KR102113734B1 - Susceptor for chemical vapor deposition device and apparatus for chemical vapor deposition having the same - Google Patents

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KR102113734B1 KR1020120144784A KR20120144784A KR102113734B1 KR 102113734 B1 KR102113734 B1 KR 102113734B1 KR 1020120144784 A KR1020120144784 A KR 1020120144784A KR 20120144784 A KR20120144784 A KR 20120144784A KR 102113734 B1 KR102113734 B1 KR 102113734B1
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Abstract

화학 기상 증착 장치용 서셉터 및 이를 구비하는 화학 기상 증착 장치가 개시된다. 상기 화학 기상 증착 장치용 서셉터는 기판이 안착되는 일면이 개방되어 내부 수용공간을 가지는 몸체; 상기 내부 수용공간의 둘레를 따라 일정한 단차를 가지고 형성되어 상기 기판을 지지하는 단턱부 및 상기 내부 수용공간에 충전되는 열전도 물질을 포함한다.A susceptor for a chemical vapor deposition apparatus and a chemical vapor deposition apparatus having the same are disclosed. The susceptor for a chemical vapor deposition apparatus includes a body having an inner receiving space by opening one surface on which a substrate is seated; It is formed with a constant step along the circumference of the inner receiving space and includes a stepped portion supporting the substrate and a heat conducting material filled in the inner receiving space.

Description

화학 기상 증착 장치용 서셉터 및 이를 구비한 화학 기상 증착 장치{SUSCEPTOR FOR CHEMICAL VAPOR DEPOSITION DEVICE AND APPARATUS FOR CHEMICAL VAPOR DEPOSITION HAVING THE SAME}Susceptor for chemical vapor deposition apparatus and a chemical vapor deposition apparatus having the same {SUSCEPTOR FOR CHEMICAL VAPOR DEPOSITION DEVICE AND APPARATUS FOR CHEMICAL VAPOR DEPOSITION HAVING THE SAME}

본 발명은 화학 기상 증착 장치용 서셉터 및 이를 구비한 화학 기상 증착 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체 및 질화물 발광소자를 제조하는데 이용되는 화학 기상 증착 장치에서 기판을 지지하여 히터에서 제공되는 열을 기판으로 전달하기 위한 화학 기상 증착 장치용 서셉터 및 이를 구비한 화학 기상 증착 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a susceptor for a chemical vapor deposition apparatus and a chemical vapor deposition apparatus having the same , and more specifically, the heat provided from the heater by supporting the substrate in a chemical vapor deposition apparatus used to manufacture semiconductor and nitride light emitting devices. The present invention relates to a susceptor for a chemical vapor deposition apparatus for transferring a substrate to a substrate, and a chemical vapor deposition apparatus having the same.

반도체, 및 질화물 발광소자를 제조하는데 이용되는 유기 금속 화학 기상증착 장치(Metal Organic Chemical Vapor Deposition: MOCVD)는 화학 반응을 이용하여 웨이퍼에 금속 산화막을 형성하는 박막 형성 장치로서, 진공으로 이루어진 챔버(Chamber) 내에서 가열된 기판에 증기압이 높은 금속의 유기 화합물 증기를 보내어 그 금속의 막을 기판에 성장시키도록 한다. Metal Organic Chemical Vapor Deposition (MOCVD), which is used to manufacture semiconductors and nitride light emitting devices, is a thin film forming apparatus that forms a metal oxide film on a wafer by using a chemical reaction. The organic compound vapor of the metal having a high vapor pressure is sent to the substrate heated in) so that the film of the metal is grown on the substrate.

