KR101087821B1 - Method for manufacturing semiconductor light emitting element - Google Patents

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Abstract

[과제] 본 발명은 제조시간을 단축하는 동시에, 고성능의 반도체 발광소자 기판의 제조방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
[해결수단] 상기 과제를 해결하기 위해 본 발명의 반도체 발광소자 기판의 제조방법은, 기판을 가열하는 기판 가열공정(S3)과, 기판(S)을 세정하는 기판 세정공정(S6)과, 기판(S) 상에 유전체층(H, L)을 증착시키는 유전체층 형성공정(S7)과, 기판의 가열을 정지하는 기판 가열 정지공정(S8)과, 냉각수단(11, 12, 13)에 의해, 복사열을 흡수하여 기판(S) 및 기판 보유·유지(保持)수단(3)을 냉각하는 냉각공정(S9)과, 유전체층(H, L) 상에 반사층(R)을 증착시키는 반사층 형성공정(S11)을 구비해서 되는 것을 특징으로 한다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention aims to provide a method for manufacturing a high performance semiconductor light emitting device substrate while reducing the production time.
In order to solve the above problems, the method for manufacturing a semiconductor light emitting device substrate of the present invention includes a substrate heating step S3 for heating the substrate, a substrate cleaning step S6 for cleaning the substrate S, and a substrate. The radiant heat is generated by the dielectric layer forming step (S7) for depositing the dielectric layers (H, L) on (S), the substrate heating stop step (S8) for stopping heating of the substrate, and the cooling means (11, 12, 13). Cooling step (S9) for cooling the substrate (S) and the substrate holding and holding means (3) by absorbing the water, and the reflective layer forming step (S11) for depositing the reflective layer (R) on the dielectric layers (H, L). It is characterized by being provided.

Description

반도체 발광소자 기판의 제조방법{Method for manufacturing semiconductor light emitting element}Method for manufacturing semiconductor light emitting element substrate

본 발명은 반도체 발광소자 기판의 제조방법에 관한 것으로, 특히, 제조시간을 단축하고, 고성능의 반도체 발광소자 기판의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor light emitting device substrate, and more particularly, to a method of manufacturing a high performance semiconductor light emitting device substrate, which shortens the manufacturing time.

반도체 발광소자(LED)는, 소비전력이 낮고 수명이 길며, 또한 발광효율이 높기 때문에, 광원으로서의 실용화가 진행되고 있다. 그리고 반도체 발광소자의 분야에 있어서, GaN, GaAlN, InGaN 등의 GaN계 화합물 반도체는 가시광 발광 디바이스나 고온 동작 전자 디바이스용 등에 널리 사용되게 되어 왔다.BACKGROUND ART Since semiconductor light emitting devices (LEDs) have low power consumption, long lifespan, and high luminous efficiency, practical use as a light source has been advanced. In the field of semiconductor light emitting devices, GaN compound semiconductors such as GaN, GaAlN, InGaN and the like have been widely used for visible light emitting devices, high temperature operating electronic devices, and the like.

GaN계 화합물 반도체의 제조에서는, 기판 표면에 있어서 반도체막을 성장시키기 위해, 일반적으로 사파이어 기판이 결정기판으로서 사용되고 있다. 사파이어 기판은 절연성이기 때문에, GaN계 화합물로 되는 발광층이 설치되는 기판면에 대해, 사파이어 기판의 이측(裏側) 면에 전극을 설치할 수 없어, 발광층과 동일한 면 상에 p 전극 및 n 전극이 설치된다.In the manufacture of GaN compound semiconductors, sapphire substrates are generally used as crystal substrates in order to grow a semiconductor film on the substrate surface. Since the sapphire substrate is insulative, an electrode cannot be provided on the back side of the sapphire substrate with respect to the substrate surface on which the light emitting layer made of a GaN compound is provided, and the p electrode and the n electrode are provided on the same surface as the light emitting layer. .

보다 상세하게는, 사파이어 기판 상에 버퍼층, n형 GaN계 화합물층, GaN계 발광층, p형 GaN계 화합물층의 순으로 적층되고, 그 위에 p 전극이 설치된다. 또한, 에칭에 의해 일부 n형 GaN계 화합물층을 노출시켜, n형 전극이 설치되는 것이 일반적이다.In more detail, a buffer layer, an n-type GaN-based compound layer, a GaN-based light emitting layer, and a p-type GaN-based compound layer are laminated on the sapphire substrate in this order, and a p-electrode is provided thereon. In addition, it is common for some n-type GaN compound layers to be exposed by etching to provide an n-type electrode.

따라서, 사파이어 기판 상에 n형 GaN계 화합물층, GaN계 발광층, p형 GaN계 화합물층이 순서대로 적층되고, 이들의 각 층과 동일한 면 상에 p 전극 및 n 전극이 설치됨으로써, 반도체 발광소자가 형성된다.Therefore, an n-type GaN compound layer, a GaN-based light emitting layer, and a p-type GaN compound layer are sequentially stacked on the sapphire substrate, and a p-electrode and an n-electrode are provided on the same plane as each of these layers, thereby forming a semiconductor light emitting element. do.

상기 구성의 반도체 발광소자를 각종 디바이스에 실장할 때, 실장방법으로서는 페이스 업 실장, 페이스 다운 실장의 두 종류로 크게 구별된다. 페이스 업 실장이란, 전극이 형성된 면을 위쪽으로 하여, 기판을 디바이스측에 배설(配設)하는 방법으로, 전극측으로부터 광 취출하는 구성이다. 한편, 페이스 다운 실장이란, 전극이 형성된 면을 아래쪽으로 하여, 전극을 디바이스측에 배설하는 방법으로, 기판측으로부터 광 취출하는 구성이다.When the semiconductor light emitting element having the above configuration is mounted on various devices, the mounting method is largely divided into two types: face up mounting and face down mounting. Face-up mounting is the method of arrange | positioning a board | substrate to a device side with the surface in which the electrode was formed upward, and is a structure which takes out light from an electrode side. On the other hand, face-down mounting is the method of arrange | positioning an electrode to a device side with the surface in which the electrode was formed downward, and is a structure which takes out light from a board | substrate side.

페이스 업 실장의 경우, 반도체 발광소자에 있어서, 사파이어 기판 상의 각 층 및 전극을 형성한 면과는 반대측 면에 반사층을 형성함으로써, 광 취출 효율을 향상시킬 수 있다. 반사층에 사용하는 재료로서는, 청색 LED의 발광파장범위(약 450~470 ㎚)에 있어서의 반사율이 높은 알루미늄(Al), 은(Ag) 등이 사용된다. 또한, 청색 LED의 발광파장범위에 있어서의 반사효율은, Al에서는 약 92%, Ag에서는 약 95%인 것이 알려져 있다.In the face-up mounting, the light extraction efficiency can be improved by forming a reflective layer on a surface opposite to the surface on which the respective layers and electrodes on the sapphire substrate are formed. As a material used for a reflection layer, aluminum (Al), silver (Ag), etc. which have high reflectance in the light emission wavelength range (about 450-470 nm) of a blue LED are used. In addition, it is known that the reflection efficiency in the light emission wavelength range of a blue LED is about 92% in Al and about 95% in Ag.

그리고, 사파이어 기판과 상기 금속으로 되는 반사층 사이에, 추가적으로 증반사층이 되는 유전체층을 복수 설치함으로써, 보다 높은 반사율을 얻을 수 있다. 이 유전체층은, 굴절률이 높은 물질로 되는 유전체층(H)과, 굴절률이 낮은 물질로 되는 유전체층(L)을, 각각 파장 460 ㎚에 대해, (λ)/4의 광학막 두께가 되도록 번갈아 적층시켜서 형성된다.Further, a higher reflectance can be obtained by providing a plurality of dielectric layers, which are additionally a reflective reflection layer, between the sapphire substrate and the reflective layer made of the metal. The dielectric layer is formed by alternately stacking a dielectric layer H made of a material having a high refractive index and a dielectric layer L made of a material having a low refractive index so as to have an optical film thickness of (λ) / 4 for a wavelength of 460 nm, respectively. do.

이와 같은 굴절률이 상이한 유전체층을 구비한 반도체 발광소자 기판의 구성은, 이하의 식 1 또는 식 2와 같이 간략적으로 표시된다.The structure of a semiconductor light emitting element substrate having such dielectric layers having different refractive indices is briefly expressed as in Equation 1 or 2 below.

사파이어 기판/aL(HL)b/Al(또는 Ag)…(식 1)Sapphire substrate / aL (HL) b / Al (or Ag)... (Equation 1)

사파이어 기판/cH(LH)dL/Al(또는 Ag)…(식 2)Sapphire substrate / cH (LH) d L / Al (or Ag)... (Equation 2)

또한, 이때 a, b, c, d는 정수이다.In this case, a, b, c, and d are integers.

그리고, 상기 식 1 또는 식 2로 표시된 구성의 반도체 발광소자 기판에 있어서, 고굴절률 유전체층(H)의 재료로서는 TiO2, Ta2O5, Nb2O5 등, 저굴절률 유전체층(L)의 재료로서는 SiO2 등이 사용된다.In the semiconductor light emitting element substrate having the structure represented by Equation 1 or 2, the material of the high refractive index dielectric layer H, such as TiO 2 , Ta 2 O 5 , Nb 2 O 5, or the like, is a material of the low refractive index dielectric layer L. As the SiO 2 or the like is used.

고굴절률 유전체층(H)의 재료로서 TiO2, 저굴절률 유전체층(L)의 재료로서 SiO2를 사용했을 때, 광학 특성의 계산 결과는 도 7과 같이 된다. 도 7에 나타내어지는 바와 같이, 고굴절률 유전체층(H)과 저굴절률 유전체층(L)은, b, d가 많을수록 높은 반사율을 얻을 수 있어 바람직하다. 그러나, b, d가 많으면 프로세스 시간이 길어지고, 또한, 발광층의 발열에 대해, 열전도가 나빠지기 때문에, 2<b<4가 적합하다.When TiO 2 is used as the material of the high refractive index dielectric layer H and SiO 2 is used as the material of the low refractive index dielectric layer L, the calculation results of the optical properties are as shown in FIG. As shown in Fig. 7, the high refractive index dielectric layer (H) and the low refractive index dielectric layer (L) are preferable because the higher the b and the d, the higher the reflectance can be obtained. However, when there are many b and d, process time will become long, and heat conduction will worsen with respect to heat_generation | fever of a light emitting layer, 2 <b <4 is suitable.

상기 유전체층을 사파이어 기판 상에 성막할 때, 진공증착법이 일반적으로 사용되고 있다. 그리고, 진공증착법에 있어서, 진공 챔버 내에서 기판 표면을 향해 유전체 재료를 증발시킬 때, 기판 상에 퇴적된 증착층에 이온을 조사함으로써 치밀화를 행하는 증착방법, 즉, 이온어시스트 증착법이 알려져 있다.In depositing the dielectric layer on a sapphire substrate, vacuum deposition is generally used. In the vacuum deposition method, a vapor deposition method in which a densification is carried out by irradiating ions to a deposition layer deposited on a substrate when the dielectric material is evaporated toward the substrate surface in a vacuum chamber, that is, an ion assist deposition method, is known.

이 증착법에 있어서는, 이온원에 의해 비교적 저에너지의 이온 빔(가스이온)이 기판에 조사되는 동시에, 뉴트럴라이저로 불리는 중화기에 의해 기판에 전자가 조사된다. 이 구성에 의해, 이온 빔에 의한 기판 상에 축적된 전하를 중화하면서, 이온 빔의 운동에너지에 의해 치밀한 광학 박막을 제작하는 것이 가능해져 있다(예를 들면, 특허문헌 1). 또한, 성막한 유전체층의 결정화도 방지할 수 있고, 광학 특성이 우수하며, 또한 내환경 특성이 우수한 박막을 형성할 수 있다.In this vapor deposition method, a relatively low energy ion beam (gas ion) is irradiated to the substrate by the ion source, and electrons are irradiated to the substrate by a neutralizer called a neutralizer. This configuration makes it possible to produce a dense optical thin film by the kinetic energy of the ion beam, while neutralizing the charge accumulated on the substrate by the ion beam (for example, Patent Document 1). In addition, crystallization of the deposited dielectric layer can be prevented, and a thin film excellent in optical characteristics and excellent in environmental resistance can be formed.

그러나, 특허문헌 1에 기재된 기술에서는, 유전체층의 형성시, 증발원이 약 2000℃의 고온이 된다. 또한, 이온 빔을 조사하기 위한 이온원을 사용하는 경우에는, 이온원 자체가 고온이 되는 동시에, 이온의 조사에 수반하여, 기판이 가열된다. 이때의 기판온도는, 유전체층의 재료, 성막하는 두께, 층 수 등에 의존하나, 기판온도는 약 100℃ 이상으로 가열된다.However, in the technique described in Patent Literature 1, the evaporation source is at a high temperature of about 2000 ° C. when the dielectric layer is formed. In the case of using an ion source for irradiating an ion beam, the ion source itself becomes a high temperature and the substrate is heated with the irradiation of ions. The substrate temperature at this time depends on the material of the dielectric layer, the thickness to be deposited, the number of layers, and the like, but the substrate temperature is heated to about 100 ° C or higher.

그 결과, 증발원이나 이온원을 열원으로 하는 복사열에 의해 기판이 가열되어, 유전체층의 성막 후에는 기판온도가 고온이 되어 있다. 그러나, 유전체층 위에 Al이나 Ag 등으로 되는 반사층을 형성할 때, 양호한 광학 특성을 얻기 위해, 기판온도를 50℃ 이하로 냉각해서 성막할 필요가 있다. 따라서, 반도체 발광소자 기판의 제조에 있어서, 사파이어 기판의 이면에 복수의 유전체층 및 Al 등의 반사층을 형성하기 위해서는, 기판을 냉각하기 위해 냉각시간을 마련할 필요가 있어, 제조에는 장시간을 필요로 한다는 문제점이 있었다.As a result, the substrate is heated by radiant heat using the evaporation source or the ion source as a heat source, and the substrate temperature becomes high after the deposition of the dielectric layer. However, when forming a reflective layer of Al, Ag, or the like on the dielectric layer, it is necessary to cool the substrate temperature to 50 ° C. or lower to form a film in order to obtain good optical characteristics. Therefore, in the manufacture of a semiconductor light emitting device substrate, in order to form a plurality of dielectric layers and reflective layers such as Al on the back surface of the sapphire substrate, it is necessary to provide a cooling time for cooling the substrate, and manufacturing requires a long time. There was a problem.

이와 같은 기판온도의 상승을 방지하는 기술로서, 특허문헌 2에서는, 기판을 냉각하기 위한 냉각면을 진공 챔버 내에 설치하는 기술이 제안되어 있다. 이 기술에 의하면, 기판에 대해 증발원과는 반대측에 설치된 냉각면에 의해 기판이 냉각되기 때문에, 기판온도의 상승을 방지할 수 있다.As a technique for preventing such a rise in substrate temperature, Patent Literature 2 proposes a technique for providing a cooling surface for cooling a substrate in a vacuum chamber. According to this technique, since the substrate is cooled by the cooling surface provided on the side opposite to the evaporation source with respect to the substrate, the rise of the substrate temperature can be prevented.

특허문헌 1: 일본국 특허공개 제2007-248828호 공보Patent Document 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-248828

특허문헌 2: 일본국 특허공개 제2008-184628호 공보Patent Document 2: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-184628

그러나, 특허문헌 2에 개시된 기술은 플라스틱 등의 열변형온도가 낮은 재료로 되는 기판에 대해 진공증착법에 의해 성막을 행하는 것을 목적으로 한 기술로서, 반도체 광학소자를 제조하는 기술, 보다 상세하게는, 고성능의 반사층을 형성하는 기술에 관해서는 기재되어 있지 않다.However, the technique disclosed in Patent Document 2 is a technique for forming a film by vacuum deposition on a substrate made of a material having a low thermal deformation temperature such as plastic, and a technique for manufacturing a semiconductor optical element, more specifically, There is no description of a technique for forming a high-performance reflective layer.

따라서, 특허문헌 2에 개시된 기술을 사용해서, 반사층의 반사율이 높고, 고성능의 반도체 발광소자 기판의 제조방법이 요망되고 있었다.Therefore, using the technique disclosed in Patent Document 2, there has been a demand for a method for producing a high-performance semiconductor light emitting device substrate having a high reflectance of the reflective layer.

본 발명의 목적은, 반도체 발광소자 기판의 제조방법에 있어서, 제조시간을 단축하는 동시에, 고성능의 반도체 발광소자 기판의 제조방법을 제공하는 것에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a high performance semiconductor light emitting device substrate while reducing the manufacturing time in the method of manufacturing a semiconductor light emitting device substrate.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 반도체 발광소자 기판의 제조비용의 저감을 도모하여, 제조비용이 저렴한 반도체 발광소자 기판의 제조방법을 제공하는 것에 있다.Further, another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor light emitting device substrate, which is intended to reduce the manufacturing cost of the semiconductor light emitting device substrate and has a low manufacturing cost.

상기 과제는 본 발명의 반도체 발광소자 기판의 제조방법에 의하면, 기판 상에 적어도 굴절률이 상이한 2층 이상의 층으로 구성되는 유전체층과, 반사층을, 한쪽 면 상에 순서대로 구비한 반도체 발광소자 기판의 제조방법으로서, 진공 챔버 내에 배설된 기판 보유·유지(保持)수단에 상기 기판을 보유·유지시키는 기판 보유·유지공정과, 상기 진공 챔버 내를 배기하는 진공 배기공정과, 그 진공 배기공정과 동시에 행해져, 상기 기판을 가열하는 기판 가열공정과, 상기 기판에 대해 이온을 조사하여 상기 기판을 세정하는 기판 세정공정과, 상기 기판 상에, 상기 유전체층을 증착시키는 유전체층 형성공정과, 상기 기판의 가열을 정지하는 기판 가열 정지공정과, 상기 기판의 근방으로서 상기 기판과는 비접촉이 되는 위치에 배설된 냉각수단에 의해, 상기 기판 및 상기 기판 보유·유지수단으로부터의 복사열을 흡수하여 상기 기판 및 상기 기판 보유·유지수단의 냉각을 개시하는 냉각공정과, 상기 유전체층 상에 상기 반사층을 증착시키는 반사층 형성공정을, 이 순서대로 구비해서 되는 것에 의해 해결된다.According to the method for manufacturing a semiconductor light emitting device substrate of the present invention, the production of a semiconductor light emitting device substrate comprising a dielectric layer composed of two or more layers having different refractive indices and a reflective layer on one surface of the substrate in order. The method is carried out simultaneously with a substrate holding and holding step of holding and holding the substrate in a substrate holding and holding means disposed in the vacuum chamber, a vacuum exhausting step of evacuating the inside of the vacuum chamber, and a vacuum exhausting step thereof. A substrate heating step of heating the substrate, a substrate cleaning step of irradiating ions to the substrate to clean the substrate, a dielectric layer forming step of depositing the dielectric layer on the substrate, and stopping heating of the substrate The substrate heating stop step and cooling means arranged at a position where the substrate is not in contact with the substrate in the vicinity of the substrate. A cooling step of absorbing radiation heat from the substrate and the substrate holding and holding means to start cooling the substrate and the substrate holding and holding means, and a reflective layer forming step of depositing the reflective layer on the dielectric layer in this order; It is solved by doing.

종래의 방법에서는, 기판은 진공 중에 배설되기 때문에 진공 단열되어 있고, 그 결과, 기판의 냉각에 장시간을 필요로 하고 있었다. 또한 유전체층 형성공정에 있어서, 증발원 및 이온원이 가열되어 있고, 그 복사열을 기판이 받기 때문에, 냉각 효율이 매우 낮은 것이었다.In the conventional method, since the substrate is disposed in a vacuum, the substrate is vacuum-insulated, and as a result, a long time is required for cooling the substrate. In the dielectric layer forming step, since the evaporation source and the ion source are heated and the substrate receives the radiant heat, the cooling efficiency is very low.

