KR101100041B1 - 엘이디 제조 장비용 서셉터의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엘이디 제조 장비용 서셉터의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 a) 상면에 하나 또는 그 이상의 포켓이 마련된 베이스판을 제조하는 단계와, b) 상기 베이스판의 배면 중앙에 지지홈을 가공하는 단계와, c) 상기 지지홈에 지지대를 삽입하여 상기 베이스판을 고정한 상태에서 상기 베이스판의 전면에 표면층을 증착하는 단계와, d) 상기 지지대를 분리하고, 상기 지지홈의 위치에 상기 지지홈 보다는 직경이 더 큰 중앙홈을 가공하는 단계를 포함한다. 이와 같은 구성의 본 발명은 엘이디 제조 장비용 서셉터의 배면 중심에 중심홈 가공위치에 그 중심홈보다 직경이 작은 홈을 먼저 형성한 후, 그 홈을 이용하여 베이스판을 고정한 상태로 그 베이스판의 표면에 균일한 두께 및 표면조도를 가지는 표면층을 증착할 수 있게 되어, 엘이디 제조 장비용 서셉터의 측면부에서 균열이 발생하는 것을 방지함과 아울러 제조공정단계를 단순화하여 제조비용을 절감하고 생산성을 향상시키는 효과가 있다.

엘이디 제조 장비용 서셉터, 지지홈, SiC

Description

엘이디 제조 장비용 서셉터의 제조방법{Succeptor for LED manufacturing device and manufacturing method thereof}

본 발명은 엘이디 제조 장비용 서셉터의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 엘이디 제조공정에서 엘이디 제조 장비용 기판을 지지하는 엘이디 제조 장비용 서셉터의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 엘이디 제조 장비용 서셉터는 엘이디 제조공정이 진행되는 기판을 공정로 내에서 지지하고 원활하고 균일한 공정이 진행될 수 있도록 하는 것이며, 종래에는 그라파이트판의 전면에 실리콘 카바이드층을 증착한 구조의 서셉터를 사용하였다.

종래 엘이디 제조 장비용 서셉터는 가공성이 우수한 그라파이트 재질의 그라파인트판에 엘이디 제조 장비용 사파이어 기판이 실장될 수 있는 원형의 홈이 마련되고, 그 상부에 화학적 기상 증착법으로 전면에 실리콘 카바이드를 증착하고 있으며, 이와 같은 공정 후에 그 엘이디 제조 장비용 서셉터의 배면 중앙부에 이후 엘 이디 제조 장비용 서셉터의 센터를 지지하며 회전시킬 수 있는 회전중심홈을 가공 성형하게 된다.

상기 실리콘 카바이드는 그라파이트판에서 이물이 공정로로 유출되는 것을 방지하는 역할을 하는 것이며, 그 실리콘 카바이드를 증착할 때 그 그라파이트판은 반드시 고정되어야 하며, 종래에는 이를 위해 그 그라파이트판의 측면을 지지하는 측면지지수단을 사용하고 있다.

도 1 및 도 2는 종래 엘이디 제조 장비용 서셉터의 제조공정에서 그라파이프판의 상부에 실리콘 카바이드를 증착하는 제조공정 수순 모식도이다.

도 1과 도 2를 참조하면 종래 엘이디 제조 장비용 서셉터의 제조공정은, 그라파이트판(1)을 수직으로 세운 상태에서 그 하부측 측면을 지지하는 두 개의 하부지지대(2,3)와, 상기 두 개의 하부지지대(2,3)에 그라파이트판(1)이 안정적으로 안착된 상태를 유지할 수 있도록 상기 그라파이트판(1)의 상부중앙측 측면을 지지하는 상부지지대(4)를 포함하는 지지수단으로 그라파이트판(1)의 전면에 1차로 실리콘 카바이드층(5)을 증착하는 단계(도 1)와,

상기 실리콘 카바이드층(5)이 표면에 증착된 그라파이트판(1)을 회전시켜 상기 하부지지대(2,3)와 상부지지대(4)가 접촉되어 실리콘 카바이드층(5)을 노출시키고, 다시 하부지지대(2,3)와 상부지지대(4)에 의해 지지되는 실리콘 카바이드층(5)이 형성된 그라파이트판(1)의 상부전면에 실리콘 카바이드를 증착하여 실리콘 카바 이드층(6)을 증착하는 단계(도 2)를 포함한다.

이와 같이 구성되는 종래 엘이디 제조 장비용 서셉터 제조방법을 보다 상세히 설명한다.