MOCVD 장비에서 웨이퍼에 박막을 형성할 때, 웨이퍼는 서셉터(Susceptor)에 수용된 상태로 RF 코일에서 생성된 열에 의해 가열된다. RF 코일에서 생성된 열이 서셉터에 수용된 웨이퍼에 가해질 때, 기판의 테두리는 서셉터와 접촉한 상태로 가열되므로 웨이퍼의 테두리가 중심부에 비해 더 가열되어 웨이퍼의 온도 균일도가 틀어지게 되며, 이에 따라 기판의 도핑 균일도가 저하되는 문제가 생길 수 있다.When forming a thin film on a wafer in MOCVD equipment, the wafer is heated by heat generated by the RF coil while being accommodated in a susceptor. When heat generated from the RF coil is applied to the wafer accommodated in the susceptor, the rim of the substrate is heated in contact with the susceptor, so that the rim of the wafer is heated compared to the center, resulting in a change in the temperature uniformity of the wafer. A problem that the doping uniformity of the substrate is lowered may occur.

한국공개특허 제2012-0051968호에서는 기판의 하부와 소정거리 이격되어 배치되는 캐비티를 포함하는 서셉터를 개시하고 있다. 그러나 이와 같이 캐비티가 형성된 서셉터의 경우 기판의 가장자리만이 서셉터와 직접 접촉하게 되고, 가열시 기판의 가장자리와 중앙부분의 온도 차이가 크게 나타난다. 이러한 기판의 가장자리와 중앙부분의 온도 차이는 결과적으로 도핑 균일도를 크게 저하하게 되며, 도핑 균일도 저하 현상은 고온에서 더 크게 나타나는 경향을 보인다.
Korean Patent Publication No. 2012-0051968 discloses a susceptor including a cavity disposed at a predetermined distance from a lower portion of the substrate. However, in the case of the susceptor in which the cavity is formed as described above, only the edge of the substrate directly contacts the susceptor, and when heated, the temperature difference between the edge of the substrate and the central portion is large. As a result, the temperature difference between the edge of the substrate and the center portion significantly decreases the doping uniformity, and the phenomenon of lowering the doping uniformity tends to appear larger at high temperatures.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 별다른 공정 없이 기판과 서셉터가 접촉하지 않고 이격되는 공간에 열전도도가 높은 탄소나노튜브, 그래핀 등의 열전도 물질을 충전하여 기판 전면이 균일하게 가열되도록 하여 도핑 균일도를 향상시킬 수 있는 화학 기상 증착 장치용 서셉터 및 이를 구비한 화학 기상 증착 장치를 제공하는 데 있다.
The technical problem to be achieved by the present invention is a doping uniformity by filling the thermally conductive material such as carbon nanotubes and graphene with high thermal conductivity in a spaced apart space between the substrate and the susceptor without any special process so that the entire surface of the substrate is uniformly heated. It is to provide a susceptor for a chemical vapor deposition apparatus capable of improving and a chemical vapor deposition apparatus having the same.

본 발명의 일 양태에 따르면 기판이 안착 되는 일면이 개방되어 내부 수용공간을 가지는 몸체; 상기 내부 수용공간의 둘레를 따라 일정한 단차를 가지고 형성되어 상기 기판을 지지하는 단턱부 및 상기 내부 수용공간에 충전되는 열전도 물질을 포함하는 화학 기상 증착 장치용 서셉터를 제공한다.According to an aspect of the present invention, one surface on which the substrate is seated is opened to have a body having an internal receiving space; It provides a susceptor for a chemical vapor deposition apparatus including a stepped portion formed with a constant step along the circumference of the inner receiving space to support the substrate and a heat conducting material filled in the inner receiving space.

상기 열전도 물질은 탄소나노튜브 및 그래핀 중 적어도 어느 하나일 수 있다.The thermal conductive material may be at least one of carbon nanotubes and graphene.

상기 열전도 물질은 상기 기판과 전면 접촉하도록 상기 내부 수용공간에 충전될 수 있다.The heat-conducting material may be filled in the inner receiving space to make full contact with the substrate.

상기 내부 수용공간은 곡률을 가지는 오목한 형상으로 형성될 수 있다.The inner accommodating space may be formed in a concave shape having a curvature.

상기 몸체의 외주면을 따라 형성되어 상기 기판의 이탈을 방지하는 격벽을 더 포함하여 구성될 수 있다.It may be formed along the outer circumferential surface of the body further comprises a partition wall that prevents the separation of the substrate.

