KR101378801B1 - Batch type apparatus for forming epitaxial layer which includes a gas supply unit passing through a substrate support on which a plurality of substrates are placed - Google Patents
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Abstract
배치식 에피택셜층 형성장치가 개시된다. 본 발명에 따른 배치식 에피택셜층 형성장치는 복수개의 기판 상에 에피택셜층을 형성하기 위한 배치식 에피택셜층 형성장치로서, 상기 에피택셜층이 형성되는 공간을 제공하는 챔버; 상기 챔버 외측에 배치되고 복수개의 기판에 열을 인가하는 히터; 상기 챔버 내측에 배치되고 상기 복수개의 기판이 안착되는 기판 서포트를 포함하는 하부지지부; 상기 챔버 내측에 상기 기판 서포트의 중앙을 관통하도록 배치되며 상기 복수개의 기판에 대하여 공정 가스를 공급하는 공정 가스 공급부; 및 상기 공정 가스를 배기하는 공정 가스 배기부를 포함하는 것을 특징으로 한다.Disclosed is a batch epitaxial layer forming apparatus. A batch epitaxial layer forming apparatus according to the present invention includes a batch epitaxial layer forming apparatus for forming an epitaxial layer on a plurality of substrates, comprising: a chamber providing a space in which the epitaxial layer is formed; A heater disposed outside the chamber to apply heat to a plurality of substrates; A lower support part disposed inside the chamber and including a substrate support on which the plurality of substrates are seated; A process gas supply unit arranged to penetrate the center of the substrate support inside the chamber and supply process gas to the plurality of substrates; And a process gas exhaust unit configured to exhaust the process gas.
Description
본 발명은 배치식 에피택셜층 형성장치 및 그 형성방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 복수개의 기판 상에 균일하게 에피택셜층을 형성시킬 수 있는 배치식 에피택셜층 형성장치 및 그 형성방법에 관한 것이다.The present invention relates to a batch epitaxial layer forming apparatus and a method of forming the same. More specifically, the present invention relates to a batch type epitaxial layer forming apparatus capable of uniformly forming an epitaxial layer on a plurality of substrates and a method of forming the same.
발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED)는 전류를 빛으로 변환시키는 반도체 발광 소자로서, 정보 통신기기를 비롯한 전자장치의 표시 화상용 광원으로 널리 이용되어 왔다. 특히, 백열등, 형광등 등의 재래식 조명과 달리 전기 에너지를 빛 에너지로 전환하는 효율이 높아 최고 90%까지 에너지를 절감할 수 있다는 사실이 알려지면서, 형광등이나 백열 전구를 대체할 수 있는 소자로서 널리 각광받고 있다.Description of the Related Art [0002] Light emitting diodes (LEDs) are semiconductor light emitting devices that convert current into light and have been widely used as light sources for display images of electronic devices including information communication equipment. In particular, unlike conventional lighting such as incandescent lamps and fluorescent lamps, it has been known that energy efficiency can be reduced up to 90% by converting electric energy into light energy. Thus, it is widely known that the device can replace fluorescent lamps or incandescent lamps .
이러한 LED 소자의 제조공정은 크게 에피 공정, 칩 공정, 패키지 공정으로 분류될 수 있다. 에피 공정은 기판 상에 화합물 반도체를 에피택셜 성장(epitaxial growth)시키는 공정을 말하고, 칩 공정은 에피택셜 성장된 기판의 각 부분에 전극을 형성하여 에피 칩을 제조하는 공정을 말하며, 패키지 공정은 이렇게 제조된 에피 칩에 리드(Lead)를 연결하고 빛이 최대한 외부로 방출되도록 패키징하는 공정을 말한다.The manufacturing process of such an LED element can roughly be divided into an epi process, a chip process, and a package process. The epitaxial process refers to a process for epitaxially growing a compound semiconductor on a substrate, and the chip process refers to a process for producing an epitaxial chip by forming an electrode on each portion of a substrate on which epitaxial growth is performed. Refers to a process of connecting a lead to a manufactured epi chip and packaging the LED so that light is emitted to the outside as much as possible.
이러한 공정 중에서도 에피 공정은 LED 소자의 발광 효율을 결정하는 가장 핵심적인 공정이라 할 수 있다. 이는 기판 상에 화합물 반도체가 에피택셜 성장되지 않는 경우, 결정 내부에 결함이 발생하고 이러한 결함은 비발광 센터(nonradiative center)로 작용하여, LED 소자의 발광 효율을 저하시키기 때문이다.Among these processes, the epi process is the most critical process for determining the luminous efficiency of an LED device. This is because, when the compound semiconductor is not epitaxially grown on the substrate, defects are generated in the crystal and such defects act as a nonradiative center to lower the luminous efficiency of the LED device.