이와 같은 문제점에 대해, 본 발명의 반도체 발광소자 기판의 제조방법에 의하면, 기판으로부터의 복사열을 냉각수단에 의해 흡수함으로써, 효과적으로 냉각할 수 있다. 따라서, 복수의 유전체층을 성막한 후, 기판온도가 상승해도, 진공 챔버 내에서 기판의 복사열을 흡수하는 냉각공정을 구비하고 있음으로써, 기판의 냉각시간을 단축할 수 있어, 제조시간을 단축할 수 있다.With respect to such a problem, according to the method for manufacturing a semiconductor light emitting device substrate of the present invention, by absorbing the radiant heat from the substrate by the cooling means, it can be effectively cooled. Therefore, after forming a plurality of dielectric layers, even if the substrate temperature rises, by providing a cooling step for absorbing the radiant heat of the substrate in the vacuum chamber, the cooling time of the substrate can be shortened, and the manufacturing time can be shortened. have.

또한, 상기 과제는, 본 발명의 반도체 발광소자 기판의 제조방법에 의하면, 기판 상에 적어도 굴절률이 상이한 2층 이상의 층으로 구성되는 유전체층과, 반사층을, 한쪽 면 상에 순서대로 구비한 반도체 발광소자 기판의 제조방법으로서, 진공 챔버 내에 배설된 기판 보유·유지수단에 상기 기판을 보유·유지시키는 기판 보유·유지공정과, 상기 진공 챔버 내를 배기하는 진공 배기공정과, 그 진공 배기공정과 동시에 행해져, 상기 기판을 가열하는 기판 가열공정과, 상기 기판의 근방으로서 상기 기판과는 비접촉이 되는 위치에 배설된 냉각수단에 의해, 상기 기판 및 상기 기판 보유·유지수단으로부터의 복사열을 흡수하여 상기 기판 및 상기 기판 보유·유지수단의 냉각을 개시하는 냉각공정과, 상기 기판에 대해 이온을 조사하여 상기 기판을 세정하는 기판 세정공정과, 상기 기판 상에 상기 유전체층을 증착시키는 유전체층 형성공정과, 상기 기판의 가열을 정지하는 기판 가열 정지공정과, 상기 유전체층 상에 상기 반사층을 증착시키는 반사층 형성공정을, 이 순서대로 구비해서 되는 것에 의해 해결된다.In addition, according to the method for manufacturing a semiconductor light emitting device substrate of the present invention, a semiconductor light emitting device comprising a dielectric layer composed of two or more layers having different refractive indices and a reflective layer on one surface of the substrate in order. A method of manufacturing a substrate, which is carried out simultaneously with a substrate holding and holding step of holding and holding the substrate in a substrate holding and holding means disposed in a vacuum chamber, a vacuum evacuating step of evacuating the inside of the vacuum chamber, and a vacuum exhausting step thereof. And a substrate heating step of heating the substrate, and cooling means disposed in a position in the vicinity of the substrate that is not in contact with the substrate, thereby absorbing radiant heat from the substrate and the substrate holding / holding means, thereby causing the substrate and A cooling step of starting cooling of the substrate holding and holding means, and irradiating ions to the substrate to clean the substrate; A plate cleaning step, a dielectric layer forming step of depositing the dielectric layer on the substrate, a substrate heating stop step of stopping heating of the substrate, and a reflective layer forming step of depositing the reflective layer on the dielectric layer, in this order. It is solved by doing.

이와 같이 본 발명에서는, 유전체층 형성공정, 더 나아가서는 기판 세정공정보다도 먼저, 기판 및 기판 보유·유지수단으로부터의 복사열을 냉각수단에 의해 흡수하여, 기판 및 기판 보유·유지수단을 냉각하는 공정이 마련되어 있다. 따라서, 기판 세정 중, 유전체층 형성 중에 기판온도가 지나치게 상승하지 않아, 반사층 형성공정을 개시할 때까지의 냉각시간을 추가적으로 단축할 수 있어, 제조효율을 더욱 향상시킬 수 있다.As described above, in the present invention, prior to the dielectric layer forming step and further, the substrate cleaning step, there is provided a step of absorbing radiant heat from the substrate and the substrate holding and holding means by the cooling means to cool the substrate and the substrate holding and holding means. have. Therefore, during substrate cleaning, the substrate temperature does not increase excessively during the formation of the dielectric layer, so that the cooling time until the reflection layer forming process is started can be further shortened, and the manufacturing efficiency can be further improved.

또한, 복수의 유전체층을 성막해 가는 공정에 있어서도 기판이 냉각되고 있기 때문에, 양호한 막질의 유전체층을 성막할 수 있다.In addition, since the substrate is also cooled in the process of forming a plurality of dielectric layers, a dielectric film having a good film quality can be formed.

이때, 상기 기판 세정공정 전에, 상기 진공 챔버 내가 1×10-3 Pa 이하인지 판단하는 제1 판단공정을 추가적으로 구비하여, 상기 진공 챔버 내가 1×10-3 Pa 이하인 경우, 상기 기판 세정공정을 행하면 바람직하다.At this time, before the substrate cleaning step, a first judgment step for determining whether the inside of the vacuum chamber is 1 × 10 −3 Pa or less is further provided. When the inside of the vacuum chamber is 1 × 10 −3 Pa or less, the substrate cleaning step is performed. desirable.

이와 같이, 기판 세정공정 전에 제1 판단공정을 마련하여, 진공 챔버 내가 1×10-3 Pa 이하일 때 기판 세정공정을 행하고, 추가적으로 기판 세정공정에 이어 유전체층의 성막을 개시하는 구성으로 하면, 양호한 막질의 유전체층을 형성할 수 있어, 그 결과, 반사층과 조합함으로써 높은 반사율을 얻을 수 있다. 한편, 유전체층을 성막할 때의 진공 챔버 내의 압력이 1×10-3 Pa보다도 높은 경우에는, 양호한 막질의 유전체층을 얻는 것이 어려워, 반사층과 조합했을 때, 높은 반사율을 얻는 것이 어려워진다.Thus, if the first judgment step is provided before the substrate cleaning step, the substrate cleaning step is performed when the vacuum chamber is 1 × 10 −3 Pa or less, and further, the film formation of the dielectric layer is started following the substrate cleaning step. Dielectric layer can be formed, and as a result, high reflectance can be obtained by combining with the reflective layer. On the other hand, when the pressure in the vacuum chamber at the time of forming the dielectric layer is higher than 1 × 10 −3 Pa, it is difficult to obtain a dielectric film of good quality, and when combined with the reflective layer, it is difficult to obtain a high reflectance.

또한, 상기 반사층 형성공정 전에, 상기 기판의 온도가 50℃ 이하인 동시에 상기 진공 챔버 내가 3×10-4 Pa 이하인지 판단하는 제2 판단공정을 추가적으로 구비하여, 상기 기판의 온도가 50℃ 이하인 동시에 상기 진공 챔버 내가 3×10-4 Pa 이하인 경우, 상기 반사층 형성공정을 행하면 바람직하다.Further, before the reflective layer forming step, a second judgment step of determining whether the temperature of the substrate is 50 ° C. or less and the inside of the vacuum chamber is 3 × 10 −4 Pa or less is further provided, and the temperature of the substrate is 50 ° C. or less. When the inside of a vacuum chamber is 3x10 <-4> Pa or less, it is preferable to perform the said reflective layer forming process.

이와 같이, 반사층 형성공정 전에 제2 판단공정을 마련하여, 기판의 온도가 50℃ 이하이고, 또한 진공 챔버 내가 3×10-4 Pa 이하일 때에만 반사층을 성막하는 공정이 행해지는 구성으로 함으로써, 높은 반사율을 구비한 반사층을 형성할 수 있다. 한편, 기판온도가 50℃보다도 높은 경우나, 또한, 반사층 성막시의 진공 챔버 내의 압력이 3×10-4 Pa보다도 높은 경우는, 반사층의 반사율이 낮아져, 양호한 반사층을 얻는 것이 어렵다.Thus, by providing a 2nd judgment process before a reflection layer forming process, and forming a reflective layer only when the temperature of a board | substrate is 50 degrees C or less and the inside of a vacuum chamber is 3x10 <-4> Pa or less, it is high A reflective layer having a reflectance can be formed. On the other hand, when the substrate temperature is higher than 50 ° C. or when the pressure in the vacuum chamber during the reflective layer film formation is higher than 3 × 10 −4 Pa, the reflectance of the reflective layer is low, and it is difficult to obtain a good reflective layer.

또한, 상기 반사층은 알루미늄을 증착시켜서 형성되어 되면 바람직하다.The reflective layer is preferably formed by depositing aluminum.

반사층의 재료로서 높은 반사율을 구비한 알루미늄을 사용함으로써 높은 반사율을 얻을 수 있다. 또한, 각 유전체층에 대해 높은 밀착성을 구비한 반사층으로 할 수 있다.High reflectance can be obtained by using aluminum having high reflectance as the material of the reflecting layer. Moreover, it can be set as the reflective layer provided with high adhesiveness with respect to each dielectric layer.

또한, 상기 유전체층은 굴절률이 높은 층과 굴절률이 낮은 층을 번갈아 조합해서 형성되어 되면 바람직하다.The dielectric layer is preferably formed by alternately combining a layer having a high refractive index and a layer having a low refractive index.

유전체층의 재료로서, 고굴절률 유전체와 저굴절률 유전체를 사용해서, 이들을 번갈아 증착시킴으로써, 반사층과 조합했을 때, 보다 높은 반사율을 얻을 수 있다.By using the high refractive index dielectric material and the low refractive index dielectric material as the material of the dielectric layer, and depositing them alternately, higher reflectance can be obtained when combined with the reflective layer.

또한, 상기 제2 판단공정은, 상기 진공 챔버에 진공 밸브를 매개로 하여 접속된 진공 펌프 및 상기 진공 밸브에 접속된 압력 제어수단과, 상기 기판의 근방에 설치된 온도계 및 상기 냉각수단에 접속된 온도 제어수단에 의해 행해지고, 상기 반사층 형성공정은, 상기 압력 제어수단 및 상기 온도 제어수단에 접속된 셔터 제어수단이 증발원 상에 배설된 셔터를 여는 제어를 행함으로써 행해지면 바람직하다.The second judging step includes a vacuum pump connected to the vacuum chamber via a vacuum valve, a pressure control means connected to the vacuum valve, a thermometer provided near the substrate, and a temperature connected to the cooling means. It is preferable that the reflection layer forming step is performed by the control means, and the shutter control means connected to the pressure control means and the temperature control means is performed by controlling to open the shutter disposed on the evaporation source.

이와 같이, 압력 제어수단에 의해 진공 챔버 내의 압력이 감시되는 동시에, 자동적으로 진공 밸브의 개폐가 행해져, 진공 챔버 내의 압력이 제어되는 구성으로 하면, 작업성이 좋아져, 제조효율을 향상시킬 수 있다.In this manner, when the pressure in the vacuum chamber is monitored by the pressure control means, the vacuum valve is automatically opened and closed, and the pressure in the vacuum chamber is controlled so that the workability is improved and manufacturing efficiency can be improved.

또한, 온도 제어수단에 의해 기판온도가 감시되는 동시에, 냉각수단에 있어서 냉각력의 강약이 제어되는 구성으로 하면, 작업성이 좋아져, 제조효율을 향상시킬 수 있다.In addition, when the substrate temperature is monitored by the temperature control means and the strength and weakness of the cooling power are controlled in the cooling means, the workability is improved and the production efficiency can be improved.

그리고, 진공 챔버 내의 압력과 기판온도가 각 제어수단에 의해 감시되어, 각각이 소정 조건 이하가 된 경우에, 압력 및 온도 제어수단에 접속된 셔터 제어수단에 의해 셔터가 열리는 구성으로 하면, 작업효율을 더욱 향상시킬 수 있다. 또한, 각 조건을 작업자가 오인하여 각 층을 성막하지 않고, 균일한 조건으로 반도체 발광소자 기판을 제조할 수 있다.Then, when the pressure in the vacuum chamber and the substrate temperature are monitored by the respective control means, and the respective conditions are below a predetermined condition, the shutter is opened by the shutter control means connected to the pressure and temperature control means. Can be further improved. In addition, it is possible to manufacture a semiconductor light emitting device substrate under uniform conditions without forming a layer for each layer due to a mistake of each operator.

청구항 1의 반도체 발광소자 기판의 제조방법에 의하면, 반사층의 성막을 개시하기 전에, 기판을 냉각하는 시간이 단축되기 때문에, 제조효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 반사층 및 유전체층의 성막에 적합한 압력조건, 온도조건을 마련함으로써, 높은 반사율을 구비한 반도체 발광소자 기판을 제공할 수 있다.According to the method for manufacturing a semiconductor light emitting device substrate of claim 1, since the time for cooling the substrate is shortened before the film formation of the reflective layer is started, the production efficiency can be improved. In addition, by providing a pressure condition and a temperature condition suitable for forming the reflective layer and the dielectric layer, a semiconductor light emitting device substrate having high reflectance can be provided.

청구항 2의 반도체 발광소자 기판의 제조방법에 의하면, 기판 세정시나, 유전체층 형성시에 있어서도 기판의 냉각을 행하기 때문에, 반사층의 성막을 개시하기 전에 기판을 냉각하는 시간이 더욱 단축된다. 또한, 반사층 및 유전체층의 성막에 적합한 압력조건, 온도조건을 마련함으로써, 높은 반사율을 구비한 반도체 발광소자 기판을 제공할 수 있다.According to the method for manufacturing a semiconductor light emitting device substrate of claim 2, the substrate is cooled even when the substrate is cleaned or when the dielectric layer is formed, so that the time for cooling the substrate before the formation of the reflective layer is further shortened. In addition, by providing a pressure condition and a temperature condition suitable for forming the reflective layer and the dielectric layer, a semiconductor light emitting device substrate having high reflectance can be provided.

청구항 3의 반도체 발광소자 기판의 제조방법에 의하면, 양호한 막질의 유전체층을 형성할 수 있다.According to the method for manufacturing a semiconductor light emitting device substrate of claim 3, a good film quality dielectric layer can be formed.

청구항 4의 반도체 발광소자 기판의 제조방법에 의하면, 양호한 막질의 반사층을 형성할 수 있다.According to the method for manufacturing a semiconductor light emitting device substrate of claim 4, a reflective film of good film quality can be formed.

청구항 5의 반도체 발광소자 기판의 제조방법에 의하면, 반사층을 형성하는 재료를 알루미늄으로 함으로써, 보다 높은 반사율의 반사층을 형성할 수 있다.According to the method for manufacturing a semiconductor light emitting element substrate of claim 5, by using aluminum as the material for forming the reflective layer, a reflective layer having a higher reflectance can be formed.

청구항 6의 반도체 발광소자 기판의 제조방법에 의하면, 유전체층의 각 층에 있어서, 굴절률이 높은 층 및 낮은 층을 번갈아 조합함으로써, 보다 반사율을 향상시킬 수 있다.According to the method for manufacturing a semiconductor light emitting device substrate of claim 6, in each layer of the dielectric layer, the reflectance can be further improved by alternately combining a high refractive index layer and a low layer.

청구항 7의 반도체 발광소자 기판의 제조방법에 의하면, 진공 챔버 내의 압력의 감시, 제어 및 기판온도의 감시, 제어를 작업자가 행할 필요가 없기 때문에, 작업효율이 향상된다. 또한, 진공 챔버 내의 압력 및 기판온도를 작업자가 오인하여 각 층의 성막을 개시하는 일이 없기 때문에, 균일한 품질의 반사층 및 유전체층을 구비한 반도체 발광소자 기판을 제조할 수 있다.According to the method for manufacturing a semiconductor light emitting element substrate of claim 7, since the operator does not have to monitor or control the pressure in the vacuum chamber and monitor and control the substrate temperature, the work efficiency is improved. In addition, since the operator does not mistake the pressure in the vacuum chamber and the substrate temperature to start film formation of each layer, a semiconductor light emitting device substrate having a reflective layer and a dielectric layer of uniform quality can be manufactured.

도 1은 본 발명의 일 실시형태의 박막 형성장치를 나타내는 설명도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시형태의 박막 형성장치를 나타내는 설명도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태의 반도체 발광소자 기판의 개략 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태의 반도체 발광소자 기판의 제조공정의 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시형태의 반도체 발광소자 기판의 제조공정의 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 실시예의 반도체 발광소자 기판의 제조시간과 기판온도의 관계를 나타내는 그래프도이다.
도 7은 굴절률이 상이한 유전체를 적층한 반사층의 파장과 반사율의 관계를 나타내는 그래프도이다.
부호의 설명
1 이온어시스트 증착장치(박막 형성장치)
2 진공 챔버
3 기판홀더(기판 보유·유지수단)
3a 관통구멍
3b 취부(取付)부재
4 기판홀더 회전축
5 기판홀더 회전 모터
6 증발원
7 이온원
8 가열수단
11 냉동기(냉각수단)
12 냉매관(냉각수단)
13 냉각판(냉각수단)
13a 근접 냉각면
17, 18 취부 지그
20 압축기
21 냉각 솔레노이드 밸브
22 냉각 콘덴서
23 해동 솔레노이드 밸브
24 온도 제어수단
25 온도계
26 열교환기
31 진공 밸브
32 압력계
33 진공 펌프
34 압력 제어수단
43 상부 냉각판(냉각수단)
43a 근접 냉각면
44 바닥부 냉각판(냉각수단)
44a 증발원측 냉각면
44b 개구(증발원 관통개구)
44c 개구(이온원 관통개구)
45 측부 냉각판(냉각수단·방착판)
45a 측벽측 냉각면
46 냉매관
100 버퍼층
110 n형 GaN층
120 발광층
130 p형 GaN층
210 n 전극
230 p 전극
S 기판
P 증착물질
R 반사층
H 고굴절률 유전체층
L 저굴절률 유전체층
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is explanatory drawing which shows the thin film forming apparatus of one Embodiment of this invention.
It is explanatory drawing which shows the thin film forming apparatus of other embodiment of this invention.
3 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor light emitting element substrate of one embodiment of the present invention.
4 is a flowchart of a manufacturing process of the semiconductor light emitting element substrate according to the embodiment of the present invention.
5 is a flowchart of a manufacturing process of a semiconductor light emitting element substrate according to another embodiment of the present invention.
6 is a graph showing a relationship between a manufacturing time and a substrate temperature of a semiconductor light emitting device substrate according to the embodiment of the present invention.
7 is a graph showing the relationship between the wavelength and the reflectance of a reflective layer in which dielectrics having different refractive indices are laminated.
Explanation of the sign
1 ion assist deposition apparatus (thin film forming apparatus)
2 vacuum chambers
3 substrate holder (substrate holding and holding means)
3a through hole
3b mounting member
4 Substrate holder shaft
5 Substrate Holder Rotating Motor
6 evaporation source
7 ion source
8 Heating means
11 Freezers (cooling means)
12 Refrigerant line (cooling means)
13 Cooling plate (cooling means)
13a proximity cooling surface
17, 18 mounting jig
20 compressor
21 Cooling Solenoid Valve
22 cooling condenser
23 Thaw Solenoid Valve
24 Temperature control means
25 thermometer
26 heat exchanger
31 vacuum valve
32 pressure gauge
33 vacuum pump
34 pressure control means
43 Upper cooling plate (cooling means)
43a proximity cooling surface
44 Bottom cooling plate (cooling means)
44a Evaporation Source Cooling Surface
44b opening (evaporation source through opening)
44c opening (ion source through opening)
45 side cooling plate (cooling means
45a Sidewall Cooling Surface
46 refrigerant tube
100 buffer layer
110 n-type GaN layer
120 light emitting layer
130 p-type GaN layer
210 n electrode
230 p electrode
S board
P deposition material
R reflective layer
H high refractive index dielectric layer
L low refractive index dielectric layer

이하에, 본 발명의 일 실시형태에 대해 도면을 참조해서 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 부재, 배치 등은, 본 발명을 한정하지 않고, 본 발명의 취지에 따라 각종 개변할 수 있는 것은 물론이다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, one Embodiment of this invention is described with reference to drawings. In addition, the member, arrangement | positioning, etc. which are demonstrated below do not limit this invention, Of course, it can be variously modified according to the meaning of this invention.

