판(W) 또는 서셉터(S)를 가열하여 열처리할 수 있다. 이때의 온도는 예를 들어, 1000~1200도로 설정할 수 있다. 이러한 열처리 공정에 의하여 기판상의 산화막과 같은 이물질층을 제거할 수 있다.In the
또한, 제1반응챔버(110)에서는, GaN 버퍼층을 성장시키는 공정이 진행될 수 있다. 가스공급부(400)에 의하여 내측이 수소 가스 분위기가 되도록 할 수 있다. 또한, 트리메틸갈륨(TMG: Trimethylgallium)과 암모니아 가스가 투입되도록 할 수 있다. 또한, 히터(미도시)에 의하여 기판(W) 또는 서셉터(S)를, 예를 들어 450도 ~ 600도로 가열할 수 있다. 이러한 공정에 의하여 열처리된 기판 상면에 GaN 버퍼층을 성장시킬 수 있다. In addition, in the
또한, 제1반응챔버(110)에서는 GaN 버퍼층을 성장시킨 다음에 다시 undoped-GaN층을 성장시키는 공정이 진행될 수 있다. GaN 버퍼층 성장이 완료되면 다음으로 제1반응챔버(110) 내부를 가열시켜 기판의 온도가 섭씨 1000도 ~ 1100도, 보다 구체적으로는 섭씨 1030도 ~ 1080도가 되도록 한다. 이에 따라 버퍼층 상에는 undoped-GaN층이 성장할 수 있다. 이와 같이 사파이어와 같은 기판 상에 버퍼층과 undoped-GaN층을 성장시키는 공정은 사파이어 기판 상에서의 GaN 박막의 전기적, 결정학적 성장 효율을 향상시키는 기능을 한다. In addition, in the
또한, 제1반응챔버(110)에서는 undoped-GaN층 상면에 n-type GaN층(Si 또는 Ge 도핑)을 성장시키는 공정이 진행될 수 있다.In addition, in the
가스공급부(400)에 의하여 내측이 수소 가스 분위기가 되도록 할 수 있으며, 트리메틸갈륨(TMG: Trimethylgallium)과 암모니아 가스를 투입하고, 여기에 더하여 SiH4 또는 GeH4를 추가로 투입하여 Si 또는 Ge을 도핑할 수 있다. 또한, 히터에 의 하여 기판(W) 또는 서셉터(S)를 약 1000~1200도로 가열할 수 있다. 이러한 공정에 의하여 GaN층 상면에 n-type GaN층(Si 또는 Ge 도핑)을 성장시킬 수 있다.The
제2반응챔버(120)에서는, 활성층을 성장시키는 공정이 진행될 수 있다. 가스공급부(400)에 의하여 내측이 질소(N2) 가스 분위기가 되도록 할 수 있으며, 트리메틸갈륨(TMG: Trimethylgallium), 트리메틸인듐(TMI:trimethyl- indium) 및 암모니아 가스를 투입할 수 있다. 또한, 히터(미도시)에 의하여 기판(W) 또는 서셉터(S)를 약 700도 내지 900도로 가변조절할 수 있다. 활성층은 단일 양자 우물(single quantum well: SQW)구조 또는 복수개의 양자 우물층을 갖는 다중양자우물(muti quantum well: MQW)구조일 수 있다. In the
만일, 다중 양자우물구조를 형성하는 경우 인듐(In)과 갈륨(Ga)의 함량이 서로 다른 장벽층(barrier layer)과 양자 우물층(quantum well layer)을 교번하여 형성할 수 있다. 이러한 공정에 의하여 n-type GaN층(Si 또는 Ge 도핑) 상면에 활성층을 성장시킬 수 있다.When forming a multi-quantum well structure, a barrier layer and a quantum well layer having different indium (In) and gallium (Ga) contents may be alternately formed. By this process, the active layer can be grown on the n-type GaN layer (Si or Ge doping).
제3반응챔버(130)에서는, p-type GaN층(Mg 도핑)을 성장시키는 공정이 진행될 수 있다. 가스공급부(400)에 의하여 수소 가스 분위기가 되도록 할 수 있으며, 트리메틸갈륨(TMG: Trimethylgallium), Cp2Mg(isoyclopentadienyl-magnesium), 암모니아 가스를 투입할 수 있다. 또한, 히터(미도시)에 의하여 기판(W) 또는 서셉터(S)를 약 900~1200도로 가변조절할 수 있다. 이러한 공정에 의하여 활성층 상면에 p-type GaN층(Mg 도핑)을 성장시킬 수 있다.In the
다른 실시예로서, AlGaN층을 성장시키는 공정이 추가될 수 있다. 이 경우, 기판을 소정 온도로 가열하도록 히터가 마련되고, 가스공급부는 AlGaN층을 형성하는데 필요한 수소, Ⅲ족 가스(TMA:trimethylaluminium), Ⅴ족 가스를 공급하도록 마련될 수 있다.As another embodiment, a process for growing an AlGaN layer may be added. In this case, a heater may be provided to heat the substrate to a predetermined temperature, and the gas supply unit may be provided to supply hydrogen, group III gas (TMA), and group V gas required to form an AlGaN layer.