상기 단턱부의 폭은 1.1mm 내지 1.5mm일 수 있다.The width of the stepped portion may be 1.1 mm to 1.5 mm.

상기 열전도 물질은 상기 단턱부 높이와 동일하거나 또는 상기 단턱부 높이보다 높게 충전될 수 있다.The thermal conductive material may be filled with the height of the stepped portion or higher than the height of the stepped portion.

본 발명의 다른 양태에 따르면 가스공급부를 구비한 챔버; 상기 가스공급부로부터 반응가스를 공급받아 상부면에 에피택셜층이 증착되는 기판 및 상기 기판이 안착되는 일면이 개방되어 내부 수용공간을 가지는 몸체, 상기 내부 수용공간의 둘레를 따라 일정한 단차를 가지고 형성되어 상기 기판을 지지하는 단턱부 및 상기 내부 수용공간에 충전되는 열전도 물질을 구비하는 서셉터를 포함하는 화학 기상 증착 장치를 제공한다.According to another aspect of the invention the chamber having a gas supply; The substrate having the epitaxial layer deposited on the upper surface receiving the reaction gas from the gas supply unit and the body on which one side on which the substrate is seated is opened to have an internal receiving space, and is formed with a constant step along the periphery of the internal receiving space. Provided is a chemical vapor deposition apparatus including a susceptor having a stepped portion supporting the substrate and a thermally conductive material filled in the internal accommodation space.

상기 열전도 물질은 탄소나노튜브 및 그래핀 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
The thermal conductive material may be at least one of carbon nanotubes and graphene.

본 발명인 화학 기상 증착 장치용 서셉터 및 이를 구비한 화학 기상 증착 장치는 별다른 공정없이 기판과 서셉터가 접촉하지 않고 이격되는 공간에 열전도도가 높은 탄소나노튜브 또는 그래핀 등의 열전도 물질을 충전하여 기판 전면이 균일하게 가열되도록 하여 도핑 균일도를 향상시킬 수 있다.
The susceptor for a chemical vapor deposition apparatus and the chemical vapor deposition apparatus having the same are filled with a thermally conductive material such as carbon nanotubes or graphene having high thermal conductivity in a spaced apart space between the substrate and the susceptor without any special process. The doping uniformity can be improved by allowing the entire surface of the substrate to be uniformly heated.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 화학 기상 증착 장치용 서셉터의 단면도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 화학 기상 증착 장치용 서셉터의 평면도 및
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치용 서셉터의 단면도 및
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 화학 기상 증착 장치용 서셉터를 이용한 화학 기상 증착 장치의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a susceptor for a chemical vapor deposition apparatus according to an embodiment of the present invention,
2 is a plan view of a susceptor for a chemical vapor deposition apparatus according to an embodiment of the present invention and
3 is a cross-sectional view of a susceptor for a chemical vapor deposition apparatus according to another embodiment of the present invention and
4 is a cross-sectional view of a chemical vapor deposition apparatus using a susceptor for a chemical vapor deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. The present invention can be applied to various changes and can have various embodiments, and specific embodiments will be illustrated and described in the drawings. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. Terms including ordinal numbers such as second and first may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from other components. For example, the second component may be referred to as a first component without departing from the scope of the present invention, and similarly, the first component may also be referred to as a second component. The term and / or includes a combination of a plurality of related described items or any one of a plurality of related described items.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. When an element is said to be "connected" or "connected" to another component, it is understood that other components may be directly connected to or connected to the other component, but there may be other components in between. It should be. On the other hand, when a component is said to be "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that no other component exists in the middle.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, terms such as “include” or “have” are intended to indicate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, one or more other features. It should be understood that the existence or addition possibilities of fields or numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof are not excluded in advance.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person skilled in the art to which the present invention pertains. Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having meanings consistent with meanings in the context of related technologies, and should not be interpreted as ideal or excessively formal meanings unless explicitly defined in the present application. Does not.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
Hereinafter, exemplary embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the same or corresponding components are assigned the same reference numbers regardless of reference numerals, and redundant descriptions thereof will be omitted.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 화학 기상 증착 장치용 서셉터의 단면도, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 화학 기상 증착 장치용 서셉터의 평면도이다. 도 2는 도 1에서 기판을 제외한 서셉터를 위에서 바라본 도면이다.1 is a cross-sectional view of a susceptor for a chemical vapor deposition apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view of a susceptor for a chemical vapor deposition apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a view of the susceptor excluding the substrate in FIG. 1 as viewed from above.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 다른 화학 기상 증착 장치용 서셉터(100)는 기판(G)이 안착되는 일면이 개방되며 곡률을 가지는 오목 형상의 내부 수용공간이 형성되는 몸체(10), 내부 수용공간의 둘레를 따라 일정한 단차를 가지고 형성되어 기판(G)을 지지하는 단턱부(20), 내부 수용공간에 충전되는 열전도 물질(30), 몸체(10)의 외주면을 따라 형성되어 기판(G)의 이탈을 방지하는 격벽(40)을 포함하여 구성될 수 있다.1, the susceptor 100 for a chemical vapor deposition apparatus according to an embodiment of the present invention is a body on which one surface on which the substrate G is seated is opened and a concave internal receiving space having a curvature is formed ( 10), the stepped portion 20 is formed with a constant step along the periphery of the inner receiving space to support the substrate (G), the thermally conductive material filled in the inner receiving space 30, formed along the outer peripheral surface of the body 10 It can be configured to include a partition wall 40 to prevent the separation of the substrate (G).