도 1은, 박막 형성장치의 일종인 이온어시스트 증착장치(1)의 설명도로, 장치의 일부를 단면으로서 나타내고 있다.1 is an explanatory view of an ion assist vapor deposition apparatus 1 which is a kind of thin film forming apparatus, and shows a part of the apparatus as a cross section.

이 도면에 나타내는 바와 같이, 이온어시스트 증착장치(1)는, 진공 챔버(2)와, 기판홀더(3)와, 기판홀더 회전축(4)과, 기판홀더 회전 모터(5)와, 증발원(6)과, 이온원(7)과, 가열수단(8)과, 냉동기(11)와, 냉매관(12)과, 냉각판(13)을 주요 구성요소로서 구비하고 있다.As shown in the figure, the ion assist deposition apparatus 1 includes a vacuum chamber 2, a substrate holder 3, a substrate holder rotation shaft 4, a substrate holder rotation motor 5, and an evaporation source 6 ), An ion source 7, a heating means 8, a refrigerator 11, a refrigerant pipe 12, and a cooling plate 13 as main components.

진공 챔버(2)는, 내부에서 성막을 행하기 위한 용기이다. 본 실시형태의 진공 챔버(2)는, 거의 원통형상을 한 중공체(中空體)로, 기판(S)을 배치해서 박막 형성을 행하는 것이 가능해져 있다. 진공 챔버(2)에는, 진공 펌프(33)가 접속되어 있어, 이 진공 펌프(33)가 진공 챔버(2)의 내부를 배기함으로써, 진공 챔버(2)의 내부는 1×10-2~1×10-5 Pa 정도의 진공상태로 할 수 있다.The vacuum chamber 2 is a container for film formation inside. In the vacuum chamber 2 of this embodiment, it becomes possible to form the thin film by arrange | positioning the board | substrate S with a substantially cylindrical hollow body. A vacuum pump 33 is connected to the vacuum chamber 2, and the vacuum pump 33 exhausts the interior of the vacuum chamber 2, so that the interior of the vacuum chamber 2 is 1 × 10 −2 to 1. It can be set to a vacuum of about 10 -5 Pa.

또한, 진공 챔버(2)에는, 내부에 가스를 도입하기 위한 가스 도입관(도시하지 않음)이 형성되어 있다.In the vacuum chamber 2, a gas introduction tube (not shown) for introducing gas into the vacuum chamber 2 is formed.

진공 챔버(2)의 재료로서는, 알루미늄이나 스테인리스 등의 금속재료 등을 들 수 있다. 본 실시형태에서는, 스테인리스강의 일종인 SUS 304를 사용하고 있다.As a material of the vacuum chamber 2, metal materials, such as aluminum and stainless steel, etc. are mentioned. In this embodiment, SUS 304 which is a kind of stainless steel is used.

기판홀더(3)는 진공 챔버(2)의 내부에 설치되어 기판(S)을 보유·유지하기 위한 부재이다. 본 실시형태의 기판홀더(3)는 평판형상의 부재로 구성되어 있으나, 소정 곡률을 갖는 돔형상의 부재로 구성되어도 된다. 또한, 기판홀더(3)는 본 발명의 기판 보유·유지수단에 상당한다.The substrate holder 3 is a member provided inside the vacuum chamber 2 to hold and hold the substrate S. As shown in FIG. Although the board | substrate holder 3 of this embodiment is comprised from the plate-shaped member, you may be comprised from the dome-shaped member which has a predetermined curvature. The substrate holder 3 corresponds to the substrate holding and holding means of the present invention.

기판홀더(3)에는, 한쪽의 판면에서 다른 쪽의 판면까지 관통하는 관통구멍(3a)이 형성되어 있다. 기판(S)은 이 관통구멍(3a)을 막듯이 취부부재(3b)를 사용해서 기판홀더(3)에 취부되어 있다.The substrate holder 3 is formed with a through hole 3a penetrating from one plate surface to the other plate surface. The board | substrate S is attached to the board | substrate holder 3 using the mounting member 3b so that this through-hole 3a may be blocked.

본 실시형태의 취부부재(3b)는, 기판홀더(3)의 관통구멍(3a)보다도 큰 직경의 원반형상을 이루고 있고, 원반면의 일부가 아래쪽을 향해 오목한 형상을 하고 있다. 이 오목한 부분에는 개구가 형성되어 있다. 기판홀더(3)로의 기판(S)의 취부는, 먼저 기판홀더(3)의 관통구멍(3a)에 취부부재(3b)를 올려놓고, 다음으로 취부부재(3b)의 오목부에 기판(S)을, 성막면을 아래로 한 상태로 올려놓는다. 이와 같이, 본 실시형태에서는, 기판홀더(3)에 취부부재(3b)와 기판(S)을 단순히 올리는 것만으로, 간단히 기판(S)을 세팅할 수 있다. 또한, 기판홀더(3)의 회전시에 기판(S)이 움직이지 않도록, 기판(S)을 취부부재(3b)에 고정하도록 해도 된다.The mounting member 3b of the present embodiment has a disk shape having a diameter larger than that of the through hole 3a of the substrate holder 3, and part of the disk surface is concave downward. An opening is formed in this recessed portion. The mounting of the substrate S into the substrate holder 3 first places the mounting member 3b in the through hole 3a of the substrate holder 3, and then the substrate S in the recess of the mounting member 3b. ), And put the film face down. Thus, in this embodiment, the board | substrate S can be set simply by simply mounting the mounting member 3b and the board | substrate S to the board | substrate holder 3. As shown in FIG. In addition, the substrate S may be fixed to the mounting member 3b so that the substrate S does not move when the substrate holder 3 is rotated.

기판홀더(3)의 중심에는, 기판홀더(3)의 판면에 대해 수직인 방향으로 봉형상의 기판홀더 회전축(4)의 일단측이 접속되어 있다. 기판홀더 회전축(4)의 타단측은 진공 챔버(2)의 벽면을 관통하여 진공 챔버(2)의 외부로 연출(延出)되어 있어, 기판홀더 회전 모터(5)의 출력축과 접속되어 있다.One end side of the rod-shaped substrate holder rotation shaft 4 is connected to the center of the substrate holder 3 in a direction perpendicular to the plate surface of the substrate holder 3. The other end side of the substrate holder rotating shaft 4 penetrates through the wall surface of the vacuum chamber 2 to the outside of the vacuum chamber 2, and is connected to the output shaft of the substrate holder rotating motor 5.

기판홀더 회전 모터(5)는 기판홀더(3)를 회전시키기 위한 장치이다. 기판홀더 회전 모터(5)는, 진공 챔버(2)의 외부에 설치되어 있다. 기판홀더 회전 모터(5)의 출력축은 기판홀더 회전축(4)의 축심과 일치하고 있어, 기판홀더 회전 모터(5)의 회전 출력이 기판홀더 회전축(4)을 매개로 하여 기판홀더(3)에 전달되어 기판홀더(3)가 회전한다.The substrate holder rotating motor 5 is a device for rotating the substrate holder 3. The substrate holder rotary motor 5 is provided outside the vacuum chamber 2. The output shaft of the substrate holder rotary motor 5 coincides with the axis of the substrate holder rotary shaft 4 so that the rotational output of the substrate holder rotary motor 5 is transmitted to the substrate holder 3 via the substrate holder rotary shaft 4. It is transmitted and the substrate holder 3 rotates.

또한, 기판홀더 회전 모터(5)의 출력축은, 도시하지 않는 자기 실 베어링 등의 수단에 의해 진공 실링되어 있다.The output shaft of the substrate holder rotary motor 5 is vacuum-sealed by means such as a magnetic seal bearing (not shown).

기판(S)은 표면에 각 층이 형성되는 기초가 되는 부재이다. 본 발명에서는, 반도체 발광소자 기판의 기판(S)으로서 범용성이 높은 사파이어 기판을 사용하는 것이 바람직하나, 그 외에, 반도체 발광소자 기판의 소재로서 적합한 재료를 사용할 수 있다.The board | substrate S is a member used as the base on which each layer is formed in the surface. In the present invention, a sapphire substrate having high versatility is preferably used as the substrate S of the semiconductor light emitting device substrate. In addition, a material suitable for the material of the semiconductor light emitting device substrate can be used.

또한, 본 실시형태에서는 기판(S)의 형상으로서 평판형상의 것을 사용하고 있으나, 이것에 한정되지 않고, 반도체 발광소자 기판이 형성되는 기판으로서 적당한 형상의 것을 사용할 수 있다.In addition, in this embodiment, although the flat form is used as a shape of the board | substrate S, it is not limited to this, The board | substrate with a suitable shape can be used as a board | substrate in which a semiconductor light emitting element substrate is formed.

증발원(6)은, 진공 챔버(2)의 내부 하측에 배설되고, 기판(S)을 향해 증착물질(P), 즉 고굴절률 물질, 저굴절률 물질 및 금속(Al, Ag 등)을 방출하는 증발수단이다. 증발원(6)은, 증착물질(P)을 올리기 위한 팬 곳을 상부에 구비한 증발 보트와, 증착물질(P)에 전자선을 조사하여 증발시키는 전자총을 구비하고 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 증발 보트로부터 기판(S)으로 향하는 증착물질(P)을 차단하는 위치에 회전 자유자재로 설치된 도시하지 않는 셔터를 구비하고 있다. 그리고 이 셔터는 도시하지 않는 셔터 제어수단에 의해 적절히 개폐 제어된다.The evaporation source 6 is disposed under the vacuum chamber 2 and is evaporated to release the deposition material P, that is, the high refractive index material, the low refractive index material, and the metal (Al, Ag, etc.) toward the substrate S. Means. The evaporation source 6 is provided with the evaporation boat provided in the upper part with the pan place for raising vapor deposition material P, and the electron gun which irradiates and vaporizes the vapor deposition material P with an electron beam. In addition, in this embodiment, the shutter which is not shown in figure is provided in the position which cuts off the vapor deposition material P toward the board | substrate S from an evaporation boat. And this shutter is suitably opened and closed controlled by the shutter control means which is not shown in figure.

본 실시형태에서는, 증발원(6)으로서, 증착장치에서 사용되는 일반적인 장치를 채용하고 있다. 즉, 증발 보트로서 원통형의 하스라이너(hearth liner)가 복수 개 설치되고, 이들 하스라이너가 원반형상 하스의 동심원형상의 팬 곳에 배설되어 있다. 원반형상 하스는, 구리 등의 열전도성이 높은 금속으로 형성되고, 도시하지 않는 수냉장치에 의해 직접적 또는 간접적으로 냉각되어 있다. 각 하스라이너에는, 증착물질(P)이 수용되어 있어, 하나의 하스라이너의 증착물질(P)이 없어지면, 원반형상 하스가 회전하여, 다음의 하스라이너의 증착물질(P)을 증발시킨다.In the present embodiment, a general apparatus used in the vapor deposition apparatus is employed as the evaporation source 6. That is, a plurality of cylindrical hearth liners are provided as evaporation boats, and these hearth liners are disposed in the concentric fan of the disc shaped hearth. The disk shaped hearth is formed of a metal with high thermal conductivity, such as copper, and is cooled directly or indirectly by the water cooling device which is not shown in figure. The vapor deposition material P is accommodated in each hearth liner, and when the vapor deposition material P of one hearth liner disappears, a disk shaped hearth rotates and the vapor deposition material P of the next hearth liner is evaporated.

원반형상 하스 자체는 수냉되어 있기 때문에 열원이 되기는 어려우나, 하스라이너에 남은 증착물질(P)은 통상 산화물이기 때문에 열전도율이 낮아, 냉각되기 어렵다. 이 때문에, 하스라이너 상의 증착물질(P)은, 기판(S)을 복사열에 의해 가열하는 열원이 된다.Since the disk shaped hearth itself is water-cooled, it is difficult to become a heat source. However, since the vapor deposition material P remaining on the hearth liner is usually an oxide, the thermal conductivity is low and difficult to cool. For this reason, the vapor deposition material P on a hearth liner becomes a heat source which heats the board | substrate S by radiant heat.

증발 보트에 박막의 원료가 되는 증착물질(P)을 올린 상태에서, 1~3 kW 정도의 전자선을 발생시키고, 이것을 증착물질(P)에 조사하면, 증착물질(P)이 가열되어 증발한다. 이 상태에서 도시되어 있지 않은 셔터를 열면, 증발 보트로부터 증발하는 증착물질(P)은 기판(S)을 향해 진공 챔버(2)의 내부를 이동하여, 기판(S)의 표면에 부착된다. 성막 중에는, 증발원(6)의 온도는 1500~2500℃까지 상승한다.In the state where the vapor deposition material P which becomes a raw material of a thin film on the evaporation boat is generated, when an electron beam of about 1-3 kW is generated and this is irradiated to the vapor deposition material P, the vapor deposition material P is heated and evaporates. When the shutter not shown in this state is opened, the vapor deposition material P evaporating from the evaporation boat moves inside the vacuum chamber 2 toward the substrate S, and adheres to the surface of the substrate S. FIG. During film formation, the temperature of the evaporation source 6 rises to 1500 to 2500 ° C.

또한, 증발원(6)은, 증착물질(P)의 녹여 넣기를 위해 성막시 이외의 셔터가 닫힌 상태에서도 예비 가열되고 있기 때문에, 셔터나 그 주위의 온도도 상승한다.In addition, since the evaporation source 6 is preheated even when the shutters other than the film formation are closed for melting of the vapor deposition material P, the shutter and the surrounding temperature also increase.

또한, 증발원(6)으로서는, 이와 같은 전자총에 의해 증발되는 장치에 한정되지 않고, 예를 들면, 저항 가열에 의해 증착물질(P)을 증발시키는 장치여도 된다.The evaporation source 6 is not limited to a device evaporated by the electron gun, and may be, for example, a device for evaporating the vapor deposition material P by resistance heating.

본 실시형태에 있어서 형성되는 반도체 광학소자는, 고굴절률 물질과 저굴절률 물질을 번갈아 적층시키고, 추가적으로 그 위에 반사층(R)을 적층시켜서 성막하고 있으나(도 3을 참조), 증착물질(P)의 종류나 수에 의존하여, 증발원(6)의 수나 배치를 적절히 변경 가능하다.In the semiconductor optical element formed in this embodiment, a high refractive index material and a low refractive index material are laminated alternately, and a film is formed by further laminating a reflective layer R thereon (see Fig. 3). Depending on the kind and number, the number and arrangement of the evaporation sources 6 can be changed as appropriate.

이온원(7)은 양의 이온을 기판(S)을 향해 조사하기 위한 장치로, 반응가스(예를 들면 O2)나 비활성기체(희가스)(예를 들면 Ar)의 플라즈마로부터 대전된 이온(O2 +, Ar+)을 꺼내어, 가속전압에 의해 가속하여 사출(射出)한다. 이온원(7)으로서는, 진공증착장치에 있어서 일반적으로 사용되는 공지의 것을 사용할 수 있다.The ion source 7 is a device for irradiating positive ions toward the substrate S. The ion source 7 is an ion charged from a plasma of a reaction gas (for example, O 2 ) or an inert gas (rare gas) (for example, Ar). O 2 + , Ar + ) are taken out, accelerated by the acceleration voltage, and ejected. As the ion source 7, a known one generally used in the vacuum deposition apparatus can be used.

증발원(6)으로부터 기판(S)을 향해 이동하는 증착물질(P)은, 이온원(7)으로부터 조사되는 양이온의 충돌 에너지에 의해, 기판(S)의 표면에 높은 치밀성으로 또한 강고하게 부착된다. 이때, 기판(S)은 이온 빔에 포함되는 양이온에 의해 양으로 대전된다.The vapor deposition material P, which moves from the evaporation source 6 toward the substrate S, is firmly attached to the surface of the substrate S with high compactness by the collision energy of the cation irradiated from the ion source 7. . At this time, the substrate S is positively charged by the cation included in the ion beam.

또한, 필요에 따라, 양으로 대전된 기판(S)이나 기판홀더(3)에 전자 빔을 조사하여 전하의 중화를 행하는 뉴트럴라이저를 설치하도록 해도 된다.If necessary, a neutralizer for neutralizing charges by irradiating an electron beam to the positively charged substrate S or the substrate holder 3 may be provided.

또한, 본 실시형태에서는, 이온원(7)으로부터 방출되는 이온에 의해, 기판(S)의 표면을 사전에 이온 클리닝한 후에, 각 층을 형성한다.In addition, in this embodiment, after ion-cleaning the surface of the board | substrate S with the ion discharge | released from the ion source 7, each layer is formed.

본 실시형태에서는, 기판홀더(3)의 아래쪽에 가열수단(8)이 설치되어 있다. 가열수단(8)은, 복사열에 의해 기판(S)을 가열하기 위한 가열원이다. 또한, 이와 같은 가열수단(8)으로서는, 할로겐 램프, 적외선 히터 등의 공지의 것이 사용된다. 또한, 후술하는 온도계(25)로 측정된 온도를 토대로 하여, 온도 제어수단(24)에 의해 가열수단(8)의 증발량을 제어해도 된다.In the present embodiment, the heating means 8 is provided below the substrate holder 3. The heating means 8 is a heating source for heating the substrate S by radiant heat. In addition, as such a heating means 8, well-known things, such as a halogen lamp and an infrared heater, are used. In addition, you may control the evaporation amount of the heating means 8 by the temperature control means 24 based on the temperature measured by the thermometer 25 mentioned later.

진공 챔버(2)의 내부의 압력은 압력계(32)에 의해 계측, 표시되고, 목적하는 압력을 압력 제어수단(34)에 의해 제어할 수 있다. 즉, 압력계(32)에 의해 계측된 내부 압력이, 압력계(32)에 접속된 압력 제어수단(34)에 의해 감시되어, 소정 압력보다도 감압이 되면 압력 제어수단(34)에 접속된 진공 밸브(31)가 닫힘으로써, 진공 펌프(33)에 의한 배기가 행해지지 않게 된다. 또한, 진공 챔버(2)측에, 도시하지 않는 MV(미니어쳐 밸브)를 구비한 구성으로 해도 된다.The pressure inside the vacuum chamber 2 is measured and displayed by the pressure gauge 32, and the desired pressure can be controlled by the pressure control means 34. That is, the internal pressure measured by the pressure gauge 32 is monitored by the pressure control means 34 connected to the pressure gauge 32, and when the pressure is lower than the predetermined pressure, the vacuum valve connected to the pressure control means 34 ( By closing 31, the evacuation by the vacuum pump 33 is not performed. In addition, it is good also as a structure provided with the MV (miniature valve) not shown in the vacuum chamber 2 side.

한편, 목적하는 압력까지 감압되어 있지 않은 상태에서는, 압력 제어수단(34)에 접속된 진공 밸브(31)가 열려, 진공 펌프(33)에 의한 배기가 행해진다. 이와 같이, 압력 제어수단(34)에 의해 진공 챔버(2)의 내부 압력이 감시되어, 진공 챔버(2) 내의 압력을 소정 값으로 제어할 수 있다.On the other hand, in the state which is not depressurized to the target pressure, the vacuum valve 31 connected to the pressure control means 34 opens, and the evacuation by the vacuum pump 33 is performed. In this way, the pressure inside the vacuum chamber 2 is monitored by the pressure control means 34, so that the pressure in the vacuum chamber 2 can be controlled to a predetermined value.