먼저, 이후 엘이디 제조 장비용 기판인 사파이어 기판이 하나 또는 그 이상으로 실장될 수 있는 포켓을 하나 또는 그 이상으로 구비하는 그라파이트판(1)을 제조한 후, 그 그라파이트판(1)의 전체에 실리콘 카바이드를 증착하기 위하여 상기 그라파이트판(1)을 고정시킨다.

이때 고정의 신뢰성을 향상시키기 위하여 그 원판형의 그라파이트판(1)을 세워서 그 하부중앙으로부터 등간격으로 위치하는 하부지지대(2,3) 상에 그 그라파이트판(1)을 안착시킨다.

그 다음, 그 그라파이트판(1)의 안착상태를 보다 견고하게 하기 위하여 그라파이트판(1)의 상부중앙측 측면에 접하도록 하향으로 소정의 압력이 작용하는 상부지지대(4)를 밀착시켜 고정한다.

이와 같이 그라파이트판(1)이 고정된 상태에서 실리콘 카바이드를 화학적 기상 증착법으로 증착한다. 이때 상기 그라파이트판(1)에는 균일한 두께의 실리콘 카바이드층(5)이 형성되나, 상기 하부지지대(2,3)와 상부지지대(4)에 접촉되는 그라 파이트판(1)은 노출된 상태가 아니기 때문에 그 접촉부분에는 실리콘 카바이드층(5)이 증착되지 않는다.

상기와 같이 실리콘 카바이드층(5)이 증착되지 않은 부분이 존재하는 경우 엘이디 제조과정에서 그 하부지지대(2,3) 및 상부지지대(4)와의 접촉부분에서 노출된 그라파이트판(1)에 의해 이물이 발생하게 되므로, 이를 방지하기 위하여 상기 실리콘 카바이드층(5)이 증착된 그라파이트판(1)을 소정 각도로 회전시켜 상기 실리콘 카바이드층(5)이 증착되지 않고 그라파이트판(1)이 노출된 부분이 노출되도록 하부지지대(2,3)와 상부지지대(4)를 이용하여 고정시킨다.

그 다음, 다시 실리콘 카바이드를 증착하여 상기 노출된 그라파이트판(1) 및 상기 하부지지대(2,3)와 상부지지대(4)에 접촉되지 않은 상기 실리콘 카바이드층(5)의 전면에 실리콘 카바이드층(6)을 증착한다.

이와 같이 종래에는 하부지지대(2,3)와 상부지지대(4)를 사용하여 그라파이트판(1)을 지지한 상태에서, 복수회의 실리콘 카바이드 증착공정을 사용하기 때문에 공정시간이 지연되는 문제점이 있었다.

그리고 이후에 엘이디를 제조하는 과정에서 상기 그라파이트판(1)을 지지하기 위해 사용한 하부지지대(2,3)와 상부지지대(4)의 접촉부에서 균열이 발생하여 수명이 단축되는 현상이 발생하게 된다.

도 3은 종래 엘이디 제조 장비용 서셉터의 일부 단면 구성도이다.

도 3을 참조하면 상기 균열의 발생 원인은 상기 실리콘 카바이드(1)와 하부지지대(2,3) 및 상부지지대(4)가 직접 접촉한 면(A)에는 실리콘 카바이드층(5)이 형성되지 않은 상태이며, 다른 부분은 실리콘 카바이드층(5)과 실리콘 카바이드층(6)이 이중으로 증착되어 있으나, 상기 직접 접촉한 면(A)에는 실리콘 카바이드층(6) 만이 형성되어 있어 증착두께가 얇아 응력이 집중되는 것으로 볼 수 있다.

또한 1차로 실리콘 카바이드층(5)을 형성한 후 다시 실리콘 카바이드층(6)을 형성하기 위하여 상기 하부지지대(2,3)와 상부지지대(4)가 상기 실리콘 카바이드층(5)과 접촉하는 면(B)에는 실리콘 카바이드층(6)이 증착되지 못함으로써, 그 두께가 다른 부분에 비하여 더 얇아지게 되어 이후 엘이디 제조공정에서 급작스런 온도의 증가 등 공정조건에 따라 상기 A와 B부분에서 균열이 쉽게 발생하게 된다.

상기와 같은 이유 이외에 종래 엘이디 제조 장비용 서셉터는 아래와 같은 이유로 균열이 쉽게 발생되는 구조를 가질 수 밖에 없다.