이러한 에피 공정, 즉 기판 상에 에피택셜층을 형성시키는 공정에는 LPE(Liquid Phase Epitaxy), VPE(Vapor Phase Epitaxy), MBE(Molecular Beam Epitaxy), CVD(Chemical Vapor Deposition) 방법 등이 사용되고 있는데, 이 중에서도 특히 유기금속 화학기상 증착법(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition; MOCVD) 또는 하이드라이드 기상 에피택시법(Hydride Vapor Phase Epitaxy; HVPE)이 주로 사용되고 있다.Liquid phase epitaxy (LPE), vapor phase epitaxy (VPE), molecular beam epitaxy (MBE), chemical vapor deposition (CVD), or the like are used for the epitaxial process, that is, a process for forming an epitaxial layer on a substrate. Among them, Metal-Organic Chemical Vapor Deposition (MOCVD) or Hydride Vapor Phase Epitaxy (HVPE) is mainly used.
종래의 MOCVD 방법 및 HVPE 방법을 이용하여 복수개의 기판 상에 에피택셜층을 형성시키는 경우 통상 반응 챔버의 하부 또는 일측면에서 공정 가스가 공급되고 있다. 그러나, 이와 같은 경우 복수개의 기판 상에 일정하게 공정 가스가 공급될 수 없으므로 복수개의 기판 상에 균일한 에피택셜층이 형성되지 못하는 문제점이 있었다. 이에 따라, 동일한 품질을 가지는 고효율 LED 소자를 대량으로 생산할 수 없어 공정의 생산성과 효율성이 저하되는 문제점이 있었다.When epitaxial layers are formed on a plurality of substrates using conventional MOCVD methods and HVPE methods, process gases are generally supplied from the bottom or one side of the reaction chamber. However, in this case, since a process gas cannot be uniformly supplied to the plurality of substrates, there is a problem in that a uniform epitaxial layer cannot be formed on the plurality of substrates. As a result, a high-efficiency LED element having the same quality can not be mass-produced, resulting in a problem that productivity and efficiency of the process are lowered.
또한, 복수개의 기판 상에 에피택셜층을 형성하는 동안, 챔버 내부의 벽 또는 공급관 등에 증착 물질이 고착되어, 챔버 내부 구성요소의 유지 관리가 용이하지 못한 문제점이 있었다.In addition, during the formation of the epitaxial layer on the plurality of substrates, the deposition material adhered to a wall or a supply pipe inside the chamber, thereby making it difficult to maintain the internal components of the chamber.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 복수개의 기판 상에 균일하게 에피택셜층을 형성시킬 수 있는 배치식 에피택셜층 형성장치 및 그 형성방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and provides a batch epitaxial layer forming apparatus and a method of forming the same which can form an epitaxial layer uniformly on a plurality of substrates. The purpose.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 배치식 에피택셜층 형성장치는 복수개의 기판 상에 에피택셜층을 형성하기 위한 배치식 에피택셜층 형성장치로서, 상기 에피택셜층이 형성되는 공간을 제공하는 챔버; 상기 챔버 외측에 배치되고 복수개의 기판에 열을 인가하는 히터; 상기 챔버 내측에 배치되고 상기 복수개의 기판이 안착되는 기판 서포트를 포함하는 하부지지부; 상기 챔버 내측에 상기 기판 서포트의 중앙을 관통하도록 배치되며 상기 복수개의 기판에 대하여 공정 가스를 공급하는 공정 가스 공급부; 및 상기 공정 가스를 배기하는 공정 가스 배기부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a batch epitaxial layer forming apparatus according to an embodiment of the present invention is a batch epitaxial layer forming apparatus for forming an epitaxial layer on a plurality of substrates, the epitaxial layer is A chamber providing a space to be formed; A heater disposed outside the chamber to apply heat to a plurality of substrates; A lower support part disposed inside the chamber and including a substrate support on which the plurality of substrates are seated; A process gas supply unit arranged to penetrate the center of the substrate support inside the chamber and supply process gas to the plurality of substrates; And a process gas exhaust unit configured to exhaust the process gas.
본 발명에 따르면, 복수개의 기판 상에 균일하게 에피택셜층을 형성시킬 수 있게 된다.According to the present invention, it is possible to form an epitaxial layer uniformly on a plurality of substrates.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배치식 에피택셜층 형성장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배치식 에피택셜층 형성장치의 구성을 나타내는 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 서프트의 일부의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공정 가스 공급부의 구조를 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 공정 가스 공급부의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 공정 가스 배기부의 구성을 나타내는 도면이다.1 is a view showing the configuration of a batch type epitaxial layer forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a plan view showing the configuration of a batch type epitaxial layer forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing the configuration of a part of the substrate support according to an embodiment of the present invention.