또한, 진공 챔버(2)에 있어서, 압력계(32)가 배설되는 부분은 진공 실링된 구성으로 되어 있다. 또한, 압력계(32), 진공 밸브(31), 진공 펌프(33)는 각각 공지의 것을 사용할 수 있다.In the vacuum chamber 2, the portion where the pressure gauge 32 is disposed has a vacuum sealed configuration. In addition, a well-known thing can be used for the pressure gauge 32, the vacuum valve 31, and the vacuum pump 33, respectively.

다음으로, 본 실시형태의 냉각수단에 대해 설명한다.Next, the cooling means of this embodiment is demonstrated.

냉각수단은, 기판(S)을 냉각하여 그 온도를 적당한 온도로 유지하기 위한 수단이다. 냉각수단은 냉동기(11), 냉매관(12) 및 냉각판(13)을 주요 구성요소로 하고 있다.The cooling means is a means for cooling the substrate S and maintaining the temperature at a suitable temperature. The cooling means has the refrigerator 11, the refrigerant pipe 12, and the cooling plate 13 as main components.

진공 챔버(2)의 내부에는, 냉각판(13)이 배설되어 있다. 냉각판(13)은, 원반형상을 하고 있고, 기판홀더(3)의 상면을 따라 배치되어 있다. 즉, 기판홀더(3)를 사이에 끼워 증발원(6)이 설치되는 측과는 반대측에 냉각판(13)이 배설되어 있다. 냉각판(13)은, 구리나 알루미늄 등의 열전도성이 높은 금속재료 등으로 형성되어 있다.The cooling plate 13 is arrange | positioned inside the vacuum chamber 2. The cooling plate 13 has a disk shape and is disposed along the upper surface of the substrate holder 3. That is, the cooling plate 13 is arrange | positioned on the opposite side to the side where the evaporation source 6 is installed with the board | substrate holder 3 interposed. The cooling plate 13 is formed of metal material with high thermal conductivity, such as copper and aluminum.

또한, 냉각판(13)은, 기판홀더(3)나 기판(S)의 온도, 냉동기(11)의 성능 등을 감안하여, 완전한 판형상이 아닌, 구멍이 뚫린 판형상 또는 직사각형상이어도 된다.In addition, in consideration of the temperature of the substrate holder 3, the substrate S, the performance of the refrigerator 11, and the like, the cooling plate 13 may be a plate-shaped or rectangular shape, which is perforated, instead of a complete plate shape.

냉각판(13) 중 진공 챔버(2)의 중심축, 즉 기판(S)이 배설되는 쪽의 면은, 본 발명의 근접 냉각면(13a)을 구성한다. 또한, 근접 냉각면(13a)과 반대측 면에는, 냉매관(12)이 맞닿아 있다. 이 때문에, 냉매관(12)을 흐르는 냉매에 의해, 냉각판(13) 중 냉매관(12)에 맞닿는 면이 냉각되어, 이것과 반대측 면에 형성된 근접 냉각면(13a)도 냉각된다.The central axis of the vacuum chamber 2 of the cooling plate 13, that is, the surface on which the substrate S is disposed constitutes the near cooling surface 13a of the present invention. In addition, the coolant pipe 12 abuts the surface opposite to the near cooling surface 13a. For this reason, the surface which contacts the refrigerant pipe 12 of the cooling plates 13 is cooled by the refrigerant | coolant which flows through the refrigerant pipe 12, and the near cooling surface 13a formed in the surface opposite to this is also cooled.

냉각판(13)은 취부 지그(17)를 사용해서 진공 챔버(2) 내에 고정되어 있다. 냉각판(13)과 기판홀더 회전축(4) 사이에는 극간이 생겨 있어, 기판홀더 회전축(4)이 원활하게 회전할 수 있게 되어 있다. 또한, 기판홀더 회전축(4)으로부터 열전도로 열이 유입되는 것을 방지하기 위해, 기판홀더 회전축(4) 도중에 열전도율이 낮은 물질을 끼워 열절연하거나, 기판홀더 회전축(4)의 냉각용의 냉각판을 배치해도 된다.The cooling plate 13 is fixed in the vacuum chamber 2 using the mounting jig 17. A gap is formed between the cooling plate 13 and the substrate holder rotation shaft 4 so that the substrate holder rotation shaft 4 can rotate smoothly. In addition, in order to prevent heat from being introduced into the heat conduction from the substrate holder rotation shaft 4, a material having low thermal conductivity is sandwiched between the substrate holder rotation shaft 4 and thermally insulated, or a cooling plate for cooling the substrate holder rotation shaft 4 is provided. You may arrange.

또한, 냉각판(13)의 벽면과 기판홀더 회전축(4)의 외주면 사이에 베어링 등을 설치하여 기판홀더 회전축(4)을 원활하게 회전시키는 동시에, 기판홀더 회전축(4)을 따라 열의 이동이 발생하기 어려워지게 하도록 해도 된다.In addition, a bearing or the like is provided between the wall surface of the cooling plate 13 and the outer circumferential surface of the substrate holder rotation shaft 4 to smoothly rotate the substrate holder rotation shaft 4 and generate heat movement along the substrate holder rotation shaft 4. You may make it difficult to do it.

냉매관(12)은, 내부가 중공인 관형상 부재에 의해 구성되어 있고, 후술하는 냉각판(13)을 냉각하는 크라이오코일로서의 역할을 가지고 있다. 냉매관(12)은, 일단이 냉동기(11)의 토출구에, 타단이 유입구에 접속되어 있고, 진공 챔버(2)의 내부에 도입되어 있다. 그리고, 냉동기(11)로부터 토출되는 냉매를 일단측으로부터 타단측으로 흘림으로써, 냉매를 냉동기(11)에 순환시키도록 구성되어 있다.The refrigerant pipe 12 is comprised by the tubular member which is hollow inside, and has a role as a cryo coil which cools the cooling plate 13 mentioned later. One end of the refrigerant pipe 12 is connected to the discharge port of the refrigerator 11 and the other end is connected to the inlet port, and is introduced into the vacuum chamber 2. And the refrigerant | coolant discharged from the refrigerator 11 flows from one end side to the other end side, and is comprised so that the refrigerant | coolant may be circulated to the refrigerator 11.

냉매관(12)은, 냉매 유입측이 외측, 송출측이 내측이 되도록 소용돌이형상으로 권회(捲回)되어 있고, 원반형상의 냉각판(13)의 외측 평면에 맞닿아 고정되어 있다. 또한, 냉매관(12)을 고정하는 형태로서는, 이와 같은 소용돌이형상에 한정되지 않고, 나선형상, 지그재그형상 등이어도 된다.The refrigerant pipe 12 is spirally wound so that the refrigerant inflow side is on the outside and the delivery side is on the inside, and is fixed to abut the outer plane of the disk-shaped cooling plate 13. Moreover, the form which fixes the refrigerant pipe 12 is not limited to such a vortex shape, but may be a spiral shape, a zigzag shape, etc. may be sufficient as it.

냉동기(11)는, 냉매를 냉각하는 동시에 이것을 냉매관(12)에 공급하여 순환시키기 위한 장치이다. 본 실시형태의 냉동기(11)는, 냉매관(12)을 크라이오코일로 하는 공지의 냉동장치를 사용하고 있다.The refrigerator 11 is an apparatus for cooling a refrigerant | coolant and supplying it to the refrigerant pipe 12 for circulation. The refrigerator 11 of this embodiment uses the well-known refrigeration apparatus which makes the refrigerant pipe 12 the cryo coil.

구체적으로 설명하면, 냉동기(11)는, 냉매(가스 냉매)를 압축하는 압축기(20)와, 압축기(20)로부터의 냉매를 냉각수와의 열교환에 의해 냉각하는 수냉 콘덴서(22)와, 압축 수냉된 냉매를 팽창시켜서 냉각하는 열교환기(26)와, 냉동기(11)의 토출구측에 설치된 냉각 솔레노이드 밸브(21) 및 해동 솔레노이드 밸브(23)를 구비하고 있다. 열교환기(26)의 내부에는, 도시하지 않는 팽창 밸브가 설치되어 있다.Specifically, the refrigerator 11 includes a compressor 20 for compressing a refrigerant (gas refrigerant), a water cooling condenser 22 for cooling the refrigerant from the compressor 20 by heat exchange with cooling water, and compressed water cooling. And a cooling solenoid valve 21 and a thawing solenoid valve 23 provided on the discharge port side of the refrigerator 11 to expand and cool the refrigerant. An expansion valve (not shown) is provided inside the heat exchanger 26.

그리고, 냉동기(11)에 의해 냉각된 냉매를 냉매관(12)에 흘림으로써, 크라이오코일로서의 냉매관(12)이 냉각된다. 냉매관(12) 내의 냉매는, 진공 챔버(2) 내에서 온도 상승하여 일부 증발하고, 온도가 높은 가스 냉매로서 냉동기(11)로 환류한다. 가스 냉매는, 압축기(20)로 압축되어, 수냉 콘덴서(22)와 열교환기(26)로 재차 냉각됨으로써 저온의 냉매가 되고, 토출구로부터 냉매관(12)으로 재차 송출된다.And the coolant pipe 12 as a cryo coil is cooled by flowing the coolant cooled by the refrigerator 11 to the coolant pipe 12. The refrigerant in the refrigerant pipe 12 rises in temperature in the vacuum chamber 2 to partially evaporate, and is refluxed to the refrigerator 11 as a gas refrigerant having a high temperature. The gas refrigerant is compressed by the compressor 20 and cooled again by the water cooling condenser 22 and the heat exchanger 26 to form a low temperature refrigerant, and is again sent out from the discharge port to the refrigerant pipe 12.

냉동기(11)에는, 냉매관(12)을 순환한 가스 냉매를 유입시키는 유입구가 설치되어 있다. 유입구로부터 유입된 고온의 가스 냉매는, 냉동기(11) 내에서 재차 냉각된다.The refrigerator 11 is provided with an inlet for introducing a gas refrigerant circulated through the refrigerant pipe 12. The high temperature gas refrigerant introduced from the inlet port is cooled again in the refrigerator 11.

또한, 냉각 솔레노이드 밸브(21)를 닫고, 해동 솔레노이드 밸브(23)를 엶으로써, 압축기(20)로 압축되어 비교적 온도가 높은 가스 냉매(이하, 「가열 가스」라 한다.)를, 수냉 콘덴서(22)를 통과시키지 않고 직접 냉매관(12)에 흘림으로써, 크라이오코일의 온도를 실온 정도까지 급속히 높일 수 있다.In addition, by closing the cooling solenoid valve 21 and opening the thawing solenoid valve 23, the gas refrigerant (hereinafter referred to as "heating gas") compressed by the compressor 20 and having a relatively high temperature is a water cooling condenser ( By flowing directly into the refrigerant pipe 12 without passing 22), the temperature of the cryocoil can be rapidly increased to about room temperature.

냉동기(11)의 토출구측에는, 냉각 솔레노이드 밸브(21)와 해동 솔레노이드 밸브(23)가 설치되어 있다. 각 솔레노이드 밸브(21, 23)는 모두 2개의 밸브를 구비하고, 전자 제어에 의해 이것을 전환할 수 있는 밸브이다.On the discharge port side of the refrigerator 11, a cooling solenoid valve 21 and a thawing solenoid valve 23 are provided. Each solenoid valve 21 and 23 is equipped with two valves, and is a valve which can switch this by electronic control.

냉각 솔레노이드 밸브(21)는, 열교환기(26)로부터 냉매관(12)으로 냉매를 공급하는 라인의 도중에 설치되어 있다. 또한, 해동 솔레노이드 밸브(23)는, 상기 라인으로부터 분기되어 압축기(20)의 출력측 라인에 접속되는 분기 라인의 도중에 설치되어 있다.The cooling solenoid valve 21 is provided in the middle of the line for supplying the refrigerant from the heat exchanger 26 to the refrigerant pipe 12. Moreover, the thawing solenoid valve 23 is provided in the middle of the branch line branched from the said line and connected to the output side line of the compressor 20.

냉동기(11)는 3개의 모드를 취할 수 있다. 즉, 솔레노이드 밸브(21, 23)가 모두 닫혀 냉매관(12)에 냉매 및 가열 가스 모두 공급되지 않는 「스탠바이 모드」와, 냉각 솔레노이드 밸브(21)만이 열려 냉매관(12)으로 냉매가 공급되는 「냉각 모드」와, 해동 솔레노이드 밸브(23)만이 열려 냉매관(12)으로 가열 가스가 공급되는 「해동 모드」이다.The freezer 11 can take three modes. That is, both the solenoid valves 21 and 23 are closed, and the "standby mode" in which neither the refrigerant nor the heating gas is supplied to the refrigerant pipe 12, and only the cooling solenoid valve 21 is opened to supply the refrigerant to the refrigerant pipe 12. Only the "cooling mode" and the thawing solenoid valve 23 are open, and the "thawing mode" in which heating gas is supplied to the refrigerant pipe 12.

냉각 개시 전에는, 냉동기(11)의 모드는 「스탠바이 모드」로 되어, 냉각 솔레노이드 밸브(21), 해동 솔레노이드 밸브(23) 모두 닫힌 상태로 되어 있다.Before the start of cooling, the mode of the refrigerator 11 is set to "standby mode", and both the cooling solenoid valve 21 and the thawing solenoid valve 23 are in a closed state.

냉동기(11)에 의해 냉각판(13)을 냉각하는 경우, 냉동기(11)의 모드는 「냉각 모드」로 하여, 냉각 솔레노이드 밸브(21)를 여는 동시에, 해동 솔레노이드 밸브(23)를 닫은 채로 한다. 이것에 의해, 예를 들면 -100℃ 이하로 냉각된 냉매가 냉매관(12)으로 흘러, 냉각판(13)이 -100℃ 이하로 냉각된다.When the cooling plate 13 is cooled by the refrigerator 11, the mode of the refrigerator 11 is set to "cooling mode", the cooling solenoid valve 21 is opened, and the thawing solenoid valve 23 is closed. . As a result, for example, the coolant cooled to -100 ° C or lower flows into the coolant tube 12, and the cooling plate 13 is cooled to -100 ° C or lower.

한편, 이온어시스트 증착장치(1)를 대기로 개방하는 경우, 냉각판(13)의 온도를 0℃ 이상의 실온 정도로 할 필요가 있기 때문에, 냉동기(11)의 모드를 「해동 모드」로 하고, 냉각 솔레노이드 밸브(21)를 닫는 동시에, 해동 솔레노이드 밸브(23)를 연다. 이것에 의해, 가열 가스가 냉매관(12)에 공급되어, 냉각판(13)의 온도가 상승한다.On the other hand, when opening the ion assist vapor deposition apparatus 1 to air | atmosphere, since the temperature of the cooling plate 13 needs to be about 0 degreeC or more, the mode of the refrigerator 11 is made into "thawing mode", and it cools down. The solenoid valve 21 is closed and the thawing solenoid valve 23 is opened. Thereby, heating gas is supplied to the refrigerant pipe 12, and the temperature of the cooling plate 13 rises.

기판(S)의 온도를 측정하기 위한 온도계(25)가 기판(S)에 근접해서 배치되어 있다. 온도계(25)는 열전대 등의 공지의 온도 측정수단을 사용할 수 있다.The thermometer 25 for measuring the temperature of the board | substrate S is arrange | positioned near the board | substrate S. FIG. The thermometer 25 can use well-known temperature measuring means, such as a thermocouple.

그리고, 온도계(25)는 온도 제어수단(24)과 접속되어 있다. 온도 제어수단(24)은, 냉동기(11)의 냉각 솔레노이드 밸브(21)나 해동 솔레노이드 밸브(23)를 개폐 제어하기 위한 전자 밸브와도 접속되어 있어, 각각의 개폐상태를 적절히 변경함으로써 냉각판(13)에 의한 기판(S)의 냉각온도를 조정하고 있다.The thermometer 25 is connected to the temperature control means 24. The temperature control means 24 is also connected to a solenoid valve for controlling the opening and closing of the cooling solenoid valve 21 and the thawing solenoid valve 23 of the refrigerator 11, and by appropriately changing the opening and closing states of the cooling plate ( The cooling temperature of the board | substrate S by 13) is adjusted.

이 구성에 의해, 성막시, 성막조건에 따라 공급 전력을 변화시켜서 온도를 일정하게 유지할 수 있다.With this configuration, the temperature can be kept constant by changing the supply power in accordance with the film formation conditions during the film formation.

냉동기(11)는, 장치의 운전상태에 따라 「스탠바이 모드」, 「냉각 모드」 및 「해동 모드」 중 어느 하나의 모드를 실시 가능하게 되어 있다. 냉각판(13)의 온도는, 냉동기(11)로 되돌아오는 냉매의 온도를 냉동기(11) 내에 설치한 온도계(도시하지 않음)로 검출함으로써 측정할 수 있다. 사전에 설정된 냉각판온도를 토대로 하여, 「냉각 모드」에 있어서의 냉동기의 운전상태를 제어하여, 냉각판(13)의 온도를 제어할 수 있다.The refrigerator 11 can implement any one of a "standby mode", a "cooling mode", and a "thawing mode" according to the operation state of the apparatus. The temperature of the cooling plate 13 can be measured by detecting the temperature of the refrigerant returning to the freezer 11 with a thermometer (not shown) provided in the freezer 11. Based on the cooling plate temperature set previously, the operation state of the refrigerator in a "cooling mode" can be controlled, and the temperature of the cooling plate 13 can be controlled.

근접 냉각면(13a)은 기판(S)에 가까운 위치에 설치되어 있기 때문에, 기판(S) 및 기판홀더(3)로부터의 복사열을 흡수하여 이를 냉각한다. 즉, 온도가 높은 기판(S)이나 기판홀더(3)로부터 복사되는 열량은, 온도가 낮은 근접 냉각면(13a)으로부터 복사되는 열량보다도 크기 때문에, 기판(S)이나 기판홀더(3)로부터 근접 냉각면(13a)으로 열이 이동함으로써 방사 냉각이 일어나, 기판(S)과 기판홀더(3)가 냉각된다.Since the near cooling surface 13a is provided at a position close to the substrate S, it absorbs the radiant heat from the substrate S and the substrate holder 3 and cools it. That is, since the amount of heat radiated from the substrate S and the substrate holder 3 having a high temperature is larger than the amount of heat radiated from the near-cooling surface 13a having a low temperature, the heat from the substrate S and the substrate holder 3 is closer. Radiation cooling takes place as the heat moves to the cooling surface 13a, whereby the substrate S and the substrate holder 3 are cooled.

이와 같은 구성을 구비함으로써, 냉각판(13)은, 기판홀더(3)의 상측으로부터 기판(S)을 냉각하는 것이 가능해져 있다. 이 때문에, 기판(S)의 온도 상승을 억제하여, 성막시, 목적하는 기판온도를 유지하는 것이 가능해진다. 또한, 성막시에 기판온도가 상승해도, 기판(S)이 냉각되어 있기 때문에, 냉각시간을 효과적으로 단축할 수 있다.By providing such a structure, the cooling plate 13 becomes possible to cool the board | substrate S from the upper side of the board | substrate holder 3. As shown in FIG. For this reason, it becomes possible to suppress the temperature rise of the board | substrate S, and to maintain the target board | substrate temperature at the time of film-forming. In addition, even when the substrate temperature rises during film formation, the substrate S is cooled, so that the cooling time can be shortened effectively.