다른 실시예에 의하면, 제3반응챔버(130)에서는 어닐링(annealing) 공정이 진행될 수도 있다. 예를 들어 섭씨 600~900도를 유지하여 이전 공정에서 성장시킨 박막을 어닐링할 수 있다. In another embodiment, an annealing process may be performed in the
다른 실시예로서, 어닐링(annealing) 공정 이후에 쿨링(cooling) 공정이 수행되거나 어닐링(annealing) 공정 없이 쿨링(cooling) 공정만 수행될 수도 있다.In another embodiment, after the annealing process, a cooling process may be performed or only a cooling process may be performed without the annealing process.
다른 실시예로서, 제3반응챔버는 어닐링(annealing) 공정이 아니라 저에너지 전자빔을 조사(low energy electron beam irradiation treatment)하도록 마련될 수도 있다.In another embodiment, the third reaction chamber may be provided to irradiate a low energy electron beam irradiation treatment rather than an annealing process.
다른 실시예로서, 어닐링 공정을 버퍼챔버(200)에서 진행되도록 할 수도 있다. As another example, the annealing process may be performed in the
버퍼챔버(200)는 급격한 온도변화에 의한 박막품질 저하를 방지하도록 마련된다. 즉, 어느 하나의 반응챔버에서 공정이 완료된 기판이 반출될 때 반응챔버 내부의 온도와 외부의 온도 차이가 크면 박막에 악영향을 미치기 때문에 버퍼챔버는 완충공간으로 작용할 수 있다. 따라서, 어느 하나의 반응챔버에서 기판을 외부로 직접 반출하는 것이 아니라 버퍼챔버를 거쳐서 다른 반응챔버로 반입하도록 할 수 있다.The
제1반응챔버(110)에서 기판이 반출되기 전에 미리 버퍼챔버(200)의 온도를 제1반응챔버(110)에서의 마지막 공정시의 온도와 동일한 온도로 조절할 수 있다.Before the substrate is removed from the
또한, 제1반응챔버(110) 내부로 기판을 반입하여 사전 열처리공정을 진행하기 전에 미리 버퍼챔버(200)에서 소정 온도로 가열할 수 있다. In addition, the substrate may be heated to a predetermined temperature in the
이에 따라, 제1반응챔버(110)에서 필요온도로 가열하는 시간을 감소시킬 수 있다.Accordingly, the time for heating to the required temperature in the
버퍼챔버(200) 내부는 수소(H2)공급장치(410)와 질소(N2)공급장치(420)에 의하여 수소 분위기 또는 질소 분위기로 설정될 수 있다.The
우선, 미처리된 기판(W)(예를 들어 사파이어 기판)이 버퍼챔버(200) 내부로 반입될 수 있다. 이 때, 버퍼챔버(200)는 소정의 온도(예를 들어 약 700도)를 유지하도록 마련될 수 있다.First, an unprocessed substrate W (eg, sapphire substrate) may be carried into the
다른 실시예에 의하면, 기판만을 파레트에 적재하여 반응챔버 내측에 반입할 수도 있다.According to another embodiment, only the substrate may be loaded into a pallet and loaded into the reaction chamber.
다른 실시예에 의하면, 복수개의 기판을 적재하는 위성서셉터가 파레트에 적재되고, 반응챔버 내측에 마련된 서셉터에 상기 위성서셉터가 적재되도록 할 수도 있다.According to another embodiment, a satellite susceptor for loading a plurality of substrates may be loaded on a pallet, and the satellite susceptor may be loaded on a susceptor provided inside the reaction chamber.
가스공급부(400)는 수소(H2)공급장치(410), 질소(N2)공급장치(420), 암모니아(NH3)공급장치(430), SiH4공급장치(440), 트리메틸갈륨(TMG)공급장치(450), 트리메틸인듐(TMI)공급장치(460), Cp2Mg공급장치(470) 등을 포함할 수 있다.