4 is a perspective view illustrating a structure of a process gas supply unit according to an exemplary embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view illustrating a structure of a process gas supply unit according to an exemplary embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating a configuration of a unit process gas exhaust unit according to an exemplary embodiment of the present invention.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현 될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일 또는 유사한 기능을 지칭한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The following detailed description of the invention refers to the accompanying drawings that show, by way of illustration, specific embodiments in which the invention may be practiced. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the invention. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different, but need not be mutually exclusive. For example, certain features, structures, and characteristics described herein may be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention in connection with an embodiment. It is also to be understood that the position or arrangement of the individual components within each disclosed embodiment may be varied without departing from the spirit and scope of the invention. The following detailed description is, therefore, not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention is to be limited only by the appended claims, along with the full scope of equivalents to which such claims are entitled. In the drawings, like reference numerals refer to the same or similar functions throughout the several views.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세하게 설명하도록 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배치식 에피택셜층 형성장치의 구성을 나타내는 도면이다.1 is a view showing the configuration of a batch type epitaxial layer forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배치식 에피택셜층 형성장치의 구성을 나타내는 평면도이다.2 is a plan view showing the configuration of a batch type epitaxial layer forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
먼저, 배치식 에피택셜층 형성장치에 로딩되는 기판(10)의 재질은 특별히 제한되지 않으며 글래스, 플라스틱, 폴리머, 실리콘 웨이퍼, 스테인레스 스틸, 사파이어 등 다양한 재질의 기판(10)이 로딩될 수 있다. 이하에서는 발광 다이오드 분야에서 사용되는 원형의 사파이어 기판(10)을 상정하여 설명한다.First, the material of the
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배치식 에피택셜층 형성장치는 챔버(110)를 포함하여 구성된다. 챔버(110)는 공정이 수행되는 동안 실질적으로 내부 공간이 밀폐되도록 구성되어 복수개의 기판(10) 상에 에피택셜층이 형성되기 위한 공간을 제공하는 기능을 수행할 수 있다. 이러한 챔버(110)는 최적의 공정 조건을 유지하도록 구성되며, 형태는 사각형 또는 원형의 형태로 제조될 수 있다. 챔버(110)의 재질은 석영(quartz)인 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.Referring to FIG. 1, a batch epitaxial layer forming apparatus according to an embodiment of the present invention includes a
일반적으로 기판(10) 상에 에피택셜층을 형성하기 위한 공정은 증착 물질을 챔버(110) 내부로 공급하고 챔버(110) 내부를 약 800℃에서 1200℃의 온도까지 가열함으로써 이루어진다. 이렇게 공급된 증착 물질은 본래의 목적과 부합하게 기판(10)으로 공급되어 에피택셜층을 형성에 관여하기도 하지만 챔버(110) 내벽에 피착되어 소정의 응집체를 형성하기도 한다.In general, a process for forming an epitaxial layer on the