또한, 기판(S)은 취부부재(3b)에 올려놓여 기판홀더(3)에 취부되어 있기 때문에, 기판(S)의 상하면이 외부로 노출되어, 기판(S)의 노출면과 근접 냉각면(13a) 사이를 차폐하는 것이 아무것도 없는 상태로 되어 있다. 이 때문에, 기판(S)으로부터 근접 냉각면(13a)으로 복사열이 원활하게 이동하여, 기판(S)을 효율적으로 냉각하는 것이 가능해져 있다.Moreover, since the board | substrate S is mounted on the mounting member 3b and is attached to the board | substrate holder 3, the upper and lower surfaces of the board | substrate S are exposed to the outside, and the exposed surface of the board | substrate S and the near cooling surface ( 13a) There is nothing which shields between. For this reason, radiant heat moves smoothly from the board | substrate S to the proximity cooling surface 13a, and it becomes possible to cool the board | substrate S efficiently.

또한, 기판(S)을 균일하게 냉각하기 위해, 기판(S)의 표면 전체를 기판홀더(3)와 거의 동일한 재료로 형성된 피복부재로 덮어도 된다. 이 경우, 피복부재와 기판홀더(3)가 거의 동일한 열복사율이고, 또한, 기판(S)과 피복부재 각각의 열용량을 더한 합계의 열용량이 기판홀더(3)의 열용량과 거의 동일한 것이 바람직하다.In addition, in order to cool the board | substrate S uniformly, you may cover the whole surface of the board | substrate S with the coating member formed from substantially the same material as the board | substrate holder 3. As shown in FIG. In this case, it is preferable that the covering member and the substrate holder 3 have almost the same heat radiation rate, and that the total heat capacity of the sum of the heat capacities of the substrate S and the covering member is approximately the same as that of the substrate holder 3.

다음으로, 도 1의 진공 챔버(2) 내에서의 열의 이동에 대해 설명한다.Next, the movement of heat in the vacuum chamber 2 of FIG. 1 is demonstrated.

냉각판(13)과 기판홀더(3)는 근접하여 설치되어 있기 때문에, 실질적으로 평행 평판으로 생각해도 된다. 평행 평판의 단위면적당 복사열에 의한 열전달은, 이하의 식 3으로 표시된다.Since the cooling plate 13 and the substrate holder 3 are provided in close proximity, the cooling plate 13 and the substrate holder 3 may be regarded as substantially parallel flat plates. Heat transfer by radiant heat per unit area of a parallel plate is represented by the following formula | equation (3).

Q=εsσTs 4-εcσTc 4…(식 3)Q = εsσT s 4 −εcσT c 4 . (Equation 3)

여기서, Q는 열량, εs는 기판(S)의 열복사율, εc는 냉각판(13)의 열복사율, σ는 스테판·볼츠만 상수, Ts는 기판(S)의 절대온도[K], Tc는 냉각판(13)의 절대온도[K]이다.Where Q is the heat, εs is the thermal radiation rate of the substrate S, εc is the thermal radiation rate of the cooling plate 13, σ is the Stefan-Boltzmann constant, Ts is the absolute temperature [K] of the substrate S, and Tc is cooling It is the absolute temperature [K] of the plate 13.

εs와 εc는 동일한 오더이므로, Ts에 비해 Tc가 충분히 낮으면, 열은 기판(S)에서 냉각판(13)으로 일방적으로 흐른다. 이 효과는, 예를 들면 Ts가 100℃인 경우는, 냉각판(13)의 편면 1 ㎡당 1 kW 전후의 냉각효과로, 냉각판(13)이 있는 경우는 없는 경우와 비교하여 기판(S)의 온도를 30℃ 이상 낮게 할 수 있다. 냉각판(13)은, 상하 양면에서 열을 흡수하기 때문에, 냉각판(13)의 냉각능력으로서는 2 kW 정도 되면 되게 된다.Since εs and εc are the same order, if Tc is sufficiently low compared to Ts, heat flows unilaterally from the substrate S to the cooling plate 13. This effect is, for example, when Ts is 100 ° C., the cooling effect is about 1 kW per 1 m 2 of one side of the cooling plate 13, and the substrate S is compared with the case where there is no cooling plate 13. The temperature of) can be lowered by 30 ° C or more. Since the cooling plate 13 absorbs heat from both the upper and lower sides, the cooling plate 13 may have a cooling capacity of about 2 kW.

증발원(6)은 1~3 kW, 이온원(7)은 0.5~1.5 kW의 열원이 되기 때문에, 냉각판(13)(도 2의 상부 냉각판(43)) 만으로 냉각 효과가 부족한 경우는, 도 2에 나타내는 다른 실시형태와 같이 바닥부 냉각판(44)이나 측부 냉각판(45)을 설치함으로써, 기판(S)의 온도를 한층 효과적으로 저하시킬 수 있다.Since the evaporation source 6 becomes 1 to 3 kW and the ion source 7 becomes a heat source of 0.5 to 1.5 kW, when the cooling effect is insufficient only by the cooling plate 13 (the upper cooling plate 43 of FIG. 2), By providing the bottom cooling plate 44 and the side cooling plate 45 like other embodiment shown in FIG. 2, the temperature of the board | substrate S can be reduced more effectively.

다음으로, 도 2를 참조하여 본 발명의 다른 실시형태의 박막 형성장치에 대해 설명한다. 도 2는, 본 발명의 다른 실시형태의 박막 형성장치(1)의 설명도이다.Next, with reference to FIG. 2, the thin film forming apparatus of other embodiment of this invention is demonstrated. 2 is an explanatory diagram of a thin film forming apparatus 1 of another embodiment of the present invention.

본 실시형태의 박막 형성장치(이온어시스트 증착장치)(1)는, 기판홀더(3)의 상면측에 설치된 냉각판(상부 냉각판(43)) 외에, 바닥부 냉각판(44)과 측부 냉각판(45)을 구비하고, 기판홀더(3)의 주위 전체를 냉각판으로 둘러싸고 있는 점을 특징으로 하고 있다.The thin film forming apparatus (ion assist deposition apparatus) 1 of the present embodiment has a bottom cooling plate 44 and side cooling, in addition to a cooling plate (upper cooling plate 43) provided on the upper surface side of the substrate holder 3. The board 45 is provided, and the board | substrate 3 is characterized by surrounding the whole periphery of the board | substrate with a cooling plate.

진공 챔버(2)의 내부에는, 기판홀더(3)를 사이에 끼워 증발원(6)의 반대측에 배치되어 기판홀더(3)에 근접하여 배치되는 상부 냉각판(43)과, 진공 챔버(2)의 바닥부에 배치된 바닥부 냉각판(44)과, 진공 챔버(2)의 내측면을 따라 배치된 측부 냉각판(45)을 주요 구성요소로 하고 있다.Inside the vacuum chamber 2, an upper cooling plate 43 disposed on the opposite side of the evaporation source 6 with the substrate holder 3 interposed therebetween and disposed near the substrate holder 3, and the vacuum chamber 2. The main components are the bottom part cooling plate 44 arrange | positioned at the bottom part of the side, and the side part cooling plate 45 arrange | positioned along the inner surface of the vacuum chamber 2 as a main component.

이 중, 상부 냉각판(43)은, 제1 실시형태의 냉각판(13)과 동일한 구성이기 때문에, 설명을 생략한다. 즉, 상부 냉각판(43)은, 본 발명의 냉각수단의 일부를 구성하고, 기판홀더(3)측 면이 근접 냉각면(43a)을 구성한다.Among these, since the upper cooling plate 43 is the same structure as the cooling plate 13 of 1st Embodiment, description is abbreviate | omitted. That is, the upper cooling plate 43 constitutes a part of the cooling means of the present invention, and the side surface of the substrate holder 3 forms the proximity cooling surface 43a.

바닥부 냉각판(44)은, 본 발명의 냉각수단의 일부를 구성하고, 기판홀더(3)측 면이 증발원측 냉각면(44a)을 구성하고 있다. 또한, 측부 냉각판(45)은, 본 발명의 냉각수단의 일부를 구성하고, 기판홀더(3)측 면이 측벽측 냉각면(45a)을 구성하고 있다. 또한, 냉동기(11), 냉매관(12)은, 본 발명의 냉각수단에 상당한다.The bottom cooling plate 44 constitutes part of the cooling means of the present invention, and the substrate holder 3 side surface constitutes the evaporation source side cooling surface 44a. The side cooling plate 45 constitutes a part of the cooling means of the present invention, and the substrate holder 3 side surface constitutes the side wall side cooling surface 45a. In addition, the refrigerator 11 and the refrigerant pipe 12 correspond to the cooling means of this invention.

바닥부 냉각판(44)에는, 증발원(6)을 관통시키기 위한 개구(44b)(증발원 관통 개구)와, 이온원(7)을 관통시키기 위한 개구(44c)(이온원 관통 개구)가 형성되어 있다. 증발원(6)은 개구(44b)를, 이온원(7)은 개구(44c)를 통해, 각각의 상부측이 냉각판(13)에 의해 둘러싸인 영역 내에 위치하고 있다. 이와 같이, 바닥부 냉각판(44)은, 개구(44b, 44c)를 구비함으로써, 증발원(6)이나 이온원(7)으로부터 기판(S)으로 공급되는 증착물질(P)이나 이온 빔을 방해하지 않는 형상으로 되어 있다.An opening 44b (evaporation source through opening) for penetrating the evaporation source 6 and an opening 44c (ion source through opening) for penetrating the ion source 7 are formed in the bottom cooling plate 44. have. The evaporation source 6 is located in the area surrounded by the cooling plate 13 at each upper side through the opening 44b and the ion source 7 through the opening 44c. As described above, the bottom cooling plate 44 includes openings 44b and 44c, thereby obstructing the deposition material P or the ion beam supplied from the evaporation source 6 or the ion source 7 to the substrate S. It does not have a shape.

측부 냉각판(45)은, 진공 챔버(2)의 측부 내벽면에 착탈 자유자재로 취부되어 있다. 측부 냉각판(45)은, 방착판으로서의 기능을 겸하고 있다. 즉, 측부 냉각판(45)은, 증발원(6)으로부터의 증착물질(P)이 진공 챔버(2)의 측부 내벽면에 부착되는 것을 방지하는 부재로서의 기능을 가지고 있다.The side cooling plate 45 is detachably attached to the side inner wall surface of the vacuum chamber 2. The side cooling plate 45 also serves as a protective plate. That is, the side cooling plate 45 has a function as a member which prevents the deposition material P from the evaporation source 6 from adhering to the side inner wall surface of the vacuum chamber 2.

그리고, 측부 냉각판(45)에 증착물질(P)이 부착되어 진공 챔버(2) 내가 오염되는 상황이 되면, 측부 냉각판(45)을 진공 챔버(2)로부터 떼어내, 샌드블라스트 등에 의해 표면을 연마함으로써 증착물질(P)을 제거하는 것이 가능해진다. 이것에 의해, 진공 챔버(2) 내를 깨끗한 상태로 할 수 있다.When the vapor deposition material P adheres to the side cooling plate 45 and the vacuum chamber 2 is contaminated, the side cooling plate 45 is removed from the vacuum chamber 2 and the surface is sandblasted or the like. It is possible to remove the deposition material P by polishing the. Thereby, the inside of the vacuum chamber 2 can be made into the clean state.

또한, 바닥부 냉각판(44)도, 측부 냉각판(45)과 마찬가지로, 착탈 자유자재이고 방착판으로서의 기능을 겸비하고 있다.In addition, like the side cooling plate 45, the bottom cooling plate 44 also has a function of attaching and detaching and having a function as an anti-deposition plate.

상부 냉각판(43), 바닥부 냉각판(44), 측부 냉각판(45)의 진공 챔버(2) 벽면측에는, 냉매관(46)이 맞닿아 있다. 냉매관(46)은, 제1 실시형태의 냉매관(12)과 마찬가지로, 내부에 냉매를 흘리는 것이 가능한 관형상 부재이다.The coolant pipe 46 abuts on the wall surface side of the vacuum chamber 2 of the upper cooling plate 43, the bottom cooling plate 44, and the side cooling plate 45. The coolant pipe 46 is a tubular member capable of flowing a coolant therein, similarly to the coolant pipe 12 of the first embodiment.

냉매관(46)은, 상부 냉각판(43)의 상측 평면에서 소용돌이형상으로 권회하고, 다음으로 측부 냉각판(45)의 외주면을 나선형상으로 주회(周回)하여, 바닥부 냉각판(44)의 하측 평면에서 소용돌이형상으로 권회하고 있다. 냉동기(11)의 토출구측은 상부 냉각판(43)의 일단에 접속되고, 유입구측은 바닥부 냉각판(44)의 일단에 고정되어 있다. 이 때문에, 냉동기(11)로부터 공급되는 냉매는, 상부 냉각판(43), 측부 냉각판(45), 바닥부 냉각판(44)을 순차 순환하고, 재차 냉동기(11)로 환류한다.The coolant pipe 46 is spirally wound in the upper plane of the upper cooling plate 43, and then the outer peripheral surface of the side cooling plate 45 is spirally wound to form a bottom cooling plate 44. It is wound in a spiral from the lower plane of the plane. The discharge port side of the refrigerator 11 is connected to one end of the upper cooling plate 43, and the inlet port side is fixed to one end of the bottom cooling plate 44. For this reason, the refrigerant supplied from the refrigerator 11 sequentially circulates through the upper cooling plate 43, the side cooling plate 45, and the bottom cooling plate 44, and returns to the refrigerator 11 again.

본 실시형태에서는, 상부 냉각판(43), 바닥부 냉각판(44), 측부 냉각판(45)이 기판홀더(3)의 주위 전체를 둘러싸는 구성으로 되어 있다. 즉, 바닥부 냉각판(44) 및 측부 냉각판(45)에 의해 증발원(6)이나 이온원(7)의 열이 흡수되고, 더 나아가서는 기판홀더(3)로부터의 복사열도 흡수되기 때문에, 기판(S)의 위쪽에만 냉각판(13)을 설치한 상기 실시형태와 비교하여, 한층 확실히 기판(S)을 냉각할 수 있다.In the present embodiment, the upper cooling plate 43, the bottom cooling plate 44, and the side cooling plate 45 are configured to surround the entire circumference of the substrate holder 3. That is, since the heat from the evaporation source 6 and the ion source 7 is absorbed by the bottom cooling plate 44 and the side cooling plate 45, and the radiant heat from the substrate holder 3 is also absorbed, Compared with the above embodiment in which the cooling plate 13 is provided only above the substrate S, the substrate S can be cooled more reliably.

바닥부 냉각판(44)과 측부 냉각판(45)은, 모두 본 발명의 임의적 구성요소이다. 이들 바닥부 냉각판(44), 측부 냉각판(45)은, 기판(S)의 내열온도나 성막조건(전자총이나 이온원(7)으로의 입력파워조건, 성막시간 등)에 따라, 특별한 냉매를 사용하지 않고, 단순히 물을 순환시켜서 수냉에 의해 냉각하도록 해도 된다. 또한, 상부 냉각판(43)만으로 기판(S)을 충분히 냉각할 수 있는 경우는, 이들의 바닥부 냉각판(44), 측부 냉각판(45)에 의한 냉각을 행하지 않아도 된다.The bottom cooling plate 44 and the side cooling plate 45 are both optional components of the present invention. The bottom cooling plate 44 and the side cooling plate 45 have a special refrigerant depending on the heat resistance temperature of the substrate S and the deposition conditions (input power condition to the electron gun or the ion source 7, the deposition time, etc.). The water may be simply cooled by circulating water without cooling. In addition, when the board | substrate S can fully be cooled only by the upper cooling plate 43, it is not necessary to perform cooling by these bottom cooling plate 44 and the side cooling plate 45. FIG.

또한, 본 실시형태에서는, 상부 냉각판(43), 바닥부 냉각판(44), 측부 냉각판(45)을 냉각하는 냉동기(11)는 공통의 장치이나, 각 냉각판(43~45)을 냉각하기 위한 개별의 냉동기를 설치하도록 해도 된다.In addition, in this embodiment, the refrigerator 11 which cools the upper side cooling plate 43, the bottom side cooling plate 44, and the side side cooling plate 45 is a common apparatus, but each cooling plate 43-45 is used. You may provide an individual refrigerator for cooling.

다음으로, 도 3을 사용해서 본 발명의 일 실시형태의 반도체 발광소자 기판의 구성을 설명한다. 도 3은, 본 발명의 일 실시형태의 반도체 발광소자 기판의 개략 단면도이다.Next, the structure of the semiconductor light emitting element substrate of one Embodiment of this invention is demonstrated using FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor light emitting element substrate of one embodiment of the present invention.

일반적으로 반도체 발광소자는, 도 3과 같이, 사파이어 등에 의해 구성되는 기판(S) 상에, 버퍼층(100), n형 GaN층(110), 발광층(120), p형 GaN층(130)이 순서대로 적층된다. 그리고, n형 GaN층(110)의 일부는 에칭에 의해 계단형상으로 제거되고, 이 제거된 부분에 n 전극(210)이 형성되어 있다. 또한, p 전극(230)은 p형 GaN층(130) 상에 형성된다.In general, as shown in FIG. 3, in the semiconductor light emitting device, the buffer layer 100, the n-type GaN layer 110, the light-emitting layer 120, and the p-type GaN layer 130 are formed on a substrate S made of sapphire or the like. Are stacked in order. A portion of the n-type GaN layer 110 is removed in a step shape by etching, and an n electrode 210 is formed on the removed portion. In addition, the p electrode 230 is formed on the p-type GaN layer 130.

한편, 기판(S)에 있어서, 발광층(120)을 포함하는 각 층이 설치된 면과는 반대측 면 상에, 증반사층에 상당하는 각 유전체층(H, L) 및 반사층(R)이 설치된다.On the other hand, in the board | substrate S, each dielectric layer H and L and the reflection layer R correspond to a thickened reflection layer are provided on the surface on the opposite side to the surface in which each layer containing the light emitting layer 120 was provided.

이하, 본 발명의 실시형태의 반도체 발광소자 기판의 기판(S)에 있어서, 반사층(R)측에 관해 설명한다.Hereinafter, the reflection layer R side in the substrate S of the semiconductor light emitting element substrate of the embodiment of the present invention will be described.

각 유전체층(H, L)은 기판(S) 상에 고굴절률 유전체층(H)과 저굴절률 유전체층(L)이 번갈아 적층된다. 도 3에서는, 기판(S) 상에 고굴절률 유전체층(H)으로부터 순서대로, 각 유전체층(H, L)이 합계 4층 적층된 구성을 도시하고 있으나, 각 층은 몇 층 설치되어 있어도 되고, 굴절률이 상대적으로 높은 물질, 낮은 물질로 되는 막을 번갈아 조합한 구성이면 된다.Each of the dielectric layers H and L is alternately stacked on the substrate S with a high refractive index dielectric layer H and a low refractive index dielectric layer L. As shown in FIG. In FIG. 3, although the structure which laminated | stacked four dielectric layers H and L in total was shown in order from the high refractive index dielectric layer H on the board | substrate S, how many layers each layer may be provided and the refractive index What is necessary is just the structure which combined the film which becomes this relatively high substance and low substance alternately.