먼저, 몸체(10)는 챔버 내부에 회전가능하게 배치되어 증착 대상물인 기판(G)이 올려지고, 히터(미도시)에서 제공되는 열을 기판(G) 쪽으로 전달하는 기판(G) 지지 구조물이다.First, the body 10 is a substrate (G) support structure that is rotatably disposed inside the chamber, the substrate (G) to be deposited is raised, and transfers heat provided by a heater (not shown) toward the substrate (G). .

몸체(10)는 알루미늄 소재로 이루어질 수 있으며, 알루미늄과 탄소나노튜브의 혼합소재로 이루어 질 수 있다. Body 10 may be made of an aluminum material, it may be made of a mixture of aluminum and carbon nanotubes.

기판(G)이 안착되는 몸체(10)의 일면은 기판(G)이 안착되는 방향으로 개방되어 있으며, 개방된 면에는 내부 수용공간이 마련된다. 내부 수용공간은 예를 들면, 곡률을 가지는 오목 형상으로 형성될 수 있다.One surface of the body 10 on which the substrate G is seated is opened in a direction in which the substrate G is seated, and an internal accommodating space is provided on the opened surface. The inner receiving space may be formed in a concave shape having a curvature, for example.

단턱부(20)는 성장시킬 기판(G)의 양 가장자리를 지지하도록 내부 수용공간의 둘레를 따라 일정한 단차를 가지고 형성될 수 있다. 단턱부(20)의 일부 또는 전체는 기판(G)의 외측 테두리와 직접 접촉하도록 형성되며, 몸체(10)가 가열되면 그 열을 기판(G)으로 전달할 수 있다. 단턱부(20)의 폭은 1.1mm 내지 1.5mm로써 기판(G)과의 접촉을 최소화하도록 한다.The stepped portion 20 may be formed with a constant step along the periphery of the inner receiving space to support both edges of the substrate G to be grown. A part or the whole of the stepped portion 20 is formed to directly contact the outer edge of the substrate G, and when the body 10 is heated, the heat can be transferred to the substrate G. The width of the stepped portion 20 is 1.1 mm to 1.5 mm to minimize contact with the substrate G.

몸체(10)의 내부 수용공간에는 열전도 물질(30)이 충전된다. 열전도 물질(30)은 열전도도가 약 3,500W/mk이상의 물질이 사용될 수 있으며, 예를 들면 탄소나노튜브 및 그래핀 중 적어도 어느 하나일 수 있다. 탄소나노튜브 또는 그래핀은 분말이나 반죽 또는 고형물 형태로 제공되어 내부 수용공간에 충전될 수 있다.The heat-conducting material 30 is filled in the inner receiving space of the body 10. The thermal conductive material 30 may be a material having a thermal conductivity of about 3,500 W / mk or more, and may be, for example, at least one of carbon nanotubes and graphene. Carbon nanotubes or graphene may be provided in the form of powder, dough, or solid material, and filled into the inner receiving space.