도 4는 종래 엘이디 제조 장비용 서셉터 제조과정에서 발생하는 균열의 다른 원인을 설명하기 위한 모식도이다.

도 4를 참조하면 앞서 설명한 바와 같이 실리콘 카바이드층(5,6)의 형성시 고정을 위해 사용하는 하부지지대(2,3)와 상부지지대(4)에도 실리콘 카바이드가 증착된다.

이와 같이 하부지지대(2,3)와 상부지지대(4)에 증착된 실리콘 카바이드(7)는 상기 그라파이트판(1)에 증착되는 실리콘 카바이드층(5) 또는 실리콘 카바이드층(5) 상에 증착되는 실리콘 카바이드층(6)과 C 부분에서 연결되어 있는 것으로, 증착공정이 완료된 후 이를 분리하는 과정에서 그 연결부분(C)이 분리되면서 표면이 평탄하지 못한 면의 형태로 분리될 수 있고, 그 충격에 의해서도 균열이 발생할 수 있는 등 공정상의 문제점이 발생하게 된다.

상기의 예들은 상기 하부지지대(2,3)와 상부지지대(4)의 접촉부분에서 균열이 발생하는 원인들이며, 이 외에 종래 엘이디 제조 장비용 서셉터의 전체에서 균열이 발생할 수 있다.

이러한 균열이 발생할 수 있는 원인으로는 그라파이트판(1)과 실리콘 카바이드층(5)의 열팽창계수의 차이 등 물리적인 원인에 의하여 균열이 발생할 수 있다.

열응력 발생의 주 요인인 탄성계수와 열팽창계수를 보면, 그라파이트판(1)을 이루는 그라파이트는 탄성계수가 9~15GPa, 열팽창계수가 4~5X10^-6인 것이며, CVD법으로 증착되는 실리콘 카바이드층(5,6)은 탄성계수가 400~600GPa이며, 열팽창계수 가 4~5X10^-6인 것으로, 엘이디를 제조하는 과정에서 사용하는 열공정에서 그 소재간의 열팽창계수의 차이에 의해 실리콘 카바이드층(5,6)에 균열이 발생할 수 있다.

이는 최근 제조비용을 절감하기 위하여 동시에 더 많은 엘이디를 제조하기 위하여 엘이디 제조 장비용 서셉터를 대형화하면서 더욱 심각한 균열이 발생하고 있으며, 이를 방지할 수단을 지금까지 찾지 못하고 있는 실정이다.

상기와 같은 종래 엘이디 제조 장비용 서셉터의 제조공정상 또는 구조상의 원인에 의하여 화학적 기상 증착법으로 증착된 실리콘 카바이드층에 균열이 발생하게 되면, 앞서 언급한 바와 같이 그라파이트가 노출되어 엘이디 제조공정에서 이물 발생 소스로 작용할 수 있어 수율이 저하된다.

상기와 같은 문제점을 감안한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 엘이디 제조 장비용 세섭터에 실리콘 카바이드를 증착하는 과정에서 전체적으로 균일한 두께를 가지도록 증착할 수 있으며, 그 표면의 조도가 부분적으로 높아지는 것을 방지할 수 있는 엘이디 제조 장비용 서셉터의 제조방법을 제공함에 있다.

또한 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 엘이디 제조공정에서 사용하는 급격한 승온공정에서도 균열이 발생하는 것을 방지할 수 있는 엘이디 제조 장비용 서셉터의 제조방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명 엘이디 제조 장비용 서셉터 제조방법은, a) 상면에 하나 또는 그 이상의 포켓이 마련된 베이스판을 제조하는 단계와, b) 상기 베이스판의 배면 중앙에 지지홈을 가공하는 단계와, c) 상기 지지홈에 지지대를 삽입하여 상기 베이스판을 고정한 상태에서 상기 베이스판의 전면에 표면층을 증착하는 단계와, d) 상기 지지대를 분리하고, 상기 지지홈의 위치에 상기 지지홈 보다는 직경이 더 큰 중앙홈을 가공하는 단계를 포함한다.

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상기 베이스판은 그라파이트, 반응 소결 SiC, 재결정화 SiC 또는 TaC를 사용할 수 있다.

그리고 상기 표면층은 SiC 또는 TaC를 사용할 수 있다.