고굴절률 유전체층(H)을 형성하는 물질로서, 예를 들면, 티탄 산화물(TiO2, 굴절률은 2.52), 지르코늄 산화물(ZrO2, 굴절률은 2.4), 탄탈 산화물(Ta2O5, 굴절률은 2.16), 니오브 산화물(Nb2O5, 굴절률은 2.33)을 들 수 있다. 또한, 저굴절률 유전체층(L)을 형성하는 물질로서, 예를 들면, 알루미늄 산화물(Al2O3, 굴절률은 1.76), 규소 산화물(SiO2, 굴절률은 1.45), 플루오르화 마그네슘(MgF2, 굴절률은 1.37)을 들 수 있다.As a material forming the high refractive index dielectric layer (H), for example, titanium oxide (TiO 2 , refractive index is 2.52), zirconium oxide (ZrO 2 , refractive index is 2.4), tantalum oxide (Ta 2 O 5 , refractive index is 2.16) , Niobium oxide (Nb 2 O 5 , refractive index is 2.33). Further, as a material for forming the low refractive index dielectric layer L, for example, aluminum oxide (Al 2 O 3 , refractive index is 1.76), silicon oxide (SiO 2 , refractive index is 1.45), magnesium fluoride (MgF 2 , refractive index) Is 1.37).

상기 구성의 각 유전체층(H, L)이 형성된 후, 반사층(R)이 형성된다. 반사층(R)은 반사율이 높은 금속에 의해 형성되고, 예를 들면, 알루미늄(Al), 은(Ag) 등이 사용된다. 이 반사층(R)의 재료로서 Al을 사용할 때에는, 성막시의 기판온도, 진공 챔버(2) 내의 압력이 반사율에 크게 관계한다.After each of the dielectric layers H and L of the above configuration is formed, the reflective layer R is formed. The reflective layer R is formed of a metal having high reflectance, for example, aluminum (Al), silver (Ag), or the like is used. When Al is used as the material of the reflective layer R, the substrate temperature at the time of film formation and the pressure in the vacuum chamber 2 are largely related to the reflectance.

그리고, 이들 각 유전체층(H, L) 및 반사층(R)은, 상기의 박막 형성장치(1)를 사용해서, 각종 재료를 증착시킴으로써 형성된다. 또한, 각 막두께는 목적하는 반사율에 따라 적절히 설계된다. 또한, 각 유전체층(H, L)을 형성할 때에는, 진공 챔버(2) 내의 압력을 1×10-3 Pa 이하, 보다 바람직하게는 1×10-4~1×10-3 Pa 정도로 한 후에 각 유전체층(H, L)을 성막한다. 각 유전체층(H, L)을 성막할 때, 1×10-3 Pa보다도 높은 압력하에서 성막하면, 양호한 막질의 각 유전체층(H, L)을 얻는 것이 어렵다. 또한 이때, 기판(S)의 온도는 100~120℃, 바람직하게는 110℃ 정도로 하면, 각 유전체층(H, L)의 충전밀도가 높아지기 때문에 바람직하다.Each of these dielectric layers H, L and reflective layer R is formed by depositing various materials using the thin film forming apparatus 1 described above. In addition, each film thickness is suitably designed according to the desired reflectance. In addition, when forming each dielectric layer H and L, after setting the pressure in the vacuum chamber 2 to 1x10 <-3> Pa or less, More preferably, it is about 1x10 <-4> -1 * 10 <-3> Pa, Dielectric layers H and L are formed. When forming the dielectric layers H and L, when the films are formed under a pressure higher than 1 × 10 −3 Pa, it is difficult to obtain the dielectric layers H and L of good film quality. At this time, the temperature of the substrate S is preferably 100 to 120 ° C, preferably about 110 ° C, because the packing density of each dielectric layer H, L is high.

각 유전체층(H, L) 상에, Al을 사용해서 반사층(R)을 형성할 때에는, 기판온도가 50℃ 이하, 또한 진공 챔버(2) 내의 압력을 3×10-4 Pa 이하로 해서 성막한다. 이와 같이, Al을 사용해서 반사층(R)을 성막할 때, 기판(S)의 온도가 실온(25℃) 정도에서부터 70℃, 보다 바람직하게는 25℃~50℃로 하면, 양호한 반사율의 반사층(R)을 얻을 수 있다. 또한, 반사층(R)을 성막할 때, 기판(S)이 배설되는 진공 챔버(2) 내의 압력이 1×10-4 Pa~3×10-4 Pa 정도로 하면, 양호한 반사율의 반사층(R)을 얻을 수 있다.When forming the reflective layer R using Al on each dielectric layer H and L, the film is formed with a substrate temperature of 50 ° C. or lower and a pressure in the vacuum chamber 2 of 3 × 10 −4 Pa or lower. . Thus, when forming the reflective layer R using Al, when the temperature of the board | substrate S is 70 degreeC from about room temperature (25 degreeC), more preferably 25 degreeC-50 degreeC, the reflective layer of favorable reflectivity ( R) can be obtained. In addition, when forming the reflective layer R, when the pressure in the vacuum chamber 2 in which the board | substrate S is arrange | positioned is about 1 * 10 <-4> Pa-3 * 10 <-4> Pa, the reflective layer R of favorable reflectance will be made You can get it.

한편, 기판온도가 70℃보다도 높은 경우나, 내압이 3×10-4 Pa 보다도 높은 경우에는, 양호한 반사율의 반사층(R)을 얻는 것이 어렵다.On the other hand, when the substrate temperature is higher than 70 ° C. or when the breakdown voltage is higher than 3 × 10 −4 Pa, it is difficult to obtain the reflective layer R having a good reflectance.

또한, 도 3에서는 기판(S) 상에, 버퍼층(100), n형 GaN층(110), 발광층(120), p형 GaN층(130)이 순서대로 적층되고, 이들 반도체층과 반대측에 반사층(R)을 형성한 예를 나타내었으나, 반도체층의 구성은 이것에 한정되지 않는다. 반도체 발광소자로서 기능하는 구성이라면, 기타 재료로 되는 반도체층이, 도 3과는 상이한 구성으로 설치되어 있어도 되는 것은 물론이다.In FIG. 3, the buffer layer 100, the n-type GaN layer 110, the light emitting layer 120, and the p-type GaN layer 130 are sequentially stacked on the substrate S, and the reflective layer is opposite to these semiconductor layers. Although the example which formed (R) was shown, the structure of a semiconductor layer is not limited to this. It goes without saying that a semiconductor layer made of another material may be provided in a configuration different from that of FIG. 3 as long as it is a configuration that functions as a semiconductor light emitting element.

다음으로, 본 실시형태의 박막 형성장치(1)를 사용해서 상기 구성의 각 유전체층(H, L) 및 반사층(R)을 성막하는 성막 프로세스에 대해, 도 4 및 도 5를 사용해서 설명한다. 또한, 도 4 및 도 5에서는 각 공정의 순서가 상이한 부분이 있으나, 각 유전체층(H, L)의 재료, 막두께 등에 의존하여 적절히 선택된다.Next, a film formation process for forming each of the dielectric layers H and L and the reflective layer R having the above structure using the thin film forming apparatus 1 of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 4 and 5. In addition, although the order of each process differs in FIG.4 and FIG.5, it selects suitably according to the material, film thickness, etc. of each dielectric layer (H, L).

먼저, 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시형태의 반도체 발광소자 기판의 제조공정에 대해 설명한다. 도 4는, 본 발명의 일 실시형태의 반도체 발광소자 기판의 제조공정의 흐름도이다.First, the manufacturing process of the semiconductor light emitting element substrate of one Embodiment of this invention is demonstrated with reference to FIG. 4 is a flowchart of a manufacturing process of the semiconductor light emitting element substrate according to the embodiment of the present invention.

본 제조공정에서는, 먼저, 기판(S)(도 3 참조)을, 반사층(R)이 형성되는 면을 아래로 향하게 하여 기판홀더(3)에 세팅하고, 진공 챔버(2)의 문을 닫는다(기판 보유·유지공정(S1)). 다음으로, 진공 밸브(31)를 열어, 진공 챔버(2)의 진공 배기를 행한다(진공 배기공정(S2)). 또한, 이 조작은 압력 제어수단(34)에 의해 행해져도 된다.In this manufacturing process, first, the board | substrate S (refer FIG. 3) is set to the board | substrate holder 3 with the surface in which the reflective layer R is formed facing down, and the door of the vacuum chamber 2 is closed ( Substrate holding and holding step (S1)). Next, the vacuum valve 31 is opened to perform vacuum evacuation of the vacuum chamber 2 (vacuum evacuation step S2). In addition, this operation may be performed by the pressure control means 34.

기판 보유·유지공정(S1)에서는, 기판(S)을, 반사층(R)이 성막되는 면을 증발원(6)측으로 향하게 하여 기판홀더(3)에 세팅한다. 보다 상세하게는, 버퍼층(100), n형 GaN층(110), 발광층(120), p형 GaN층(130)이 순서대로 적층되고, 각 전극(210, 230)이 형성된 기판(S)(도 3 참조)을, 각 반도체층이 형성되어 있지 않은 면을 아래로 향하게 하여 기판홀더(3)에 세팅한다.In the board | substrate holding and holding process S1, the board | substrate S is set to the board | substrate holder 3 facing the surface on which the reflective layer R is formed to the evaporation source 6 side. More specifically, the buffer layer 100, the n-type GaN layer 110, the light emitting layer 120, and the p-type GaN layer 130 are stacked in this order, and the substrate S on which the electrodes 210 and 230 are formed ( 3) is set in the substrate holder 3 with the surface on which each semiconductor layer is not formed facing down.

또한, 각 반도체층의 성막에 관해, 기판 보유·유지공정(S1) 전에 각 반도체층을 기판(S)의 한쪽 면 상에 형성하는 공정을 구비하거나, 또는 반사층 형성공정(S10) 후에 각 반도체층을 형성하는 공정을 구비하고 있어도 된다. 단, 일반적으로, GaN계 화합물에 의해 구성되는 각 반도체층의 성막은 과혹한 조건을 필요로 하기 때문에, 사전에 기판(S) 상에 각 반도체층을 형성한 후, 각 반도체층의 이면에 각 유전체층(H, L) 및 반사층(R)을 형성하는 공정을 행하는 것이 바람직하다.Moreover, regarding the film-forming of each semiconductor layer, the process of forming each semiconductor layer on one surface of the board | substrate S before the board | substrate holding | maintenance process S1 is provided, or each semiconductor layer after the reflective layer formation process S10. You may be provided with the process of forming the structure. However, in general, film formation of each semiconductor layer made of a GaN-based compound requires excessive conditions, so that after forming each semiconductor layer on the substrate S in advance, each semiconductor layer is formed on the back surface of each semiconductor layer. It is preferable to perform the steps of forming the dielectric layers H and L and the reflective layer R. FIG.

진공 챔버(2) 내를 감압상태로 한 후, 기판(S)이 설정온도(본 실시형태에서는 110℃)가 되도록 가열수단(8)에 의한 가열이 개시되고, 온도 제어수단(24)에 의해 기판(S)의 온도가 설정온도가 되도록 조정된다(기판 가열공정(S3)). 이때, 가열수단(8)도 또한, 온도 제어수단(24)에 접속되어 있으면 바람직하다. 또한, 유전체층 형성공정(S7)이 개시될 때까지, 기판(S)의 온도가 설정온도가 되도록 제어되어 있으면 된다.After setting the inside of the vacuum chamber 2 to a reduced pressure state, heating by the heating means 8 is started so that the board | substrate S may be set temperature (110 degreeC in this embodiment), and the temperature control means 24 The temperature of the substrate S is adjusted to be the set temperature (substrate heating step S3). At this time, it is preferable that the heating means 8 is also connected to the temperature control means 24. The substrate S may be controlled so that the temperature of the substrate S becomes the set temperature until the dielectric layer forming step S7 is started.

이와 같이, 기판(S)을 가열해서 일정 온도로 유지한 상태에서 성막을 행하면, 기판(S) 상에 형성되는 막에 관해, 충전밀도가 높아지기 때문에 바람직하다.Thus, when film-forming is performed in the state which heated the board | substrate S and hold | maintained at fixed temperature, since the packing density becomes high about the film formed on the board | substrate S, it is preferable.

그 후, 진공 챔버(2) 내의 압력이 압력계(32)에 의해 계측, 표시되어, 압력 제어수단(34)에 있어서 1×10-3 Pa 이하가 되었는지 판단된다(제1 판단공정(S4)).Then, the pressure in the vacuum chamber 2 was measured and displayed by the pressure gauge 32, and it is judged whether the pressure control means 34 became 1x10 <-3> Pa or less (1st determination process S4). .

제1 판단공정(S4)에 있어서, 진공 챔버(2) 내의 압력이 1×10-3 Pa 이하에 도달되지 않은 경우(제1 판단공정(S4): No)는, 진공 밸브(31)는 계속해서 열린 상태로 유지되어, 진공 펌프(33)에 의해 배기가 계속된다.In the first judging step S4, when the pressure in the vacuum chamber 2 does not reach 1 × 10 −3 Pa or less (first judging step S4: No), the vacuum valve 31 continues. It is maintained in the open state, and exhaust is continued by the vacuum pump 33.

한편, 진공 챔버(2) 내의 압력이 1×10-3 Pa 이하에 도달한 경우(제1 판단공정(S4): Yes)는, 압력 제어수단(34)에 의해 진공 밸브(31)가 적절히 개폐되고, 진공 펌프(33)에 의한 배기량이 제어되어, 진공 챔버(2) 내가 1×10-3 Pa 이하로 유지된다. 또한, 진공 챔버(2) 내가 소정 압력에 도달한 경우(제1 판단공정(S4): Yes)여도, 진공 밸브(31) 및 도시하지 않는 MV(미니어쳐 밸브)가 열린 상태로 유지되어, 진공 배기가 계속되고 있으면 바람직하다.On the other hand, when the pressure in the vacuum chamber 2 reaches 1x10 <-3> Pa or less (1st judgment process S4: Yes), the vacuum valve 31 will be opened and closed appropriately by the pressure control means 34. In addition, the displacement by the vacuum pump 33 is controlled, and the inside of the vacuum chamber 2 is maintained at 1x10 <-3> Pa or less. In addition, even when the vacuum chamber 2 reaches a predetermined pressure (first determination step S4: Yes), the vacuum valve 31 and the MV (miniature valve) (not shown) are kept open and evacuated. It is preferable if is continued.

진공 챔버(2) 내가 1×10-3 Pa 이하로 유지된 후, 기판(S)을 보유·유지한 기판홀더(기판 보유·유지수단)(3)가 회전하고(기판 보유·유지수단 회전공정(S5)), 기판(S)에 대해 이온원(7)으로부터 이온 빔이 조사된다. 기판(S)에 이온 빔을 조사함으로써, 기판(S)의 표면에 부착된 오염물질, 특히 탄화수소계의 중합물 등을 효과적으로 제거할 수 있다(기판 세정공정(S6)). 또한, 기판 보유·유지수단 회전공정(S5)은 반드시 이 순서대로 행해질 필요는 없고, 적절히 다른 공정의 전후에 마련된다.After the inside of the vacuum chamber 2 is maintained at 1 × 10 -3 Pa or less, the substrate holder (substrate holding / holding means) 3 holding and holding the substrate S rotates (substrate holding / holding means rotating step). (S5)), the ion beam is irradiated to the substrate S from the ion source 7. By irradiating the ion beam to the substrate S, contaminants adhering to the surface of the substrate S, in particular, hydrocarbon-based polymers and the like can be effectively removed (substrate cleaning step S6). In addition, the board | substrate holding | maintenance means rotation process S5 does not necessarily need to be performed in this order, but is provided before and after another process suitably.

기판(S)의 표면을 세정한 후, 상기 구성의 각 유전체층(H, L)을 증착에 의해 성막한다(유전체층 형성공정(S7)). 유전체층 형성공정(S7)에서는, 고굴절률 물질(예를 들면, Ta2O5, TiO2 등)이나 저굴절률 물질(예를 들면, SiO2 등)을 방출하는 증발원(6)의 근방에 설치된 셔터(도시하지 않음)의 개폐를 제어하여, 고굴절률 물질과 저굴절률 물질을 번갈아 기판(S)을 향해 방출한다.After cleaning the surface of the substrate S, the dielectric layers H and L having the above structure are formed by vapor deposition (dielectric layer forming step S7). In the dielectric layer forming step S7, a shutter provided near the evaporation source 6 that emits a high refractive index material (for example, Ta 2 O 5 , TiO 2, etc.) or a low refractive index material (for example, SiO 2, etc.). By controlling the opening and closing of (not shown), the high refractive index material and the low refractive index material are alternately discharged toward the substrate S.

이들의 증착물질(P)을 방출하는 동안, 이온원(7)으로부터 이온(예를 들면, O2 +나 Ar+)을 기판(S)에 충돌시킴으로써, 기판(S)에 부착된 각 유전체층(H, L)의 표면을 평활화하는 동시에 치밀화한다. 이 조작을 소정 횟수 반복함으로써 다층막을 형성한다.During the release of these deposition materials P, each dielectric layer adhered to the substrate S by impinging ions (for example, O 2 + or Ar + ) from the ion source 7 onto the substrate S ( The surfaces of H and L) are smoothed and densified. This operation is repeated a predetermined number of times to form a multilayer film.

이때, 이온 빔의 조사에 의해 기판(S)에 전하의 편중이 발생하나, 이 전하의 편중은, 도시하지 않는 뉴트럴라이저로부터 기판(S)을 향해 전자를 조사함으로써 중화하는 구성으로 하면 바람직하다.At this time, charge bias occurs in the substrate S due to the irradiation of the ion beam, but the bias of the charge is preferably configured to be neutralized by irradiating electrons toward the substrate S from a neutralizer (not shown).

그 후, 기판(S)의 가열을 종료하는 동시에, 사전에 스탠바이 모드로 운전되고 있었던 냉동기(11)를 냉각 모드로 해서 운전을 개시하여, 냉각을 개시한다(냉각공정(S9)). 이온 클리닝(기판 세정공정(S6)) 및 각 유전체층(H, L)의 성막(유전체층 형성공정(S7)) 후에는, 기판(S)이 100℃ 이상의 고온이 된다. 따라서, 기판(S)의 가열을 정지하는 기판 가열 정지공정(S8) 및 냉각공정(S9)을 설치하고, 냉각수단(11, 12, 13)을 사용해서 기판(S)의 냉각을 행함으로써, 다음에 행하는 반사층(R)의 형성에 적합한 기판온도까지 신속하게 냉각할 수 있다. 또한 도 4에서는, 기판 가열 정지공정(S8) 및 냉각공정(S9)의 순서는 어느 것이 먼저여도 되나, 전력 소비를 억제하기 위해, 기판 가열 정지공정(S8)이 먼저 행해지면 바람직하다.Thereafter, the heating of the substrate S is terminated, and operation is started with the refrigerator 11 that has been operated in the standby mode in the cooling mode in advance, and cooling is started (cooling step S9). After ion cleaning (substrate cleaning step S6) and film formation of each dielectric layer H, L (dielectric layer forming step S7), the substrate S is at a high temperature of 100 ° C or higher. Therefore, by providing the substrate heating stop step (S8) and the cooling step (S9) for stopping the heating of the substrate (S), and cooling the substrate (S) by using the cooling means (11, 12, 13), Cooling can be performed quickly to the substrate temperature suitable for forming the reflective layer R to be performed next. In addition, although the order of board | substrate heating stop process S8 and cooling process S9 may be any one in FIG. 4, in order to suppress electric power consumption, it is preferable if substrate heating stop process S8 is performed first.

또한, 기판(S)의 냉각은, 반사층 형성공정(S11)이 종료될 때까지 행한다. 이와 같이, 냉각을 행하면서 반사층(R)을 형성한 쪽이, 보다 높은 반사율을 구비한 반사층(R)을 형성할 수 있어, 바람직하다.In addition, cooling of the board | substrate S is performed until the reflection layer formation process S11 is complete | finished. In this way, it is preferable that the reflective layer R is formed while cooling can form the reflective layer R having a higher reflectance.