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 챔버(110)는 외부 챔버와 내부 챔버로 이루어지는 이중 챔버 구조로 구성될 수 있다. 이러한 이중 챔버 구조를 채용함으로써, 외부 챔버와 내부 챔버 사이의 공간에 소정의 통로가 형성될 수 있는데 이러한 소정의 통로로 공정 가스가 배기될 수 있다. 이에 따라 공정 가스를 원활하게 배기할 수 있게 된다.In order to solve this problem, the
도 1을 더 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배치식 에피택셜층 형성장치는 히터(120)를 포함하여 구성될 수 있다. 히터(120)는 챔버(110)의 외부에 설치되어 복수개의 기판(10)에 에피택셜 공정에서 필요한 열을 인가하는 기능을 수행할 수 있다. 기판(10) 상에서 원활한 에피택셜 성장이 이루어지기 위하여 히터(120)는 기판(10)을 약 1200℃ 이상의 온도까지 가열할 수 있다.Referring to FIG. 1, the batch epitaxial layer forming apparatus according to an embodiment of the present invention may include a
본 발명에서는 기판(10)을 가열하기 위하여 할로겐 램프 또는 저항식 발열체를 이용한 가열 방식을 이용할 수도 있으나 바람직하게는 유도 가열 방식을 이용할 수 있다. 유도 가열(induction heating) 방식이란 전자기 유도를 이용하여 금속과 같은 전도성 물체를 가열시키는 방식을 일컫는다. 유도 가열 방식을 이용하기 위하여 히터(120)는 챔버(110) 내부를 유도 가열할 수 있는 코일형 히터(120)로 구성되고 기판 서포트(131)에 설치되는 서셉터(133)는 도전성 물질을 포함하여 구성될 수 있다. 코일형 히터(120)를 이용한 기판(10)의 가열은 코일형 히터(120)에서 챔버(110) 내부로 고주파 교류 전류가 인가됨에 따라 도전성 물질을 포함하는 서셉터(133)가 가열되는 원리에 의해 구현될 수 있다.In the present invention, a heating method using a halogen lamp or a resistance heating element may be used to heat the
이처럼 유도 가열 방식을 이용하여 기판(10)을 가열하는 경우 서셉터(133)를 제외한 배치식 에피택셜층 형성장치의 구성 요소들은 부도체(예를 들면, 석영)로 구성될 수 있다. 이에 따라 코일형 히터(120)에 의하여 서셉터(133)만 가열되게 되므로 챔버(110) 내부의 나머지 구성요소들에 증착 물질이 피착되는 것을 최소화할 수 있게 된다.When the
도 1을 더 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배치식 에피택셜층 형성장치는 하부 지지부(130)를 포함하여 구성된다. 하부 지지부(130)는 챔버(110) 내부에 설치되어 에피택셜 공정이 이루어지는 동안 복수개의 기판(10)을 지지하는 기능을 수행할 수 있다.Referring to FIG. 1, the batch epitaxial layer forming apparatus according to the exemplary embodiment of the present invention includes a
하부 지지부(130)는 챔버(110) 내에서 회전 가능하도록 구성될 수 있다. 하부 지지부(130)의 회전을 가능하게 하기 위하여 공지의 여러 가지 회전 구동 수단이 하부 지지부(130)에 채용될 수 있다. 도 2를 참조하면, 하부 지지부(130)가 챔버(110) 내에서 회전됨에 따라 하부 지지부(130)의 구성요소인 기판 서포트(131)도 회전하게 되는데 이에 따라 공정 가스가 기판(10)의 임의의 위치에 편중되게 공급되는 것을 방지할 수 있게 된다. 결과적으로 복수개의 기판(10) 상에 보다 균일하게 공정 가스를 공급할 수 있게 된다.The
도 1 및 도 2를 참조하면, 하부 지지부(130)는 기판(10)이 안착되는 기판 서포트(131)를 포함하여 구성된다. 도시한 바와 같이, 기판 서포트(131)는 하부 지지부(130)의 원활한 회전을 위하여 원판의 형태로 구성되는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.1 and 2, the
도 1을 더 참조하면, 기판 서포트(131)는 복수개로 구성되어 층으로 배열 설치되는 것이 바람직하다. 이처럼 기판 서포트(131)가 복수개로 구성되는 경우 복수개의 기판 서포트(131)는 연결 부재(132)에 의하여 서로 연결되어 고정될 수 있다. 도 1에서는 기판 서포트(131)가 네 개이며 연결 부재(132)가 두 개인 것으로 도시되어 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 기판 서포트(131) 및 연결 부재(132)의 개수는 본 발명이 이용되는 목적에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 기판 서포트(131) 및 연결 부재(132)의 재질은 석영인 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.Referring to FIG. 1, it is preferable that the