본 실시예에서는 가스공급부(400)가 하나의 통합 유닛으로 마련된 실시예를 도시하고 있다. 즉, 각각의 반응챔버마다 별도의 가스공급부가 마련되는 것이 아니 라 각각의 가스 소스는 한 곳에 두고 이 가스 소스에서 각각의 반응챔버에서 필요로 하는 용량 만큼 공급하는 방식으로 마련될 수 있다.In this embodiment, an embodiment in which the
수소(H2)공급장치(410), 질소(N2)공급장치(420) 및 암모니아(NH3)공급장치(430)는 버퍼챔버(200), 제1반응챔버(110), 제2반응챔버(120), 제3반응챔버(130)에 각각 수소(H2), 질소(N2), 암모니아(NH3)를 공급하도록 마련될 수 있다.The hydrogen (H 2)
다른 실시예로서, 암모니아(NH3)공급장치가 아니라 암모니아(NH3) 이외에 다른 Ⅴ족가스를 공급하는 장치가 포함된 실시예도 가능하다.As another embodiment, an embodiment in which an apparatus for supplying group V gas other than ammonia NH3 may be provided instead of the ammonia NH3 supply apparatus.
SiH4공급장치(440)는 반응챔버에 SiH4를 공급하도록 마련될 수 있다.The SiH 4
다른 실시예로서, SiH4공급장치(440)가 아니라 SiH4 이외에 다른 n-도핑가스(예를 들어, Ge, Sn 등)를 공급하는 장치가 포함된 실시예도 가능하다.As another embodiment, an embodiment including a device for supplying other n-doped gas (for example, Ge, Sn, etc.) in addition to SiH4 may be possible instead of the
트리메틸갈륨(TMG)공급장치(450)는 제1반응챔버(110), 제2반응챔버(120), 제3반응챔버(130)에 트리메틸갈륨(TMG)을 공급하도록 마련될 수 있다.The trimethylgallium (TMG)
다른 실시예로서, 트리메틸갈륨(TMG)공급장치가 아니라 트리메틸갈륨(TMG) 이외에 다른 Ⅲ족 가스를 공급하는 장치가 포함된 실시예도 가능하다.As another embodiment, an embodiment in which a device for supplying other Group III gas other than trimethylgallium (TMG) is possible, not a trimethylgallium (TMG) supply device.
트리메틸인듐(TMI)공급장치(460)는 반응챔버에 트리메틸인듐(TMI)을 공급하도록 마련될 수 있다. The trimethyl indium (TMI)
다른 실시예로서, 트리메틸인듐(TMI)공급장치가 아니라 트리메틸인듐(TMI) 이외에 다른 Ⅲ족 가스를 공급하는 장치가 포함된 실시예도 가능하다.As another embodiment, an embodiment including a device for supplying a Group III gas other than trimethyl indium (TMI) instead of a trimethyl indium (TMI) supply device is also possible.
다른 실시예로서, AlGaN층을 형성하는 공정이 포함되는 경우에는 Ⅲ족 가스로서 트리메틸알루미늄(TMA:trimethylaluminium)가스공급부가 마련될 수도 있다.As another embodiment, when a process of forming an AlGaN layer is included, a trimethylaluminum (TMA) gas supply unit may be provided as a group III gas.
Cp2Mg공급장치(470)는 반응챔버에 Cp2Mg을 공급하도록 마련될 수 있다.The
다른 실시예로서, p-도핑가스로서 Mg가 아니라 이외에 다른 p-도핑가스(예를 들어, Zn, Ca, Be 등)를 공급하는 장치가 포함된 실시예도 경우에 따라 가능하다.As another embodiment, an embodiment in which an apparatus for supplying other p-doped gas (eg, Zn, Ca, Be, etc.) in addition to Mg as a p-doped gas is also possible in some cases.
전원부(500)는 반응챔버(100) 또는 버퍼챔버(200) 등에 전력을 공급할 수 있다. 전원부(500)는 각각의 반응챔버에 대응하여 제1전원부(510), 제2전원부(520) 및 제3전원부(530)를 포함한다.The
제어부(600)는 반응챔버(100), 버퍼챔버(200), 이송장치, 가스공급부(400), 전원부(500) 등을 제어할 수 있다.The
도 2는 제2실시예에 따른 화학기상증착장치의 개략적인 평면도이다. 설명의 편의를 위하여 제1실시예와 유사한 부분은 동일한 도면번호를 사용한다.2 is a schematic plan view of a chemical vapor deposition apparatus according to a second embodiment. For convenience of description, parts similar to those of the first embodiment use the same reference numerals.
도 2에 도시된 바와 같이, 제2실시예에 따른 화학기상증착장치는 이송장치를 포함하며, 이송장치는 제1로봇암(706), 제1로봇암 이송레일(705), 제2로봇암(708), 제2로봇암 이송레일(707), 제1파레트(702), 제2파레트(703), 제3파레트(704) 및 롤러부(701)를 포함한다. As shown in FIG. 2, the chemical vapor deposition apparatus according to the second embodiment includes a transfer apparatus, and the transfer apparatus includes a
상기 이송장치는 이하에서 설명하는 실시예에 한정되지 않고 복수의 반응챔버와 버퍼챔버 내측으로 기판을 반출입시킬 수 있도록 다양한 변형이 가능하다. The transfer apparatus is not limited to the embodiments described below, and various modifications are possible to carry the substrate in and out of the plurality of reaction chambers and the buffer chamber.