본 발명은 엘이디 제조 장비용 서셉터의 배면 중심에 중심홈 가공위치에 그 중심홈보다 직경이 작은 홈을 먼저 형성한 후, 그 홈을 이용하여 베이스판을 고정한 상태로 그 베이스판의 표면에 균일한 두께 및 표면조도를 가지는 표면층을 증착할 수 있게 되어, 엘이디 제조 장비용 서셉터의 측면부에서 균열이 발생하는 것을 방지함과 아울러 제조공정단계를 단순화하여 제조비용을 절감하고 생산성을 향상시키는 효과가 있다.

또한 본 발명은 베이스판과 표면층 각각의 재료를 열팽창계수 등의 물리적인 특성이 유사한 재료로 사용하여 서셉터의 면적이 증가하는 경우에도 그 물성차이에 의해 균열이 발생하는 것을 방지하여, 서셉터의 수명을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.

이하, 상기와 같은 구성의 본 발명 엘이디 제조 장비용 서셉터의 제조방법을 바람직한 실시예를 들어 보다 상세히 설명한다.

도 5 내지 도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 엘이디 제조 장비용 서셉터의 제조방법을 설명하기 위한 공정단계별 모식도이다.

도 5 내지 도 7을 각각 참조하면 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 엘이디 제조 장비용 서셉터 제조방법은,

상면에 엘이디 제조 장비용 기판인 사파이어 기판이 실장되는 포켓(11)이 하나 또는 그 이상으로 마련된 베이스판(10)의 배면 중앙에 지지홈(20)을 가공하는 단계(도 5)와, 상기 지지홈(20)에 지지대(30)를 결합하여 상기 베이스판(10)을 수평상태로 지지고정한 후, 화학적 기상증착법으로 표면물질을 증착하여 표면층(40)을 형성하는 단계(도 6)와, 상기 지지대(30)로부터 표면층(40)이 형성된 베이스판(10)을 분리한 후, 그 지지홈(20)이 마련된 배면 중앙부에 그 지지홈(20)보다 더 큰 직경의 중앙홈(50)을 가공하는 단계(도 7)를 포함하여 구성된다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 엘이디 제조 장비용 서셉터 제조방법의 구성 및 작용을 보다 상세히 설명한다.

먼저, 도 5에 도시한 바와 같이 원판형이며 상면에 하나 또는 그 이상의 포켓(11)이 배치되는 베이스판(10)을 형성한 후, 그 베이스판(10)의 배면 중앙에 지지홈(20)을 소정의 깊이로 가공한다.

상기 베이스판(10)의 배면에는 최종 엘이디 제조 장비용 서셉터를 제조한 후에도 그 엘이디 제조 장비용 서셉터를 지지하면서 회전시킬 수 있는 중앙홈(50)이 형성되는 부분이며, 그 중앙홈(50)에는 베이스판(10)이 노출되어도 그 엘이디 제조 장비용 서셉터를 회전시키는 회전축이 결합되는 부분이므로 공정에 영향을 주지 않는다.

상기 베이스판(10)으로는 종래와 같이 그라파이트를 사용할 수 있으나, 종래기술의 설명에서 상세히 설명한 바와 같이 베이스판(10)과 표면층(40)의 열팽창계수를 고려하여 표면층과 열팽창계수가 유사 또는 동일한 재료를 사용하여 형성한다.

이러한 재료로는 반응 소결 SiC, 재결정화 SiC 또는, TaC 등의 금속 탄화물 재질의 세라믹을 사용할 수 있다.

상기 지지홈(20)의 직경은 이후에 형성할 중앙홈(50)에 비하여 더 작은 직경을 가지는 것이며, 작은 직경 및 깊이를 고려하여 용이한 지지 고정상태를 가질 수 있도록 그 지지홈(20)의 측면은 나사가공되는 것이 바람직하다.

그 다음, 도 6에 도시한 바와 같이 상기 지지홈(20)에 지지대(30)를 삽입하여 그 베이스판(10)을 고정한 상태에서 전면에 화학적 기상증착을 통해 표면층(40)을 형성한다.

상기 지지홈(20)과 지지대(30)는 나사결합으로 치합될 수 있으며, 이와 같은 결합상태에 의해 그 베이스판(10)이 증착공정의 진행중에 흔들리거나 기울어지는 것을 방지할 수 있다.

상기 표면층(40)은 상기 베이스판(10)의 재질인 반응소결 SiC, 재결정화 SiC나, TaC와 유사한 열팽창계수를 가지는 SiC 또는 TaC를 사용할 수 있으며, 이 이외에도 다양한 세라믹을 사용할 수 있다.