후술하는 바와 같이, 본 발명에서는 공정 가스 공급부(140)가 하부 지지부(130)의 기판 서포트(131) 중앙을 관통한 상태에서 공정 가스를 공급한다. 이러한 경우 공정 가스가 기판 서포트(131)의 중심부에서 공급됨에 따라 기판 서포트(131)의 중심부와 가까운 기판(10) 상의 위치에 공정 가스가 더 많이 공급되게 되는 문제점이 발생할 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 도 2에 도시된 바와 같이, 기판 서포트(131)에 안착된 복수개의 기판(10)은 독립적으로 회전될 수 있다. 다시 말하면, 에피택셜 공정이 이루어지는 동안 각 기판(10)은 기판 서포트(131)에 대하여 수평 방향으로 회전되되 서로 다른 회전 속도 또는 서로 다른 회전 방향으로 회전될 수 있다. 이러한 기판(10)의 독립적인 회전은 기판(10)이 안착되는 서셉터(133)의 회전에 의하여 이루어질 수 있다. 기판(10)이 독립적으로 회전함에 따라 공정 가스가 복수개의 기판(10) 상에 균일하게 공급될 수 있게 된다.As will be described later, in the present invention, the process
도 2를 더 참조하면, 공정 가스 공급부(140)가 하부 지지부(130)의 기판 서포트(131)의 중앙을 관통할 수 있도록 기판 서포트(131)의 중앙에는 관통홀(134)이 형성될 수 있다. 관통홀(134)의 직경은 공정 가스 공급부(140)의 직경 보다 다소 크게 형성되는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 2, a through
도 1을 더 참조하면, 각각의 기판 서포트(131)에는 복수개의 서셉터(133)가 설치될 수 있다. 서셉터(133)는 에피택셜 공정이 진행되는 동안 기판(10)을 지지하여 기판(10)의 변형을 방지하는 기능을 수행할 수 있다. 각각의 기판 서포트(131)에 설치되는 서셉터(133)의 개수는 각각의 기판 서포트(131)에 배치되는 기판(10)의 개수와 동일할 수 있다.Referring to FIG. 1, a plurality of
서셉터(133)는 기판(10)의 변형을 방지하는 기능 외에도 앞서 언급한 바와 같이 코일형 히터(120)와 함께 기판(10)을 가열하는 기능을 수행할 수 있다. 이를 위하여, 서셉터(133)의 재질은 도전성 물질, 예를 들면 비정질 카본(amorphous carbon), 다이아몬드성 카본(diamondlike carbon), 유리성 카본(glasslike carbon) 등을 포함할 수 있으나, 바람직하게는 그래파이트(Graphite)일 수 있다. 그래파이트는 강도가 뛰어날 뿐만 아니라 도전성이 우수하여 유도 가열 방식으로 가열되기에 적합할 수 있다. 이처럼 서셉터(133)가 그래파이트로 구성되는 경우 그래파이트의 표면은 탄화규소(SiC)로 코팅될 수 있다. 탄화규소는 고온 강도 및 경도가 우수하며 열전도율이 높기 때문에 가열 중에 그래파이트 분자가 분산되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 기판(10)으로의 열 전달이 용이하게 이루어지도록 할 수 있다.The
서셉터(133)는 기판(10)의 변형 방지 및 기판(10)의 가열 기능 외에도 앞서 언급한 바와 같이 기판(10)의 회전(자전)이 이루어지도록 하는 기능을 수행할 수 있다. 이를 위하여 공지의 여러 가지 회전 구동 수단이 서셉터(133)에 채용될 수 있다. 또한, 서셉터(133)는 원활한 회전을 위하여 원판의 형상을 가지는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 본 발명이 이용되는 목적에 따라 다양한 형상을 가질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 서셉터(133)를 회전시키기 위한 회전 구동 수단에 관하여 이하에서 설명한다.The
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 서프트(131)의 일부의 구성을 나타내는 도면이다. 3 is a view illustrating a configuration of a part of the
도 3은 세섭터(133)를 회전시키기 위한 회전 구동 수단에 관하여 나타내기 위하여, 기판 서포트(131)의 구성요소 중 서셉터(133)를 제외한 구성을 나타낸다. 기판 서포트(131) 상에 서셉터(133)가 위치하는 곳에는 서셉터(133)를 수용하기 위한 서셉터 수용부(135)가 형성될 수 있다. 서셉터 수용부(135)는 서셉터(133)의 개수와 동일하게 형성될 수 있다. 서셉터(133)의 형상이 원판이라면, 서셉터 수용부(135)는 원판 형상에 대응되는 오목 형상으로 형성될 수 있다. 3 shows a configuration excluding the
서셉터 수용부(135) 상에는 그루브(136)가 형성될 수 있다. 그루브(136)에는 유로(138)을 통해 공급되는 가스(예를 들어, N2 가스 또는 H2 가스)가 흐르도록 할 수 있다. 그루브(136)에서 발생하는 가스의 흐름은 서셉터(133)를 회전시킬 수 있는 회전력을 제공할 수 있다. 그루브(136)의 형상은 서셉터(133)를 소정의 방향으로 회전시킬 수 있도록 형성될 수 있다. 서셉터 수용부(135)의 중앙에는 핀(137)이 돌출되도록 하여 서셉터(133)의 중앙에 형성된 홈에 끼워지도록 할 수 있다. 핀(137)이 서셉터(133)의 중앙에 형성된 홈에 끼워짐에 따라서, 서셉터(133)가 핀(137)을 중심으로 회전할 수 있다. The
도 1을 더 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배치식 에피택셜층 형성장치는 공정 가스 공급부(140)를 포함하여 구성된다. 공정 가스 공급부(140)는 챔버(110) 내부로 에피택셜층 형성을 위해 필요한 공정 가스를 공급하는 기능을 수행할 수 있다.Referring to FIG. 1, the batch epitaxial layer forming apparatus according to an embodiment of the present invention includes a process