제2로봇암(708)은 기판 공급부(801)에서 미처리 기판을 공급받아서 기판을 픽업한 이후에 서셉터에 기판을 적재할 수 있다. The
제2로봇암 이송레일(707)은 제2로봇암(708)이 측방향으로 수평 슬라이딩 이동할 수 있도록 한다. 이에 따라 제2로봇암(708)은 반출되는 서셉터측으로 수평이 동할 수 있고, 여기에서 처리완료된 기판을 픽업하여 기판 반출부(804)에 기판을 이송할 수 있다.The second robot
제1로봇암(706)은 서셉터 공급부(802)에서 서셉터를 픽업할 수 있고, 서셉터에 기판이 적재되면 서셉터를 버퍼챔버 내측으로 진입하여 파레트에 서셉터를 내려놓게 된다.The
처리완료된 서셉터가 제3반응챔버(130)에서 버퍼챔버로 반출되면, 제3파레트(704)에 적재된 서셉터를 픽업하여 외측으로 반출하고, 서셉터 반출부(803)로 서셉터를 이송할 수 있다.When the processed susceptor is carried out from the
롤러부(701)는 버퍼챔버 내측에 마련되며 제1파레트(702)를 제1반응챔버측으로 슬라이딩 이송할 수 있도록 제자리에서 축방향으로 회전가능하다. 롤러부는 하나 또는 복수개의 회전가능한 롤러를 포함할 수 있다. 롤러와 파레트는 서로 기어에 의한 치차결합이 되어 동력을 전달할 수 있다.The
이러한 단순한 구성에 의하여 고온으로 유지되는 버퍼챔버 내측에 설치되더라도 작동오류가 없이 신뢰성 있는 동작이 가능하다.By this simple configuration, even if installed inside the buffer chamber maintained at a high temperature it is possible to operate reliably without an operation error.
도 3은 제3실시예에 따른 화학기상증착장치의 개략적인 평면도이다. 설명의 편의를 위하여 제1실시예와 유사한 부분은 동일한 도면번호를 사용한다.3 is a schematic plan view of a chemical vapor deposition apparatus according to a third embodiment. For convenience of description, parts similar to those of the first embodiment use the same reference numerals.
도 3에 도시된 바와 같이, 제3실시예에 따른 화학기상증착장치는 이송장치를 포함하며, 이송장치는 기판공급 및 배출장치(310), 제1픽업장치(320), 제1액추에이터(331), 제2액추에이터(332), 제3액추에이터(333), 제1파레트(350a), 제2파레트(350b), 제3파레트(350c), 제1로봇암(340), 제2로봇암(360a), 제3로봇암(360b) 및 제2픽업장치(370)를 포함할 수 있다. As shown in FIG. 3, the chemical vapor deposition apparatus according to the third embodiment includes a transfer apparatus, and the transfer apparatus includes a substrate supply and
상기 이송장치는 이하에서 설명하는 실시예에 한정되지 않고 복수의 반응챔버와 버퍼챔버 내측으로 기판을 반출입시킬 수 있도록 다양한 변형이 가능하다. The transfer apparatus is not limited to the embodiments described below, and various modifications are possible to carry the substrate in and out of the plurality of reaction chambers and the buffer chamber.
제2로봇암(360a)은 버퍼챔버(200) 내측에서 제1파레트(350a) 상면에 적재된 서셉터를 제2파레트(350b) 상면으로 운반할 수 있다. 또한, 제3로봇암(360b)은 버퍼챔버(200) 내측에서 제2파레트(350b) 상면에 적재된 서셉터를 제3파레트(350c) 상면으로 운반할 수 있다. The
즉, 파레트는 각각의 반응챔버 내부로의 반출입 방향으로만 이동가능하다. 그러한 제2로봇암(360a) 및 제3로봇암(360b)은 섭씨 1000도 내외의 온도에서도 안정적으로 동작하도록 내열 재질 및 단열 구조물이 이용될 수 있다. In other words, the pallet is movable only in the carry-out direction into each reaction chamber. The
이러한 경우에 각각의 반응챔버 게이트 앞에는 상하로 승강할 수 있는 리프트 핀(380)이 마련될 수 있고 상승된 상태의 리프트 핀(380) 상단에 제2로봇암(360a)이 기판이나 서셉터를 내려놓고 빠져나가면 리프트 핀(380)이 하강하여 기판이나 서셉터를 파레트에 내려놓을 수 있다.In this case, each of the reaction chamber gates may be provided with a
다른 실시예로서, 제2로봇암(360a) 및 제3로봇암(360b) 대신에 파레트를 선형적으로 이송시키도록 컨베이어로 마련될 수 있다. In another embodiment, a conveyor may be provided to linearly transfer the pallet instead of the
도 4는 제1실시예에 따른 화학기상증착장치의 개략적인 단면도(A-A')이다. 4 is a schematic cross-sectional view A-A 'of the chemical vapor deposition apparatus according to the first embodiment.