열전도 물질(30)은 단턱부(20)와 동일하거나 또는 단턱부(20) 높이보다 높게 충전되도록 하여, 내부 수용공간 전체에 걸쳐 충전됨으로써 단턱부(20)에 안착되는 기판(G)과 직접 접촉할 수 있도록 한다.The heat-conducting material 30 is filled with the same height as the stepped portion 20 or higher than the height of the stepped portion 20, so that it is filled over the entire inner receiving space to directly contact the substrate G seated on the stepped portion 20 Make it possible.

열전도 물질(30)은 내부 수용공간의 하부면이 발열체 등에 의하여 가열되는 경우, 발생되는 열을 기판(G)의 전면에 전달하게 된다. 따라서, 단턱부(20)를 통하여 서셉터(100)와 직접 접촉하는 기판(G)의 가장자리뿐만이 아니라 기판(G)의 전면이 균일하게 가열될 수 있다. 기판(G) 전면이 균일하게 가열되면 기판(G)의 도핑균일도를 크게 향상시킬 수 있으며, 열전도 물질(30)의 열전도 효율과, 기판(G)과 열전도 물질(30)간의 접촉 면적 등에 따라 크게는 도핑 균일도를 약 5%이하로 향상시킬 수 있다.When the lower surface of the inner accommodation space is heated by a heating element or the like, the heat conductive material 30 transfers the generated heat to the front surface of the substrate G. Therefore, not only the edge of the substrate G directly contacting the susceptor 100 through the stepped portion 20 but also the entire surface of the substrate G can be uniformly heated. When the entire surface of the substrate G is uniformly heated, the doping uniformity of the substrate G can be greatly improved, and the thermal conductivity efficiency of the heat-conducting material 30 and the contact area between the substrate G and the heat-conducting material 30 can be greatly improved. Can improve the doping uniformity to about 5% or less.

격벽(40)은 몸체(10)의 외주면을 따라 형성되어 기판(G)의 이탈을 방지한다. 격벽(40)은 기판(G)과 이격되게 형성됨으로써 기판(G)의 열이 전달되지 않도록 한다. 격벽(40)의 높이는 기판(G)의 두께와 동일하거나 또는 기판(G)의 두께보다 높게 형성될 수 있다.The partition wall 40 is formed along the outer circumferential surface of the body 10 to prevent departure of the substrate G. The partition wall 40 is formed to be spaced apart from the substrate G so that heat of the substrate G is not transmitted. The height of the partition wall 40 may be the same as the thickness of the substrate G or may be formed higher than the thickness of the substrate G.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치용 서셉터(100)의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of a susceptor 100 for a chemical vapor deposition apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치용 서셉터(200)는 기판(G)이 안착되는 일면이 개방되며 평면 형상의 내부 수용공간이 형성되는 몸체(210), 내부 수용공간의 둘레를 따라 일정한 단차를 가지고 형성되어 기판(G)을 지지하는 단턱부(220), 내부 수용공간에 충전되는 열전도 물질(230), 몸체(210)의 외주면을 따라 형성되어 기판(G)의 이탈을 방지하는 격벽(240)을 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 3, the susceptor 200 for a chemical vapor deposition apparatus according to another embodiment of the present invention includes a body 210 in which one surface on which the substrate G is seated is opened and an inner receiving space in a flat shape is formed, It is formed with a constant step along the periphery of the inner receiving space, the stepped portion 220 supporting the substrate G, the heat-conducting material 230 charged in the inner receiving space, and the substrate 210 formed along the outer circumferential surface of the body ( It may be configured to include a partition wall 240 to prevent the departure of G).