종래의 가스 공급 장치는 챔버의 하부 또는 일측면에서 공정 가스를 공급하기 때문에 가스 공급 장치와 가까이 위치된 기판과 멀리 위치된 기판 사이에 공급되는 공정 가스의 양의 차이가 발생할 수 밖에 없었다. 이러한 차이는 결과적으로 에피택셜층 두께 등의 차이를 야기하게 되므로 복수개의 기판 상에 동일한 품질 및 규격을 가지는 에피택셜층을 형성하지 못하게 되는 원인이 되었다.Since the conventional gas supply device supplies the process gas from the bottom or one side of the chamber, a difference in the amount of process gas supplied between the substrate located near the gas supply device and the substrate located far away may occur. This difference results in a difference in epitaxial layer thickness and the like, which causes a failure to form epitaxial layers having the same quality and specifications on the plurality of substrates.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 공정 가스 공급부(140)가 기판 서포트(131)의 중앙을 관통하도록 배치되는 것을 구성상의 특징으로 한다. 다시 말하면, 공정 가스 공급부(140)가 기판 서포트(131)의 중앙에 형성된 관통홀(134)을 관통하여 기판 서포트(131)의 중심부에서 기판 서포트(131)에 의하여 지지되고 있는 복수개의 기판(10)을 향하여 공정 가스를 공급하는 것을 구성상의 특징으로 한다. 이러한 구성을 채용함으로써 본 발명에서는 복수개의 기판(10) 상에 균일하게 공정 가스를 공급할 수 있게 되기 때문에 복수개의 기판(10) 상에 동일한 품질 및 규격을 가지는 에피택셜층을 형성할 수 있게 된다.In order to solve this problem, as shown in FIG. 1, the present invention is characterized in that the process
도 2를 더 참조하면, 에피택셜 공정이 진행되는 동안 공정 가스 공급부(140)는 회전될 수 있다. 공정 가스 공급부(140)의 회전을 위하여 공지의 여러 가지 회전 구동 수단이 공정 가스 공급부(140)에 채용될 수 있다. 이에 따라 하부 지지부(130)의 회전과 유사하게 공정 가스가 각 기판(10)의 임의의 위치에 편중되게 공급되는 것을 방지할 수 있게 된다. 결과적으로 복수개의 기판(10) 상에 보다 균일하게 공정 가스를 공급할 수 있게 된다.2, the process
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배치식 에피택셜층 형성장치(100)에 사용되는 공정 가스 공급부(140)의 구조를 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the structure of the process
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공정 가스 공급부(140)의 구조를 나타내는 사시도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 공정 가스 공급부(140)의 구조를 나타내는 단면도이다.4 is a perspective view illustrating a structure of the process
도 4 및 도 5를 참조하면, 공정 가스 공급부(140)는 외관(141)과 내관(142)으로 이루어지는 이중 관 구조로 구성될 수 있다. 본 실시예에서 내관(142)의 개수가 4개인 것을 예시하고 있지만, 이에 한정될 것은 아니고 이용되는 목적과 상황에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 공정 가스 공급부(140)는 복수개의 가스 분사구(143, 145)를 포함하여 구성될 수 있다. 복수개의 가스 분사부(143, 145)는 제1 및 제2 공정 가스를 분사하는 기능을 수행할 수 있다. 복수개의 가스 분사부(143, 145)의 위치는 각각의 기판 지지판(131)의 위치에 대응되도록 형성될 수 있다. 가스 분사구(143, 145)는 높은 고온 강도를 가지는 물질로 구성될 수 있다. 가스 분사구의 개수는 특별하게 한정되지 아니하며 본 발명이 이용되는 목적에 따라 다양하게 변경될 수 있다.4 and 5, the process
여기서 복수개의 가스 분사부(143, 145)는 공정 가스 공급부(140)의 내관(142)과 연결되는 복수개의 제1 가스 분사부(143) 및 공정 가스 공급부(140)의 외관(141)과 연결되는 복수개의 제2 가스 분사부(145)를 포함하는 의미로 볼 수 있다. 본 실시예에서는 제1 가스 분사부(143)는 내관(142) 외벽에 형성된 노즐 형태로서 노즐의 단부에 형성된 홀에서 공정 가스를 분사할 수 있다. 제1 가스 분사부(143)는 외관(141)에 형성된 홀(144)을 관통할 수 있으며, 공정 가스가 분사되는 제1 가스 분사부(143)의 단부는 외관(141)의 외부에 노출되게 할 수 있다. 그리고, 제2 가스 분사부(145)는 외관(141)에 형성된 홀 형태로서, 제2 가스 분사부(145)를 통해 외관(141)에 공급된 공정 가스가 외부로 분사될 수 있다. 하지만, 제1 및 제2 가스 분사부(143, 145)의 형태는 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 변형이 가능하다..Here, the plurality of
복수개의 제1 가스 분사부(143)에서는 서로 동일한 양의 공정 가스가 분사되도록 제어될 수 있다. 이를 위하여 공지의 여러 가지 가스 공급 제어 시스템이 제1 가스 분사부(143)에 채용될 수 있다. 복수개의 제1 가스 분사부(143)에서 동일한 양의 공정 가스가 분사됨에 따라 공정 가스가 임의의 기판(10)에 편중되게 공급되는 것을 방지할 수 있게 된다. 결과적으로 복수개의 기판(10) 상에 보다 균일하게 공정 가스를 공급할 수 있게 된다. 이러한 점은 제2 가스 분사부(145)에 대해서도 마찬가지일 수 있다.In the plurality of