도 4에 도시된 바와 같이, 버퍼챔버 게이트밸브(214a)가 개방되면 제1로봇암(340)이 버퍼챔버 게이트(213a)를 통과하여 서셉터(S)를 제1파레트(350a)에 적재할 수 있다. As shown in FIG. 4, when the buffer
어느 하나의 반응챔버에서 마지막으로 n-type GaN층을 형성하는 공정이 약 1200도에서 진행될 수 있으며, 이 경우에 버퍼챔버(200)는 미리 약 1200도 정도로 승온되도록 할 수 있다. 이에 따라 반응챔버에서 기판을 반출하더라도 기판에 미치는 열충격이 감소될 수 있다. The process of finally forming the n-type GaN layer in one reaction chamber may be performed at about 1200 degrees, in which case the
제1반응챔버에서의 공정이 완료되면 제1파레트(350a)가 제1반응챔버(110) 내부로 진입하여 서셉터(S)를 적재하여 버퍼챔버(200)로 복귀할 수 있다. 회전부(112) 상면에 리프트 핀(119)이 마련되어 서셉터(S)를 승강시킴에 따라 제1파레트(350a)가 서셉터(S)를 로딩 또는 언로딩할 수 있다.When the process in the first reaction chamber is completed, the first pallet 350a may enter the
제1반응챔버 반출입구(110a)에 마련된 제1반응챔버 게이트밸브(116)가 개방되면 제1반응챔버 게이트(115)를 통과하여 제1파레트(350a)를 제1반응챔버(110)로 반입하거나 또는 버퍼챔버(200)로 반입할 수 있다. When the first reaction
제1반응챔버(110)에서 공정이 완료되어 버퍼챔버(200)로 반출된 서셉터(S)를 제1로봇암(340)이 파지할 수 있도록 받침대(351) 상면의 리프트 핀(380)이 상승하게 된다. 파레트의 오목부 사이로 리프트 핀(380)이 상승함에 따라 리프트 핀(380)이 서셉터(S)를 상승시키면 제1로봇암(340)이 서셉터(S)를 파지하게 되고, 제2반응챔버 게이트(125) 앞에 놓인 제2파레트(350b) 상면에 적재하게 된다.The lift pins 380 on the upper surface of the
다른 실시예로서, 제1로봇암(340) 대신에 컨베이어 벨트와 같은 구성이 적용될 수 있으며, 이러한 경우에는 파레트 및 서셉터(S)는 제1반응챔버 게이트로부터 제3반응챔버 게이트까지 수평적으로 이송될 수 있다.In another embodiment, a configuration such as a conveyor belt may be applied instead of the
버퍼챔버(200) 내부에는 섭씨 600도 ~ 900도 정도로 가열하기 위한 히 터(203)가 설치될 수 있다. 이 히터(203)는 유도 가열방식인 RF 히터 또는 램프히터일 수 있다.A
제1반응챔버(110)의 일측벽에는 기판(W) 또는 서셉터(S)가 외부로 반출 또는 내부로 반입될 수 있도록 하는 제1반응챔버 게이트(115)가 구비된다. 그리고 제1반응챔버 게이트(115)에는 제1반응챔버 게이트밸브(116)가 설치된다. 제1반응챔버 게이트(115)는 버퍼챔버(200)와 연결된다. One side wall of the
한편, 제1반응챔버(110)에는 내측 상부에서 공정가스를 하측으로 분사하는 샤워헤드(111)가 마련된다.On the other hand, the
서셉터(S) 하부의 회전부(112) 내측에는 서셉터를 고온 가열하기 위한 히터(미도시)가 설치될 수 있다. 히터는 텅스텐 히터, 세라믹 히터 또는 RF 히터 등으로 마련될 수 있다. 그리고 서셉터(S) 및 회전부(112)는 회전장치(114)에 의하여 회전 가능하게 설치되고, 또한 서셉터(S)는 회전축(113) 상단의 회전부(112)와 분리 및 결합이 가능하게 마련될 수 있다.A heater (not shown) for heating the susceptor at a high temperature may be installed inside the
이하에서는 본 실시예에 따른 화학기상 증착방법을 설명한다.Hereinafter, a chemical vapor deposition method according to the present embodiment will be described.