또한 제조할 엘이디 제조 장비용 서셉터의 크기가 300mm 이하에서는 그라파이트판에 SiC를 코팅하는 경우에도 열충격이 크지 않아 균열이 발생되지 않음을 고려할 때, 그 서셉터의 크기에 따라 베이스판(10)을 그라파이트, 표면층(40)을 SiC 또는 TaC를 사용할 수 있다.

이처럼 본 발명은 1회의 화학적 기상 증착법을 사용하여 베이스판(10)의 전면에 균일한 두께 및 표면조도를 가지는 표면층(40)을 형성할 수 있기 때문에 종래에 비하여 그 공정단계가 단순해 지고, 제조공정 시간이 단축될 수 있다.

그 다음, 도 7에 도시한 바와 같이 상기 표면층(40)이 상기 지지홈(20)을 제외한 베이스판(10) 전체에 증착된 상기 도 6의 결과물을 지지대(30)로부터 분리하고, 상기 지지홈(20)의 위치에 그 지지홈(20)보다 직경이 더 큰 중앙홈(50)을 가공한다.

앞서 설명한 바와 같이 화학적 기상증착에 의해 형성되는 표면층(40)은 그 베이스판(10)의 상부 뿐만 아니라 상기 지지대(30)에도 형성되어, 그 지지대(30)를 지지홈(20)에서 분리하는 과정에서 그 지지홈(20)의 주변부에 위치하는 표면층(40)에 손상이 발생할 수는 있으나, 이 손상부분은 상기 중앙홈(50)의 가공시 제거되어 전체적으로 균일한 두께 및 표면조도를 가지는 엘이디 제조 장비용 서셉터를 제조할 수 있게 된다.

이와 같이 본 발명은 표면층(40)의 증착을 위해 베이스판(10)을 지지 고정하는 지지대(30)가 베이스판(10)에 직접 접촉되는 것을 방지할 수 있어 그 표면층(40)의 지지대(30)와의 접촉부분에서 균열이 발생되는 균열 발생원인을 모두 제거할 수 있게 된다.

또한 본 발명은 300mm 이상의 직경으로 엘이디 제조 장비용 서셉터를 제조하는 경우에도 그 베이스판(10)으로 반응 소결 SiC, 재결정화 SiC, TaC 등의 세라믹 을 사용하고, 그 표면층(40)으로 그 반응 소결 SiC, 재결정화 SiC 또는 TaC를 사용하여 베이스판(10)과 표면층(40) 사이에 열팽창계수의 차를 줄이거나 동일하게 함으로써, 엘이디 제조과정에서 갑작스런 승온 공정을 사용하는 경우에도 전체적으로 열팽창율 차이에 의한 균열이 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.

도 1 및 도 2는 종래 엘이디 제조 장비용 서셉터의 제조공정에서 그라파이트판의 상부에 실리콘 카바이드를 증착하는 제조공정 수순 모식도이다.

도 3은 종래 엘이디 제조 장비용 서셉터의 일부 단면 구성도이다.

도 4는 종래 엘이디 제조 장비용 서셉터 제조과정에서 발생하는 균열의 다른 원인을 설명하기 위한 모식도이다.

도 5 내지 도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 엘이디 제조 장비용 서셉터의 제조방법을 설명하기 위한 공정단계별 모식도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10:베이스판 20:지지홈

30:지지대 40:표면층

50:중앙홈

Claims (7)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. a) 상면에 하나 또는 그 이상의 포켓이 마련된 베이스판을 제조하는 단계;

   b) 상기 베이스판의 배면 중앙에 지지홈을 가공하는 단계;

   c) 상기 지지홈에 지지대를 삽입하여 상기 베이스판을 고정한 상태에서 상기 베이스판의 전면에 표면층을 증착하는 단계; 및

   d) 상기 지지대를 분리하고, 상기 지지홈의 위치에 상기 지지홈 보다는 직경이 더 큰 중앙홈을 가공하는 단계를 포함하는 엘이디 제조 장비용 서셉터 제조방법.
5. 제4항에 있어서,

   상기 지지홈은,

   나사가공에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 엘이디 제조 장비용 서셉터 제조방법.
6. 제4항 또는 제5항에 있어서,

   상기 베이스판은,

   그라파이트, 반응 소결 SiC , 재결정화 SiC 또는 TaC인 것을 특징으로 하는 엘이디 제조 장비용 서셉터 제조방법.
7. 제4항 또는 제5항에 있어서,

   상기 표면층은,

   SiC 또는 TaC인 것을 특징으로 하는 엘이디 제조 장비용 서셉터 제조방법.

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