한편, 복수개의 기판(10) 상에 공급되는 공정 가스는 기판(10) 상에 형성하려는 에피택셜층의 종류 또는 그 형성 방법에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 예를 들어, MOCVD법을 이용하여 복수개의 기판(10) 상에 에피택셜 질화갈륨(GaN)층을 형성시키기 위해서는, TMG(trimethylgallium), TEG(triethylgallium), NH3 가스 등이 공정 가스로 이용될 수 있다. 또한, HVPE법을 이용하여 복수개의 기판(10) 상에 에피택셜 질화갈륨(GaN)층을 형성시키기 위해서는 Ga 금속과 HCl 가스가 반응하여 생성된 GaCl 가스, NH3 가스, H2 등이 공정 가스로 이용될 수 있다.Meanwhile, the process gas supplied on the plurality of
본 발명의 일 실시예에 따른 배치식 에피택셜층 형성장치에 사용되는 공정 가스 공급부(140)는 제1 가스 분사부(143)에서 분사하는 공정 가스와 제2 가스 분사부(145)에서 분사하는 공정 가스를 서로 다르게 하는 것이 바람직하다. 예를 들어, MOCVD법을 이용하여 복수개의 기판(10) 상에 에피택셜 질화갈륨 층을 형성시키기 위해서, 제1 가스 분사부(143)에서는 TMG 가스 또는 TEG 가스를 분사하고, 제2 가스 분사부(145)에서는 NH3 가스를 분사하도록 할 수 있다. 본 발명의 공정 가스 공급부(140)에 의하면, 복수의 공정 가스 각각이 제1 가스 분사부(143)와 제2 가스 분사부(145)를 통하여 분사되기 때문에, 공정 가스가 기판에 이르기 전 공정 가스 공급부(140) 내에서 서로 반응하여 공정 가스 공급부(140) 내벽에 증착 물질이 피착되도록 하는 것을 방지할 수 있다.The process
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배치식 에피택셜층 형성장치는 공정 가스 배기부(150)를 포함하여 구성된다. 공정 가스 배기부(150)는 챔버(110) 외부로 공정 가스를 배기하는 기능을 수행할 수 있다.Referring to FIG. 1, a batch epitaxial layer forming apparatus according to an embodiment of the present invention includes a process
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배치식 에피택셜층 형성장치(100)에 사용되는 공정 가스 배기부(150)의 구조를 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the structure of the process
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 공정 가스 배기부(150)의 구성을 나타내는 도면이다.6 is a view showing the configuration of a unit process
도 6을 참조하면, 공정 가스 배기부(150)는 복수의 기판 서포트(131)의 주변을 둘러싸는 원통 형상으로 형성될 수 있다. 공정 가스 배기부(150)에서 기판 서포트(131) 각각에 대응되는 높이에는 공정 가스를 배기하기 위한 복수의 배기구(155)가 형성될 수 있다. 배기구(155)는 슬릿(slit) 형상으로 형성될 수 있으나, 그 형상은 이에 한정될 것은 아니다. 또한, 배기구(155)의 개수는 본 발명이 이용되는 목적에 따라 다양하게 변경될 수 있다. Referring to FIG. 6, the process
공정 가스 배기부(150)의 외부에는 공정 가스를 흡입할 수 있는 흡입 수단이 연결되어, 공정 가스를 배기구(155)를 통해 외부로 배기할 수 있다. 배기구(155)는, 도 2에서 나타내는 바와 같이, 기판 서포트(131) 근처에 위치하는 것이 바람직하다. 이러한 구성을 채용함으로써 공정 가스의 흐름, 즉 제1 및 제2 가스 분사부(143, 145)에서 분사된 공정 가스가 챔버(110) 내부를 순환하지 아니하고 바로 배기구(155)로 유입되도록 하는 흐름을 형성할 수 있으므로 불필요한 공정 가스가 기판(10)에 공급되는 것을 최소화할 수 있게 된다. 결과적으로 복수개의 기판(10) 상에 보다 균일하게 공정 가스를 공급할 수 있게 된다.Suction means capable of sucking the process gas is connected to the outside of the process
배기구(155)는 공정 가스의 균일한 흐름을 위하여 서로 일정한 간격을 가지면서 배치되는 것이 바람직하다. 이를 테면, 도 2에 도시된 바와 같이 여덟 개의 배기구(155)가 하나의 기판 서포트(131)에 대응되어 배치되는 경우 여덟 개의 배기구(155)는 각각 일정한 간격을 가지며 배치될 수 있다.The
본 발명은 상술한 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형과 변경이 가능하다. 그러한 변형예 및 변경예는 본 발명과 첨부된 특허청구범위의 범위 내에 속하는 것으로 보아야 한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken in conjunction with the present invention. Variations and changes are possible. Such variations and modifications are to be considered as falling within the scope of the invention and the appended claims.