도 5는 본 실시예에 따른 화학기상 증착방법의 순서도이다. 5 is a flowchart of a chemical vapor deposition method according to the present embodiment.
도 5에 도시한 증착방법 이외에도 각각의 반응챔버에서 수행될 수 있는 공정의 종류를 변형하여 실시할 수 있다.In addition to the deposition method shown in Figure 5 may be carried out by modifying the type of processes that can be performed in each reaction chamber.
도 5에서 보듯이, 먼저 버퍼챔버에 반입된 기판을 제1반응챔버에 반입하는 단계(S10)가 수행될 수 있다.As shown in FIG. 5, a step S10 of first loading a substrate loaded into the buffer chamber into the first reaction chamber may be performed.
즉, 도 1에서 보듯이, 기판공급 및 배출장치(310)로 기판(W)(예를 들어, 사 파이어 기판)이 작업장 내부로 반입되면 제1픽업장치(320)는 기판(W)을 픽업하여 서셉터(S)에 적재할 수 있다.That is, as shown in FIG. 1, when the substrate W (eg, a sapphire substrate) is brought into the workplace by the substrate supply and
제1로봇암(340)은 서셉터(S)를 버퍼챔버(200)의 반입구(212)를 통하여 버퍼챔버(200) 내측으로 반입할 수 있다.The
제1반응챔버 게이트밸브(116)가 개방되면 제1액추에이터(331)에 의하여 제1파레트(350a)는 제1반응챔버 게이트(115)를 통과하여 제1반응챔버(110) 내측으로 반입될 수 있다. When the first reaction
이때, 서셉터(S)를 내려놓을 수 있도록 회전부의 상면에는 리프트 핀이 마련되어 서셉터(S)를 적재한 제1파레트(350a)가 반입되면 파레트(350)의 오목부를 통하여 리프트 핀이 상승하여 서셉터(S)를 들어올린 상태가 되고 제1파레트(350a)는 다시 버퍼챔버(200)로 복귀한 후에 리프트 핀이 하강할 수 있다.At this time, the lift pin is provided on the upper surface of the rotating part so that the susceptor S can be put down, and when the first pallet 350a loaded with the susceptor S is loaded, the lift pin is raised through the recess of the pallet 350. After the susceptor S is lifted up and the first pallet 350a returns to the
다음으로, 제1반응챔버에서 공정을 수행하는 단계(S20)가 수행될 수 있다. Next, step S20 of performing a process in the first reaction chamber may be performed.
즉, 제1반응챔버(110)에서는 기판을 사전 열처리하는 공정(S21)이 진행될 수 있다. 수소(H2)공급장치(410)에 의하여 내측으로 수소가스, 또는 수소 및 질소의 혼합가스가 공급될 수 있다. 또한, 히터에 의하여 기판(W) 또는 서셉터(S)를 가열하여 열처리할 수 있다. 이때의 온도는 예를 들어, 1200도로 설정할 수 있다. 이러한 사전 열처리 공정에 의하여 기판상의 산화막과 같은 이물질층을 제거할 수 있다.That is, in the
사전 열처리 공정이 완료되면 GaN 버퍼층을 성장시키는 공정(S23)이 진행될 수 있다. 수소(H2)공급장치(410)에 의하여 내측으로 수소가 공급될 수 있다. 또한, 트리메틸갈륨(TMG)공급장치(450)와 암모니아(NH3)공급장치(430)에 의하여 트리메틸갈륨(TMG: Trimethylgallium)과 암모니아 가스가 투입될 수 있다. 또한, 히터에 의하여 기판(W) 또는 서셉터(S)를 소정온도(예를 들어 600도)로 가열할 수 있다. 이러한 공정에 의하여 열처리된 기판 상면에 GaN 버퍼층을 성장시킬 수 있다. When the preheating process is completed, a process of growing a GaN buffer layer (S23) may be performed. Hydrogen may be supplied to the inside by the hydrogen (H 2)
GaN 버퍼층을 성장시키는 공정이 완료되면 undoped-GaN층을 성장시키는 공정(S25), n-type GaN층(Si 도핑)을 성장시키는 공정(S27)이 진행될 수 있다. When the process of growing the GaN buffer layer is completed, a process of growing an undoped-GaN layer (S25) and a process of growing an n-type GaN layer (Si doped) (S27) may be performed.