그리고, 기판(S)의 온도가 온도계(25)에 의해 계측되고, 온도 제어수단(24)에 의해 기판온도가 50℃ 이하가 되었는지 판단된다(제2 판단공정(S10)). 또한, 기판온도가 50℃ 이하가 된 경우에도, 진공 챔버(2) 내의 압력이 3×10-4 Pa 이하가 되었는지 여부가 압력 제어수단(34)에 있어서 판단되고(제2 판단공정(S10)), 기판온도 및 내압조건의 양쪽을 만족한 경우에만, 다음 공정으로 진행한다(제2 판단공정(S10): Yes).And the temperature of the board | substrate S is measured by the thermometer 25, and it is judged by the temperature control means 24 whether board | substrate temperature became 50 degrees C or less (2nd judgment process S10). In addition, even when the substrate temperature is 50 ° C. or less, it is determined in the pressure control means 34 whether or not the pressure in the vacuum chamber 2 is 3 × 10 −4 Pa or less (second determination step S10). ), Only when both of the substrate temperature and the breakdown voltage condition are satisfied, the process proceeds to the next step (second judgment step S10: Yes).

이때, 온도 제어수단(24)에는 사전에 소정 온도(본 실시형태에서는 50℃)가 입력되고, 소정 온도 이하가 되었는지 여부를 판단하는 구성으로 하면 바람직하다. 또한, 압력 제어수단(34)에는 사전에 소정 압력(본 실시형태에서는 1×10-3 Pa 및 3×10-4 Pa)이 입력되고, 각 판단공정(S4, S10)에 있어서 소정 압력 이하가 되었는지 여부를 판단하는 구성이면 바람직하다.At this time, it is preferable to set it as the structure which determines whether the predetermined temperature (50 degreeC in this embodiment) is previously input to the temperature control means 24, and became below predetermined temperature. In addition, predetermined pressure (1 * 10 <-3> Pa and 3 * 10 <-4> Pa in this embodiment) is input in advance to the pressure control means 34, and the predetermined pressure or less in each determination process S4, S10 is carried out. It is preferable that it is a structure which judges whether it was.

기판온도가 50℃ 이하에 도달되지 않았을 때(제2 판단공정(S10): No)는, 반사층(R)에 있어서 양호한 반사율을 얻는 것이 어렵다. 따라서, 기판(S)의 냉각이 계속되고, 공정(S10)의 판단이 반복된다. 또한, 진공 챔버(2) 내가 3×10-4 Pa 이하에 도달되지 않은 경우(제2 판단공정(S10): No)도, 반사층(R)에 있어서 양호한 반사율을 얻는 것이 어렵다. 따라서, 반사층 형성공정(S11) 사이에도, 진공 밸브(31)나 도시하지 않는 MV가 열린 상태로 하면, 진공 배기가 속행되어, 진공 챔버(2) 내의 압력은 3×10-4 Pa 이하로 유지되어, 양호한 막질의 반사층(R)이 형성된다.When the substrate temperature does not reach 50 degrees C or less (2nd judgment process S10: No), it is difficult to obtain a favorable reflectance in the reflection layer R. FIG. Therefore, cooling of the board | substrate S is continued and the determination of the process S10 is repeated. In addition, when the inside of the vacuum chamber 2 does not reach 3x10 <-4> Pa or less (2nd judgment process S10: No), it is difficult to obtain favorable reflectance in the reflection layer R. FIG. Therefore, even if the vacuum valve 31 or the MV (not shown) is opened between the reflective layer forming steps S11, vacuum evacuation is continued, and the pressure in the vacuum chamber 2 is maintained at 3 × 10 -4 Pa or less. As a result, a reflective film R having a good film quality is formed.

제2 판단공정(S10)에 있어서, 기판온도 및 내압조건의 양쪽을 만족한 경우에만, 각 유전체층(H, L) 상에 반사층(R)이 성막된다(반사층 형성공정(S11)). 이때, 온도 제어수단(24) 및 압력 제어수단(34)과, 증발원(6) 상에 설치되는 도시하지 않는 셔터의 개폐상태를 제어하는 셔터 제어수단이 서로 접속되어, 상기 2개의 조건을 만족했을 때에 자동적으로 셔터가 열리고, 반사층(R)이 성막되는 구성으로 되어 있어도 된다. 그리고, 반사층(R)이 소정 막두께에 도달한 후, 도시하지 않는 셔터가 닫히고, 또한 기판(S)은 냉각기구에 의해 적절히 냉각되어, 성막작업이 종료된다. 또한, 알루미늄 등에 의해 형성된 반사층(R)의 성막 후, 추가적으로 보호막을 형성하는 공정을 마련해도 된다.In the second judgment step S10, only when both the substrate temperature and the breakdown voltage condition are satisfied, the reflective layer R is formed on each dielectric layer H and L (reflection layer forming step S11). At this time, the temperature control means 24 and the pressure control means 34 and the shutter control means for controlling the opening / closing state of the shutter (not shown) provided on the evaporation source 6 were connected to each other to satisfy the two conditions. The shutter may be automatically opened at the time, and the reflective layer R may be formed. After the reflection layer R reaches the predetermined film thickness, a shutter (not shown) is closed, and the substrate S is appropriately cooled by a cooling mechanism, and the film forming operation is completed. Moreover, you may provide the process of forming a protective film further after film-forming of the reflective layer R formed of aluminum etc.

상기 공정을 거쳐 성막작업이 종료되면, 냉동기(11)를 해동 모드로 운전하고, 냉각판(13)의 온도를 실온까지 상승시킨다. 그 후, 도시하지 않는 리크 밸브를 열어 불활성가스 등을 도입하여, 진공 챔버(2)의 내부를 대기압으로 한다(리크 공정(S12)). 그리고, 기판홀더(3)로부터 기판(S)을 꺼낸다. 또한, 리크 공정(S12)에 있어서, 냉각수단(11, 12, 13)에 유통되고 있는 가스 냉매를 열교환기(26)에 통과시키지 않고, 압축기(20)로부터 직접 냉각판(13)(각 냉각판(43~45))에 흘림으로써, 냉각판을 실온으로 되돌리는 것이 가능하다.When the film forming operation is completed through the above process, the refrigerator 11 is operated in the thawing mode, and the temperature of the cooling plate 13 is raised to room temperature. Thereafter, a leak valve (not shown) is opened to introduce an inert gas or the like to make the inside of the vacuum chamber 2 atmospheric pressure (leak step S12). Then, the substrate S is taken out from the substrate holder 3. Further, in the leak step S12, the cooling plate 13 (each cooling) directly from the compressor 20 without passing the gas refrigerant circulating in the cooling means 11, 12, 13 through the heat exchanger 26. By flowing through the plates 43 to 45, it is possible to return the cooling plate to room temperature.

이상의 공정에 의해, 본 발명의 반도체 발광소자 기판의 각 유전체층(H, L) 및 반사층(R)이 성막된다. 또한, 상기 공정에 있어서 기판(S)에 증착시키는 물질, 즉, 각 유전체층(H, L) 및 반사층(R)의 재료물질을 배설하는 공정의 설명은 생략하였으나, 기판(S)을 기판홀더(3)에 올려놓기 전후 등에서 적절히 행해진다.Through the above steps, the dielectric layers H and L and the reflective layer R of the semiconductor light emitting element substrate of the present invention are formed. In the above process, the description of the process of disposing a material deposited on the substrate S, that is, a material material of each of the dielectric layers H and L and the reflective layer R is omitted. 3) is appropriately performed before and after the mounting.

또한, 이온 클리닝을 행하는 기판 세정공정(S6) 전에, 증발원(6) 및 이온원(7)의 예비 가열공정을 적절히 설치하면 바람직하다.In addition, it is preferable to provide the preheating process of the evaporation source 6 and the ion source 7 suitably before the board | substrate washing | cleaning process S6 which performs ion cleaning.

다음으로, 도 5를 참조하여 본 발명의 다른 실시형태의 반도체 발광소자 기판의 제조공정에 대해 설명한다. 도 5는, 본 발명의 다른 실시형태의 반도체 발광소자 기판의 제조공정의 흐름도이다. 도 4에 있어서의 기판 보유·유지공정(S1)부터 제1 판단공정(S3)과, 도 5에 나타내는 기판 보유·유지공정(S101)부터 기판 가열공정(S103)까지는 동일한 구성이기 때문에, 그 설명을 생략한다.Next, with reference to FIG. 5, the manufacturing process of the semiconductor light emitting element board | substrate of other embodiment of this invention is demonstrated. 5 is a flowchart of a manufacturing process of a semiconductor light emitting element substrate according to another embodiment of the present invention. Since the board | substrate holding and holding process S1 in FIG. 4 to 1st judgment process S3, and the board | substrate holding and holding process S101 shown in FIG. 5 to the board | substrate heating process S103 are the same structure, it demonstrates Omit.

도 5에 나타내는 반도체 발광소자 기판의 제조공정은, 기판(S)의 가열을 개시하는 기판 가열공정(S103) 후, 기판(S)의 냉각을 개시하는 냉각공정(S104)이 행해진다. 이때의 냉동기(11)의 동작은 도 4의 냉각공정(S9)과 동일하다.As for the manufacturing process of the semiconductor light emitting element substrate shown in FIG. 5, after the substrate heating process S103 which starts heating of the board | substrate S, the cooling process S104 which starts cooling of the board | substrate S is performed. The operation of the refrigerator 11 at this time is the same as the cooling step (S9) of FIG.

이와 같이, 도 4에 나타낸 반도체 발광소자 기판의 제조공정과는 달리, 냉각공정(S104)을 조기 단계에서 마련함으로써, 소비전력은 많아지나, 사전에 냉각수단(11, 12, 13(및 43, 44))을 동작시켜 둠으로써 안정하게 동작시킬 수 있고, 또한, 사전에 냉각수단(11, 12, 13(및 43, 44))이 가동되고 있기 때문에, 기판(S)의 냉각시간을 짧게 할 수 있다.Thus, unlike the manufacturing process of the semiconductor light emitting element substrate shown in FIG. 4, by providing the cooling process S104 at an early stage, the power consumption increases, but the cooling means 11, 12, 13 (and 43, 44)) can be operated stably, and since the cooling means 11, 12, 13 (and 43, 44) are operated in advance, the cooling time of the substrate S can be shortened. Can be.

냉각공정(S104)에 있어서 기판(S)의 냉각이 개시된 후, 제1 판단공정(S105)에 있어서, 진공 챔버(2) 내가 1×10-3 Pa 이하인지 판단된다(제1 판단공정(S105)). 이 제1 판단공정(S105)에 있어서, 진공 챔버(2) 내가 1×10-3 Pa 이하라고 판정된 후, 본 실시형태에서는 각 유전체층(H, L)을 성막한다. 또한, 제1 판단공정(S105)에 있어서, 기판(S)의 온도가 설정온도(본 실시형태에서는 110℃ 정도)로 유지되고 있는지 여부의 판단도 함께 행하여, 기판온도가 소정 온도로 유지되고 있다고 판단된 후, 다음 공정으로 진행하면 바람직하다.After cooling of the board | substrate S is started in cooling process S104, it is determined in the 1st judgment process S105 whether the inside of the vacuum chamber 2 is 1x10 <-3> Pa or less (1st judgment process S105). )). In this first determination step S105, after the inside of the vacuum chamber 2 is determined to be 1 × 10 −3 Pa or less, in the present embodiment, each dielectric layer H, L is formed. In the first judgment step S105, it is also determined whether or not the temperature of the substrate S is maintained at the set temperature (about 110 ° C in the present embodiment), and the substrate temperature is maintained at the predetermined temperature. After the determination, it is preferable to proceed to the next step.

그 후, 기판(S)을 보유·유지한 기판홀더(기판 보유·유지수단(3))가 회전하고(기판 보유·유지수단 회전공정(S106)), 기판(S)에 대해 이온원(7)으로부터 이온 빔이 조사된다(기판 세정공정(S107)). 이와 같이, 기판(S)의 이온 클리닝시에도 냉동기(11)에 의해 기판(S)이 냉각되어 있으면, 기판(S)의 온도가 지나치게 상승하지 않아, 냉각시간을 단축할 수 있기 때문에 바람직하다. 또한, 기판 보유·유지수단 회전공정(S106)은 반드시 이 순서대로 행해질 필요는 없고, 적절히 다른 공정의 전후에 마련된다.Subsequently, the substrate holder (substrate holding / holding means 3) holding and holding the substrate S rotates (substrate holding / holding means rotating step S106), and the ion source 7 with respect to the substrate S. ) Is irradiated (substrate cleaning step (S107)). As described above, if the substrate S is cooled by the refrigerator 11 even during ion cleaning of the substrate S, the temperature of the substrate S does not rise excessively, and thus the cooling time can be shortened. In addition, the board | substrate holding | maintenance means rotation process S106 does not necessarily need to be performed in this order, but is provided before and after another process suitably.

그리고, 기판 세정공정(S107) 동안에도 기판(S)이 냉각되고 있으나, 기판(S)은 가열되어 약 110℃로 유지되어 있기 때문에, 다음의 유전체층 형성공정(S108)에 있어서, 각 유전체층(H, L)은 양호한 막질의 층을 형성할 수 있다. 그리고, 유전체층 형성공정(S108) 동안에도 기판(S)이 냉각되기 때문에, 각 유전체층(H, L)의 성막시에도 기판(S)의 온도가 지나치게 상승하지 않아, 각 유전체층(H, L)을 성막하는 동안의 냉각시간이 매우 단축된다.The substrate S is also cooled during the substrate cleaning step S107. However, since the substrate S is heated and maintained at about 110 ° C, in the following dielectric layer forming step S108, each dielectric layer H , L) can form a good film quality layer. In addition, since the substrate S is cooled during the dielectric layer forming step S108, the temperature of the substrate S does not rise too much even when the respective dielectric layers H and L are formed. The cooling time during film formation is very short.

또한, 도 7로부터 나타내어지는 바와 같이, 각 유전체층(H, L)은 층 수가 많은 편이 반사층(R)에 있어서 고반사율을 얻을 수 있으나, 층 수가 많으면 필연적으로 기판온도가 상승하기 쉽다. 따라서, 도 5와 같이, 각 유전체층(H, L)을 성막하는 유전체층 형성공정(S108) 전에, 기판(S)의 냉각을 개시하는 냉각공정(S104)이 행해짐으로써, 각 유전체층(H, L)의 수가 비교적 많은 경우에도, 기판온도의 상승을 방지할 수 있다.As shown in Fig. 7, each of the dielectric layers H and L has a high number of layers, and a high reflectance can be obtained in the reflective layer R. However, when the number of layers is large, the substrate temperature is likely to increase. Therefore, as shown in Fig. 5, before the dielectric layer forming step (S108) for forming each dielectric layer (H, L), a cooling step (S104) for starting cooling of the substrate (S) is performed, whereby each dielectric layer (H, L) is formed. Even when the number of is relatively large, the rise of the substrate temperature can be prevented.

또한, 냉각공정(S104)에 관해, 냉각은 반사층(R)의 성막을 개시할 때까지 기판(S)을 냉각해도 되고, 또한, 반사층(R)의 성막 종료까지 냉각을 행해도 된다. 반사층(R)의 성막이 종료될 때까지 냉각을 계속함으로써, 막질이 좋은 반사층(R)을 성막할 수 있다.In addition, about cooling process S104, cooling may cool the board | substrate S until the film-forming of the reflective layer R is started, and you may cool until completion | finish of film-forming of the reflective layer R. FIG. By continuing cooling until the film formation of the reflective layer R is completed, the reflective layer R having a good film quality can be formed.

따라서, 본 발명의 반도체 발광소자 기판의 제조방법에 의해, 각 유전체층(H, L)의 수를 많게 함으로써 반사율을 향상시킨 경우에도, 단시간에 각 유전체층(H, L) 및 반사층(R)을 성막할 수 있다.Therefore, according to the method for manufacturing a semiconductor light emitting device substrate of the present invention, even when the reflectance is improved by increasing the number of the dielectric layers H and L, the dielectric layers H and L and the reflective layer R are formed in a short time. can do.

이와 같이, 유전체층 형성공정(S108)에 있어서 각 유전체층(H, L)이 형성된 후, 기판(S)의 가열을 정지하는 기판 가열 정지공정(S109)으로 진행한다. 기판 가열 정지공정(S109)은, 온도 제어수단(24)에 의해 행해지면 바람직하다. 기판 가열을 정지한 후, 기판 보유·유지수단 회전공정(S106) 및 기판 세정공정(S107)이 행해지고 있어도 된다. 제2 판단공정(S110)으로 진행한다. 도 5에 나타내는 제2 판단공정(S110) 이후의 공정과, 도 4에 있어서의 제2 판단공정(S10) 이후의 공정은 동일 구성이므로, 그 설명을 생략한다.Thus, after each dielectric layer H and L is formed in dielectric layer formation process S108, it progresses to the substrate heating stop process S109 which stops heating of the board | substrate S. As shown to FIG. It is preferable that the substrate heating stop step (S109) be performed by the temperature control means 24. After the substrate heating is stopped, the substrate holding / holding means rotation step (S106) and the substrate cleaning step (S107) may be performed. The flow proceeds to the second determination step S110. Since the process after the 2nd determination process S110 shown in FIG. 5, and the process after the 2nd determination process S10 in FIG. 4 are the same structure, the description is abbreviate | omitted.

다음으로, 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 도 6은, 본 발명의 실시예의 반도체 발광소자 기판의 제조시간과 기판온도의 관계를 나타내는 그래프도이다. 또한, 본 실시예의 반도체 발광소자 기판의 각 유전체층(H, L) 및 반사층(R)의 구성은, 상기 도 3으로 나타낸 구성이다. 또한, 본 실시예의 반도체 발광소자 기판의 각 유전체층(H, L) 및 반사층(R)은, 상기 도 1을 참조해서 설명한 박막 형성장치(1)를 사용하고, 도 4를 사용해서 설명한 제조공정을 거쳐 성막하였다.Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 6 is a graph showing the relationship between the manufacturing time and the substrate temperature of the semiconductor light emitting element substrate of the embodiment of the present invention. In addition, the structure of each dielectric layer H, L, and the reflection layer R of the semiconductor light emitting element substrate of a present Example is the structure shown by the said FIG. In addition, each of the dielectric layers H and L and the reflective layer R of the semiconductor light emitting element substrate of this embodiment uses the thin film forming apparatus 1 described with reference to FIG. 1 above, and uses the manufacturing process described with reference to FIG. 4. After the film was formed.

본 실시예에 있어서, 각 유전체층(H, L)을 이하의 조건으로 성막하였다.In the present Example, each dielectric layer H and L was formed into a film on condition of the following.

기판: 사파이어 기판Substrate: Sapphire Substrate

고굴절률 유전체 재료: TiO2(굴절률: 2.52),High refractive index dielectric material: TiO 2 (refractive index: 2.52),

저굴절률 유전체 재료: SiO2(굴절률: 1.45)Low refractive index dielectric material: SiO 2 (refractive index: 1.45)

TiO2의 성막속도: 0.5 ㎚/secDeposition rate of TiO 2 : 0.5 nm / sec

SiO2의 성막속도: 1.0 ㎚/secDeposition rate of SiO 2 : 1.0 nm / sec

TiO2/SiO2 증발시의 이온원 조건Ion Source Conditions During TiO 2 / SiO 2 Evaporation

도입가스: 산소 60 sccmInlet gas: Oxygen 60 sccm

이온 가속전압: 1200 VIon Acceleration Voltage: 1200 V

이온 전류: 1200 mAIon Current: 1200 mA

이온 빔 에너지밀도: 100 mW/㎠Ion beam energy density: 100 mW / ㎠

뉴트럴라이저의 조건Neutralizer Conditions

뉴트럴라이저 전류: 2000 mANeutralizer Current: 2000 mA

방전가스: 아르곤 10 sccmDischarge gas: Argon 10 sccm

도 6에 있어서, 가로축은 기판(S)을 기판홀더(3)에 올려놓은(즉, 도 4의 기판 보유·유지공정(S1)) 후, 도 2에서는 가열수단(8)에 의해 기판(S)을 가열하기 시작했을 때(즉, 기판 가열공정(S3))를 0으로 한 제조시간이다. 또한, 세로축은 온도계(25)에 의해 계측된 기판온도를 나타내고 있다. 또한, 제조 개시 직후부터 급격한 온도 상승이 관측되고, 그 후 개시로부터 약 18분이 경과할 때까지 기판온도가 일정해져 있다.In FIG. 6, the horizontal axis shows the substrate S by the heating means 8 in FIG. 2 after the substrate S is placed on the substrate holder 3 (that is, the substrate holding and holding step S1 of FIG. 4). ) Is a production time when 0 is started (that is, substrate heating step S3). In addition, the vertical axis | shaft has shown the substrate temperature measured by the thermometer 25. As shown in FIG. In addition, a rapid temperature rise is observed immediately after the start of production, and the substrate temperature is constant until approximately 18 minutes have elapsed thereafter.