Claims (10)
상기 에피택셜층이 형성되는 공간을 제공하는 챔버;
상기 챔버 외측에 배치되고 복수개의 기판에 열을 인가하는 히터;
상기 챔버 내측에 배치되고 상기 복수개의 기판이 안착되는 기판 서포트;
상기 챔버 내측에 상기 기판 서포트의 중앙을 관통하도록 배치되며 상기 복수개의 기판에 대하여 공정 가스를 공급하는 공정 가스 공급부; 및
상기 공정 가스를 배기하는 공정 가스 배기부
를 포함하고,
상기 기판 서포트 상에는 상기 기판 각각이 안착되는 복수개의 서셉터가 설치되며,
상기 복수개의 서셉터 각각이 독립적으로 회전 가능하고,
상기 기판 서포트에는 상기 서셉터를 수용할 수 있는 서셉터 수용부가 형성되며,
상기 서셉터 수용부 상에는 소정의 가스 흐름을 형성하기 위한 그루브가 형성되고,
상기 그루브에서 발생하는 가스 흐름에 의하여 상기 서셉터를 회전시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 배치식 에피택셜층 형성장치.A batch epitaxial layer forming apparatus for forming an epitaxial layer on a plurality of substrates,
A chamber providing a space in which the epitaxial layer is formed;
A heater disposed outside the chamber to apply heat to a plurality of substrates;
A substrate support disposed inside the chamber and in which the plurality of substrates are seated;
A process gas supply unit arranged to penetrate the center of the substrate support inside the chamber and supply process gas to the plurality of substrates; And
A process gas exhaust unit for exhausting the process gas
Lt; / RTI >
On the substrate support, a plurality of susceptors on which each of the substrates is mounted are installed.
Each of the plurality of susceptors is independently rotatable,
The substrate support is provided with a susceptor accommodating portion for accommodating the susceptor,
Grooves are formed on the susceptor receiver to form a predetermined gas flow.
And the susceptor can be rotated by the gas flow generated in the groove.
상기 챔버는 내부 챔버와 외부 챔버로 이루어지는 이중 챔버 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 배치식 에피택셜층 형성장치.The method of claim 1,
And said chamber has a dual chamber structure comprising an inner chamber and an outer chamber.
상기 히터는 저항 가열 방식 히터이며,
상기 서셉터의 재질은 석영(quartz), 비정질 카본(amorphous carbon), 다이아몬드성 카본(diamondlike carbon), 유리성 카본(glasslike carbon), 그래파이트(Graphite), 탄화규소(SiC) 및 탄화규소로 코팅된 그래파이트 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 배치식 에피택셜층 형성장치.The method of claim 1,
The heater is a resistance heating type heater,
The susceptor is coated with quartz, amorphous carbon, diamondlike carbon, glasslike carbon, graphite, silicon carbide (SiC) and silicon carbide. Batch epitaxial layer forming apparatus, characterized in that selected from graphite.
상기 기판 서포트는 복수개인 것을 특징으로 하는 배치식 에피택셜층 형성장치.The method of claim 1,
And a plurality of the substrate supports.
상기 기판 서포트 및 상기 공정 가스 공급부 중 적어도 하나는 회전 가능한 것을 특징으로 하는 배치식 에피택셜층 형성장치.The method of claim 1,
And at least one of the substrate support and the process gas supply is rotatable.
상기 공정 가스 공급부는 공정 가스를 분사하는 복수개의 공정 가스 분사구를 포함하고,
상기 복수개의 가스 분사구가 상기 공정 가스 공급부에 형성된 위치는 상기 복수개의 기판 서포트 각각의 위치에 대응하는 것을 특징으로 하는 배치식 에피택셜층 형성장치.6. The method of claim 5,
The process gas supply unit includes a plurality of process gas injection holes for injecting a process gas,
And wherein the plurality of gas injection ports are formed in the process gas supply unit corresponding to the positions of the plurality of substrate supports, respectively.
상기 복수개의 상기 공정 가스 배기부는 복수의 배기구를 포함하고,
상기 복수의 배기구가 상기 공정 가스 배기부에 형성된 위치는 상기 복수개의 기판 서포트 각각의 위치에 대응하는 것을 특징으로 하는 배치식 에피택셜층 형성장치.6. The method of claim 5,
The plurality of process gas exhausts includes a plurality of exhaust ports,
And wherein the plurality of exhaust ports are formed in the process gas exhaust unit corresponding to the positions of the plurality of substrate supports, respectively.
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JP2004363180A (en) * | 2003-06-02 | 2004-12-24 | Sharp Corp | Device and method for vapor phase epitaxy |
KR20050014139A (en) * | 2003-07-30 | 2005-02-07 | 삼성전자주식회사 | vertical and low voltage chemical vaper deposition apparatus |
KR20100077444A (en) * | 2008-12-29 | 2010-07-08 | 주식회사 케이씨텍 | Atomic layer deposition apparatus |
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