즉, 수소(H2)공급장치(410), 트리메틸갈륨(TMG)공급장치(450), 암모니아(NH3)공급장치(430), SiH4공급장치(440)에 의하여 각각 수소(H2), 트리메틸갈륨(TMG), 암모니아(NH3), SiH4를 반응챔버 내측으로 분사할 수 있다. 또한, 히터에 의하여 기판(W) 또는 서셉터(S)를, 예를 들어 1200도로 가열할 수 있다. 이러한 공정에 의하여 GaN 버퍼층 상면에 GaN층을, 그리고 GaN층 상면에 n-type GaN층(Si 도핑)을 성장시킬 수 있다.That is, hydrogen (H2) and trimethylgallium (H2)
다음으로, 제1반응챔버로부터 반출된 기판을 버퍼챔버를 거쳐서 제2반응챔버에 반입하는 단계(S30)가 수행될 수 있다.Next, the step S30 of carrying out the substrate carried out from the first reaction chamber into the second reaction chamber via the buffer chamber may be performed.
즉, 제1반응챔버(110) 내측에서 공정이 완료되면 제1액추에이터(331)에 의하여 제1파레트(350a)는 다시 제1반응챔버(110) 내측으로 진입하여 서셉터(S)를 적재하여 버퍼챔버(200)로 서셉터(S)를 반출하게 된다. That is, when the process is completed inside the
한편, 제1반응챔버(110)에서 공정이 진행중인 동안, 버퍼챔버(200)에서는 기판에 대하여 급격한 온도변화가 발생되지 않도록 소정 온도로 가열될 수 있다. 가열온도는 대략 섭씨 500~1200도 사이로 설정될 수 있다. 경우에 따라 약 700도 정 도로 설정될 수도 있다.Meanwhile, while the process is in progress in the
이어서, 제1로봇암(340)이 수평적으로 서셉터(S)를 이동시켜서 제2반응챔버 게이트 위치에 있는 제2파레트(350b)로 이송시킬 수 있다.Subsequently, the
제2파레트(350b)는 제2반응챔버 게이트(125)를 통과하여 제2반응챔버(120) 내측으로 반입될 수 있다.The
제2반응챔버(120) 내측으로 반입된 서셉터(S)를 회전부에 적재한 후에 제2파레트(350b)는 버퍼챔버(200)로 복귀하게 된다.After loading the susceptor S loaded into the
다음으로, 제2반응챔버에서 공정을 수행하는 단계(S40)가 수행될 수 있다.Next, a step (S40) of performing a process in the second reaction chamber may be performed.
즉, 제2반응챔버(120)에서는 활성층을 성장시키는 공정(S41)이 진행될 수 있다. 질소(N2)공급장치(420), 트리메틸갈륨(TMG)공급장치(450), 트리메틸인듐(TMI)공급장치(460), 암모니아(NH3)공급장치(430)에 의하여 각각 질소(N2), 트리메틸갈륨(TMG), 트리메틸인듐(TMI), 암모니아(NH3)가 제2반응챔버(120) 내측으로 분사될 수 있다.That is, in the
또한, 히터에 의하여 기판(W) 또는 서셉터(S)를 약 700도 내지 900도로 가변조절할 수 있다. 활성층은 단일 양자 우물(single quantum well: SQW)구조 또는 복수개의 양자 우물층을 갖는 다중양자우물(muti quantum well: MQW)구조일 수 있다. 이러한 공정에 의하여 제2반응챔버(120)에서 형성된 n-type GaN층(Si 도핑) 상면에 활성층을 성장시킬 수 있다.In addition, the substrate W or the susceptor S may be variably adjusted by about 700 degrees to 900 degrees by the heater. The active layer may be a single quantum well (SQW) structure or a multi-quantum well (MQW) structure having a plurality of quantum well layers. By this process, the active layer may be grown on the n-type GaN layer (Si doped) formed on the
다음으로, 제2반응챔버로부터 반출된 기판을 버퍼챔버를 거쳐서 제3반응챔버에 반입하는 단계(S50)가 수행될 수 있다.Next, the step S50 of carrying out the substrate carried out from the second reaction chamber into the third reaction chamber via the buffer chamber may be performed.
즉, 제1로봇암(340), 제3파레트(350c) 및 제3액추에이터(333)에 의하여 서셉터(S)를 제2반응챔버(120)에서 반출하여 제3반응챔버(130)에 반입할 수 있다.That is, the susceptor S is taken out from the
다음으로, 제3반응챔버에서 공정을 수행하는 단계(S60)가 수행될 수 있다.Next, a step (S60) of performing a process in the third reaction chamber may be performed.
즉, 제3반응챔버(130)에서는 p-type GaN층(Mg 도핑)을 성장시키는 공정(S61)이 진행될 수 있다. 수소(H2)공급장치(410), 트리메틸갈륨(TMG)공급장치(450), Cp2Mg공급장치(470), 암모니아(NH3)공급장치(430)에 의하여 수소(H2), 트리메틸갈륨(TMG), Cp2Mg, 암모니아(NH3)를 각각 제3반응챔버(130) 내측으로 분사할 수 있다.That is, in the
또한, 히터에 의하여 기판(W) 또는 서셉터(S)를 약 1200도로 가변조절할 수 있다. 이러한 공정에 의하여 활성층 상면에 p-type GaN층(Mg 도핑)을 성장시킬 수 있다.In addition, the substrate W or the susceptor S may be variably adjusted by about 1200 degrees by the heater. By this process, a p-type GaN layer (Mg doping) may be grown on the top surface of the active layer.