이것은, 제조 개시 0분에서 18분이 경과하는 동안에 도 4의 기판 가열공정(S3)에 의해 기판(S)의 가열이 행해진 것을 나타내는 것이다. 또한, 기판 가열공정(S3)에 의한 기판(S)의 온도는, 각 유전체층(H, L)의 충전밀도를 높게 하기 위해, 110℃로 하였다. 또한, 기판(S)의 가열을 개시하기 전에, 도 4의 진공 배기공정(S2)이 행해지고 있다.This shows that heating of the board | substrate S was performed by the board | substrate heating process S3 of FIG. 4, while 0 to 18 minutes of manufacture start pass. In addition, the temperature of the board | substrate S by the board | substrate heating process S3 was 110 degreeC, in order to make the packing density of each dielectric layer H, L high. In addition, before starting heating of the board | substrate S, the vacuum exhaust process S2 of FIG. 4 is performed.

그리고, 개시로부터 약 18분 경과 후(도 6의 선 A)에, 진공 챔버(2) 내의 압력이 1×10-3 Pa 정도가 된 것이 확인되었기 때문에, 제1 판단공정(S4)에 있어서 진공 챔버(2) 내의 압력이 1×10-3 Pa 이하라고 판정되고, 그 후, 유전체층 형성공정(S7)이 행해지기 전에, 도 4의 기판 보유·유지수단 회전공정(S5) 및 기판 세정공정(S6)이 행해지고 있다.Then, after about 18 minutes have elapsed since the start (line A in FIG. 6), it was confirmed that the pressure in the vacuum chamber 2 was about 1 × 10 −3 Pa. It is determined that the pressure in the chamber 2 is 1 × 10 −3 Pa or less, and thereafter, before the dielectric layer forming step S7 is performed, the substrate holding / holding means rotating step S5 and the substrate cleaning step of FIG. 4 ( S6) is performed.

도 6에 있어서, 약 19분일 때 기판온도의 상승이 관측되고 있으나, 이것은 이온 클리닝에 의해 기판 세정공정(S6)을 행했기 때문이다. 그리고, 이온 클리닝 종료 후에는, 기판온도의 하강이 관측되고 있다.In FIG. 6, the increase in the substrate temperature is observed when it is about 19 minutes. This is because the substrate cleaning step S6 is performed by ion cleaning. After the ion cleaning is completed, a decrease in the substrate temperature is observed.

그 후, 도 6 중의 선 B에 도달할 때까지 기판온도의 상승, 하강을 반복하고 있으나, 이것은, 도 4의 유전체층 형성공정(S7)에 의해, 각 유전체층(H, L)을 순서대로 성막하고 있는 것을 나타낸다. 또한, 도 6 중의 20~27분 사이에는 각각 순서대로, 기판(S) 상에 고굴절률 유전체층(H)의 1층째, 2층째 및 저굴절률 유전체층(L)의 1층째, 2층째를 번갈아 성막하고 있는 것을 나타낸다.Subsequently, the substrate temperature is increased and decreased until the line B in FIG. 6 is reached. However, this is performed by forming the dielectric layers H and L in order by the dielectric layer forming step S7 of FIG. Indicates that there is. In addition, between 20-27 minutes in FIG. 6, the 1st, 2nd layer of the high refractive index dielectric layer H, and the 1st, 2nd layer of the low refractive index dielectric layer L are alternately formed on the board | substrate S, respectively. Indicates that there is.

모든 유전체층이 성막된 후(즉, 도 6 중의 선 B), 도 4의 냉각공정(S9)에 의해 냉각이 개시된다. 또한 이때, 기판 가열 정지공정(S8)도 동시에 행해진다. 도 6 중의 선 B에서 선 C 사이에 관측되고 있는 기판온도의 완만한 하강은, 냉각이 행해지고 있는 것을 나타내는 것이다. 보다 상세하게는, 제조 개시부터 27분 후에서 약 57분까지(30분간, 도 6 중의 화살표로 표시된 시간) 냉각을 행하고 있는 것을 나타내는 것이다.After all the dielectric layers are formed (that is, line B in FIG. 6), cooling is started by the cooling step S9 of FIG. 4. At this time, the substrate heating stop step (S8) is also performed at the same time. The gentle fall of the substrate temperature observed between the lines B and C in FIG. 6 indicates that cooling is being performed. In more detail, it shows cooling from 27 minutes after manufacture start to about 57 minutes (30 minutes, time shown by the arrow in FIG. 6).

그 후, 제조 개시부터 약 45분 근처(도 6 중의 선 C)에서 기판온도의 상승이 약간 관측되나, 이것은, 반사층(R)을 증착하기 위한 Al 도가니를 1분간, 전자 빔으로 예비 가열했기 때문이다. 이때, 진공 챔버(2) 내의 압력은 5.0×10-4 Pa 이하였다.Subsequently, a slight increase in substrate temperature was observed about 45 minutes from the start of manufacture (line C in FIG. 6), because the Al crucible for depositing the reflective layer R was preheated with an electron beam for 1 minute. to be. At this time, the pressure in the vacuum chamber 2 was 5.0 * 10 <-4> Pa or less.

추가적으로 그 후, 반사층(R)이 적층되는 막에 대해 이온 빔에 의한 이온 클리닝을 1분간 행하였다. 또한, 이온 클리닝시의 진공 챔버(2) 내의 압력은 2.1×10-2 Pa 정도였다.In addition, ion cleaning by ion beam was performed for 1 minute with respect to the film | membrane in which the reflective layer R is laminated | stacked after that. In addition, the pressure in the vacuum chamber 2 at the time of ion cleaning was about 2.1 * 10 <-2> Pa.

이온 빔에 의한 이온 클리닝 조건은 이하의 조건으로 행하였다.Ion cleaning conditions by an ion beam were performed under the following conditions.

이온 클리닝 조건Ion cleaning conditions

도입가스: 산소 60 sccmInlet gas: Oxygen 60 sccm

이온 가속전압: 500 VIon Acceleration Voltage: 500 V

이온 전류: 500 mAIon Current: 500 mA

뉴트럴라이저의 조건Neutralizer Conditions

뉴트럴라이저 전류: 1000 mANeutralizer Current: 1000 mA

방전가스: 아르곤 10 sccmDischarge gas: Argon 10 sccm

그 후(도 6 중의 선 D 이후), 반사층(R)을 성막하기 위해 진공 챔버(2) 내가 적절한 압력범위가 될 때까지, 기판(S)의 냉각을 행하면서 진공 챔버(2) 내를 감압하였다. 그리고, 제조 개시로부터 55분이 경과했을 때(도 6 중의 선 E), 도 4의 제2 판단공정(S10)에서 진공 챔버(2) 내의 압력이 3×10-4 Pa 이하인 것, 및 기판온도가 50℃ 이하인 것이 확인되었다.Subsequently (after line D in FIG. 6), the inside of the vacuum chamber 2 is depressurized while cooling the substrate S until the vacuum chamber 2 has an appropriate pressure range in order to form the reflective layer R. It was. When 55 minutes have elapsed since the start of manufacture (line E in FIG. 6), the pressure in the vacuum chamber 2 is 3 × 10 −4 Pa or less in the second determination step S10 of FIG. 4, and the substrate temperature is increased. It was confirmed that it was 50 degrees C or less.

또한 이때, 진공 챔버(2) 내는 2.0×10-4 Pa, 방사온도계는 30℃를 나타내고 있었다.In addition, at this time, the inside of the vacuum chamber 2 showed 2.0 * 10 <-4> Pa, and the radiation thermometer showed 30 degreeC.

제조 개시로부터 55분~57분 사이(도 6 중의 선 E와 선 F 사이), 진공 챔버(2) 내의 압력이 2.0~3.0×10-4 Pa가 되도록 하고, 기판(S)에 대해 Al 막을 증착하여, 반사층(R)을 형성하였다(반사층 형성공정(S11)).55 minutes to 57 minutes (between line E and line F in FIG. 6) from the start of manufacture, so that the pressure in the vacuum chamber 2 may be 2.0-3.0 * 10 <-4> Pa, and an Al film is deposited with respect to the board | substrate S. Thus, the reflective layer R was formed (reflective layer forming step (S11)).

또한 이때, 기판(S)은 냉각되어 있기 때문에, 큰 온도 상승은 관측되지 않고, 거의 일정해져 있었다.In addition, since the board | substrate S was cooled at this time, the big temperature rise was not observed but was substantially constant.

그 후, 기판(S)의 온도가 실온 부근이 될 때까지 추가적으로 냉각하고, 진공 챔버(2)를 리크하였다(리크공정(S12)).Then, it cooled further until the temperature of the board | substrate S became near room temperature, and leaked the vacuum chamber 2 (leak process S12).

따라서 본 실시예에 있어서, 유전체층을 성막한 후(도 6 중의 선 B), 반사층(R)의 성막을 개시할 때까지(도 6 중의 선 E) 기판을 냉각하는 시간은, 28분간이었다. 종래의 방법에서는, 반사층(R)을 성막하기 위해 기판온도를 50℃ 이하까지 냉각하고, 그 냉각시간으로서 약 2~3시간을 필요로 하고 있었다. 이것에 대해, 본 실시예에서는, 기판온도를 더욱 낮은 실온 부근까지 냉각할 수 있고, 또한 그 냉각시간은 28분간으로 매우 짧게 하는 것이 가능하였다.Therefore, in this embodiment, after the dielectric layer was formed (line B in FIG. 6), the substrate was cooled for 28 minutes until the formation of the reflective layer R (line E in FIG. 6). In the conventional method, in order to form the reflective layer R, the substrate temperature was cooled to 50 ° C or lower, and the cooling time required about 2 to 3 hours. On the other hand, in this embodiment, the substrate temperature can be cooled down to a lower room temperature vicinity, and the cooling time can be made very short (28 minutes).

또한, 반사층(R)은 이하의 조건으로 성막하였다.In addition, the reflective layer R was formed into a film on condition of the following.

반사층 재료: AlReflective Material: Al

Al의 성막속도: 2.5 ㎚/secDeposition rate of Al: 2.5 nm / sec

본 실시예에서 성막한 반사층(R)의 450~470 ㎚(청색 LED의 발광파장범위)에 있어서의 반사율은 98%였다. 따라서 본 발명에 의해, 반도체 발광소자 기판의 반사층(R)은 양호한 반사율을 구비하고, 또한 그 제조시간을 효과적으로 단축할 수 있다.The reflectance at 450-470 nm (light emission wavelength range of a blue LED) of the reflective layer R formed into a film in this Example was 98%. Therefore, according to the present invention, the reflective layer R of the semiconductor light emitting element substrate has a good reflectance and can effectively shorten the manufacturing time.

Claims (7)

기판 상에, 티탄 산화물, 지르코늄 산화물, 탄탈 산화물 또는 니오브 산화물 중 어느 하나의 물질로 되는 층과, 알루미늄 산화물, 규소 산화물 또는 플루오르화 마그네슘 중 어느 하나의 물질로 되는 층이 번갈아 조합되어 되는 유전체층과, 알루미늄으로 되는 반사층을, 한쪽 면 상에 순서대로 구비한 반도체 발광소자 기판의 제조방법으로서,
진공 챔버 내에 배설(配設)된 기판 보유·유지(保持)수단에 상기 기판을 보유·유지시키는 기판 보유·유지공정과,
상기 진공 챔버 내를 배기하는 진공 배기공정과,
그 진공 배기공정과 동시에 행해져, 상기 기판을 가열하는 기판 가열공정과,
상기 기판에 대해 이온을 조사하여 상기 기판을 세정하는 기판 세정공정과,
상기 기판온도를 100℃~120℃로 하고, 상기 기판 상에 상기 유전체층을 증착시키는 유전체층 형성공정과,
상기 기판의 가열을 정지하는 기판 가열 정지공정과,
상기 기판의 근방으로서 상기 기판과는 비접촉이 되는 위치에 배설된 냉각수단에 의해, 상기 기판 및 상기 기판 보유·유지수단으로부터의 복사열을 흡수하여 상기 기판 및 상기 기판 보유·유지수단의 냉각을 개시하는 냉각공정과,
상기 기판온도를 25℃~70℃로 하고, 상기 유전체층 상에 상기 반사층을 증착시키는 반사층 형성공정을, 이 순서대로 구비해서 되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 기판의 제조방법.
On the substrate, a dielectric layer in which a layer made of any one of titanium oxide, zirconium oxide, tantalum oxide or niobium oxide is alternately combined with a layer made of any one of aluminum oxide, silicon oxide or magnesium fluoride, As a manufacturing method of a semiconductor light emitting element substrate provided with a reflective layer made of aluminum in order on one surface thereof,
A substrate holding and holding step of holding and holding the substrate in a substrate holding and holding means disposed in a vacuum chamber;
A vacuum exhaust process of exhausting the inside of the vacuum chamber,
A substrate heating step performed at the same time as the vacuum evacuation step and heating the substrate;
A substrate cleaning step of cleaning the substrate by irradiating the substrate with ions;
A dielectric layer forming step of depositing the dielectric layer on the substrate at a substrate temperature of 100 ° C. to 120 ° C .;
A substrate heating stop step of stopping heating of the substrate;
The cooling means disposed in a position in contact with the substrate as a vicinity of the substrate absorbs radiant heat from the substrate and the substrate holding and holding means to start cooling the substrate and the substrate holding and holding means. Cooling process,
And a reflecting layer forming step of depositing the reflecting layer on the dielectric layer at the substrate temperature of 25 ° C to 70 ° C in this order.
기판 상에, 티탄 산화물, 지르코늄 산화물, 탄탈 산화물 또는 니오브 산화물 중 어느 하나의 물질로 되는 층과, 알루미늄 산화물, 규소 산화물 또는 플루오르화 마그네슘 중 어느 하나의 물질로 되는 층이 번갈아 조합되어 되는 유전체층과, 알루미늄으로 되는 반사층을, 한쪽 면 상에 순서대로 구비한 반도체 발광소자 기판의 제조방법으로서,
진공 챔버 내에 배설된 기판 보유·유지수단에 상기 기판을 보유·유지시키는 기판 보유·유지공정과,
상기 진공 챔버 내를 배기하는 진공 배기공정과,
그 진공 배기공정과 동시에 행해져, 상기 기판을 가열하는 기판 가열공정과,
상기 기판의 근방으로서 상기 기판과는 비접촉이 되는 위치에 배설된 냉각수단에 의해, 상기 기판 및 상기 기판 보유·유지수단으로부터의 복사열을 흡수하여 상기 기판 및 상기 기판 보유·유지수단의 냉각을 개시하는 냉각공정과,
상기 기판에 대해 이온을 조사하여 상기 기판을 세정하는 기판 세정공정과,
상기 기판온도를 100℃~120℃로 하고, 상기 기판 상에 상기 유전체층을 증착시키는 유전체층 형성공정과,
상기 기판의 가열을 정지하는 기판 가열 정지공정과,
상기 기판온도를 25℃~70℃로 하고, 상기 유전체층 상에 상기 반사층을 증착시키는 반사층 형성공정을, 이 순서대로 구비해서 되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 기판의 제조방법.
On the substrate, a dielectric layer in which a layer made of any one of titanium oxide, zirconium oxide, tantalum oxide or niobium oxide is alternately combined with a layer made of any one of aluminum oxide, silicon oxide or magnesium fluoride, As a manufacturing method of a semiconductor light emitting element substrate provided with a reflective layer made of aluminum in order on one surface thereof,
A substrate holding and holding step of holding and holding the substrate in a substrate holding and holding means disposed in the vacuum chamber;
A vacuum exhaust process of exhausting the inside of the vacuum chamber,
A substrate heating step performed at the same time as the vacuum evacuation step and heating the substrate;
The cooling means disposed in a position in contact with the substrate as a vicinity of the substrate absorbs radiant heat from the substrate and the substrate holding and holding means to start cooling the substrate and the substrate holding and holding means. Cooling process,
A substrate cleaning step of cleaning the substrate by irradiating the substrate with ions;
A dielectric layer forming step of depositing the dielectric layer on the substrate at a substrate temperature of 100 ° C. to 120 ° C .;
A substrate heating stop step of stopping heating of the substrate;
And a reflecting layer forming step of depositing the reflecting layer on the dielectric layer at the substrate temperature of 25 ° C to 70 ° C in this order.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 기판 세정공정 전에, 상기 진공 챔버 내가 1×10-3 Pa 이하인지 판단하는 제1 판단공정을 추가적으로 구비하고,
상기 진공 챔버 내가 1×10-3 Pa 이하인 경우, 상기 기판 세정공정을 행하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 기판의 제조방법.
The method according to claim 1 or 2,
Before the substrate cleaning step, further comprising a first determination step of determining whether the inside of the vacuum chamber is 1 × 10 -3 Pa or less,
A method for manufacturing a semiconductor light emitting device substrate, characterized in that the substrate cleaning step is performed when the inside of the vacuum chamber is 1 × 10 −3 Pa or less.
제3항에 있어서,
상기 반사층 형성공정 전에, 상기 기판의 온도가 50℃ 이하인 동시에 상기 진공 챔버 내가 3×10-4 Pa 이하인지 판단하는 제2 판단공정을 추가적으로 구비하고,
상기 기판의 온도가 50℃ 이하인 동시에 상기 진공 챔버 내가 3×10-4 Pa 이하인 경우, 상기 반사층 형성공정을 행하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 기판의 제조방법.
The method of claim 3,
And further including a second determination step of determining whether the temperature of the substrate is 50 ° C. or lower and whether the inside of the vacuum chamber is 3 × 10 −4 Pa or less before the reflection layer forming step,
And the reflection layer forming step is performed when the temperature of the substrate is 50 ° C. or less and the inside of the vacuum chamber is 3 × 10 −4 Pa or less.
제4항에 있어서,
상기 제2 판단공정은, 상기 진공 챔버에 진공 밸브를 매개로 하여 접속된 진공 펌프 및 상기 진공 밸브에 접속된 압력 제어수단과, 상기 기판의 근방에 설치된 온도계 및 상기 냉각수단에 접속된 온도 제어수단에 의해 행해지고,
상기 반사층 형성공정은, 상기 압력 제어수단 및 상기 온도 제어수단에 접속된 셔터 제어수단이 증발원 상에 배설된 셔터를 여는 제어를 행함으로써 행해지는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 기판의 제조방법.
The method of claim 4, wherein
The second judgment step includes a vacuum pump connected to the vacuum chamber via a vacuum valve, a pressure control means connected to the vacuum valve, a thermometer provided near the substrate, and a temperature control means connected to the cooling means. Done by
And the reflective layer forming step is performed by controlling the shutter control means connected to the pressure control means and the temperature control means to open the shutter disposed on the evaporation source.
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