다른 실시예로서, p형의 불순물을 도프한 표면에 p형의 질화갈륨계 화합물 반도체의 박막을 형성하고 이 박막에 전자선을 조사할 수 있는 전자총을 구비하여 박막 품질을 개선하는 구성도 적용가능하다.As another embodiment, a configuration of improving a thin film quality by forming a thin film of a p-type gallium nitride compound semiconductor on a surface doped with a p-type impurity and having an electron gun capable of irradiating an electron beam to the thin film is also applicable. .
다음으로 제3반응챔버(130)에서는 어닐링 공정 또는 쿨링 공정(S63)이 진행될 수 있다. 질소(N2)공급장치(420)에 의하여 챔버 내부가 질소 분위기가 되도록 설정될 수 있으며, 히터에 의하여 섭씨 600-900도로 설정될 수 있다. 소정시간 동안 어닐링하여 p형 도펀트를 도핑한 p형 도핑층을 더욱 저저항화할 수 있다.Next, an annealing process or cooling process S63 may be performed in the
한편, 제3반응챔버(130)에서 공정이 진행중인 동안, 버퍼챔버(200)에서는 기판에 대하여 급격한 온도변화가 발생되지 않도록 소정 온도로 가열될 수 있다. 가 열온도는 대략 섭씨 500~1200도 사이로 설정될 수 있다. 경우에 따라 약 700도 정도로 설정될 수도 있다.Meanwhile, while the process is in progress in the
어닐링 공정이 완료되면 제3액추에이터(333)에 의하여 제3파레트(350c)가 제3반응챔버(130) 내측으로 반입되어 서셉터(S)를 적재하여 버퍼챔버(200)로 반출할 수 있다.When the annealing process is completed, the
쿨링 공정을 제3반응챔버가 아니라 버퍼챔버(200)에서 수행할 수도 있다. 예를 들어, 100도 내지 300도 정도로 기판을 자연 냉각시킬 수도 있다.The cooling process may be performed in the
이어서 버퍼챔버 반입구(213a)를 통과하여 서셉터를 외부로 반출할 수 있다. 반출된 서셉터(S)는 제1로봇암(340)에 의하여 별도의 장소로 이송되며, 제2픽업장치(370)에 의하여 서셉터 상면의 기판(W)을 픽업하여 기판공급 및 배출장치(310)로 이송할 수 있다.Subsequently, the susceptor may be taken out to the outside through the
다른 실시예로서, 어닐링 공정을 제3반응챔버가 아니라 버퍼챔버에서 수행되도록 설정할 수도 있다.As another example, the annealing process may be set to be performed in the buffer chamber instead of the third reaction chamber.
한편, 하나의 서셉터에 대하여 반응챔버 내측에서 공정이 진행중인 동안에도 다른 반응챔버에 다른 서셉터를 반입하여 공정을 병행할 수 있기 때문에 공정효율이 향상되는 효과가 있다. On the other hand, while the process is in progress inside the reaction chamber for one susceptor, it is possible to carry out the process by bringing another susceptor into the other reaction chamber in parallel, there is an effect that the process efficiency is improved.
앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.An embodiment of the present invention described above and illustrated in the drawings should not be construed as limiting the technical idea of the present invention. The protection scope of the present invention is limited only by the matters described in the claims, and those skilled in the art can change and change the technical idea of the present invention in various forms. Therefore, such improvements and modifications will fall within the protection scope of the present invention, as will be apparent to those skilled in the art.
도 1은 제1실시예에 따른 화학기상증착장치의 개략적인 평면도이다. 1 is a schematic plan view of a chemical vapor deposition apparatus according to a first embodiment.
도 2는 제2실시예에 따른 화학기상증착장치의 개략적인 평면도이다. 2 is a schematic plan view of a chemical vapor deposition apparatus according to a second embodiment.
도 3은 제3실시예에 따른 화학기상증착장치의 개략적인 평면도이다.3 is a schematic plan view of a chemical vapor deposition apparatus according to a third embodiment.
도 4는 제1실시예에 따른 화학기상증착장치의 개략적인 단면도(A-A')이다. 4 is a schematic cross-sectional view A-A 'of the chemical vapor deposition apparatus according to the first embodiment.
도 5는 본 실시예에 따른 화학기상 증착방법의 순서도이다. 5 is a flowchart of a chemical vapor deposition method according to the present embodiment.
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