본 발명의 다른 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치용 서셉터는 내부 수용공간이 평면 형상으로 형성되어 있다는 점을 제외하고는 도1및 도2에서 설명한 바와 동일하므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다.The susceptor for a chemical vapor deposition apparatus according to another embodiment of the present invention is the same as that described with reference to FIGS. 1 and 2 except that the inner receiving space is formed in a planar shape, and thus redundant description will be omitted.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 화학 기상 증착 장치용 서셉터를 이용한 화학 기상 증착 장치의 단면도이다.4 is a cross-sectional view of a chemical vapor deposition apparatus using a susceptor for a chemical vapor deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.

먼저, 서셉터(300)는 증착 대상물인 기판(G)이 올려지고 챔버(400) 내부에 회전가능하게 배치되어 히터에서 제공되는 열을 기판(G) 쪽으로 전달하는 기판 지지 구조물이다. 본 발명에 따른 서셉터는 기판(G)이 안착되는 일면이 개방되며 곡률을 가지는 오목 형상의 내부 수용공간이 형성되는 몸체(310), 내부 수용공간의 둘레를 따라 일정한 단차를 가지고 형성되어 기판(G)을 지지하는 단턱부(320), 내부 수용공간에 충전되는 열전도 물질(330), 몸체(310)의 외주면을 따라 형성되어 기판(G)의 이탈을 방지하는 격벽(340)을 포함하여 구성될 수 있다.First, the susceptor 300 is a substrate support structure on which the substrate G to be deposited is raised and rotatably disposed inside the chamber 400 to transfer heat provided by the heater toward the substrate G. The susceptor according to the present invention is a body 310 on which one surface on which the substrate G is seated is opened and a concave internal receiving space having a curvature is formed, and the substrate 310 is formed with a constant step along the periphery of the internal receiving space ( G) comprises a stepped portion 320 for supporting, a thermally conductive material 330 filled in the inner accommodating space, and a partition wall 340 formed along the outer circumferential surface of the body 310 to prevent departure of the substrate G Can be.

몸체(310)는 챔버 내부에 회전가능하게 배치되어 증착 대상물인 기판(G)이 올려지고, 히터(미도시)에서 제공되는 열을 기판(G) 쪽으로 전달하는 기판(G) 지지 구조물이다.The body 310 is a substrate (G) support structure that is rotatably disposed inside the chamber to raise a substrate (G) to be deposited, and to transfer heat provided by a heater (not shown) toward the substrate (G).

몸체(310)는 알루미늄 소재로 이루어질 수 있으며, 알루미늄과 탄소나노튜브의 혼합소재로 이루어 질 수 있다. The body 310 may be made of an aluminum material, or may be made of a mixed material of aluminum and carbon nanotubes.

기판(G)이 안착되는 몸체(310)의 일면은 기판(G)이 안착되는 방향으로 개방되어 있으며, 개방된 면에는 내부 수용공간이 마련된다. 내부 수용공간은 예를 들면, 곡률을 가지는 오목 형상으로 형성될 수 있다.One surface of the body 310 on which the substrate G is seated is opened in a direction in which the substrate G is seated, and an inner receiving space is provided on the opened surface. The inner receiving space may be formed in a concave shape having a curvature, for example.

단턱부(320)는 성장시킬 기판(G)의 양 가장자리를 지지하도록 내부 수용공간의 둘레를 따라 일정한 단차를 가지고 형성될 수 있다. 단턱부(320)의 일부 또는 전체는 기판(G)의 외측 테두리와 직접 접촉하도록 형성되며, 몸체(310)가 가열되면 그 열을 기판(G)으로 전달할 수 있다. 단턱부(320)의 폭은 1.1mm 내지 1.5mm로써 기판(G)과의 접촉을 최소화하도록 한다.The stepped portion 320 may be formed with a constant step along the periphery of the inner receiving space to support both edges of the substrate G to be grown. A part or all of the stepped portion 320 is formed to directly contact the outer edge of the substrate G, and when the body 310 is heated, the heat can be transferred to the substrate G. The width of the stepped portion 320 is 1.1 mm to 1.5 mm to minimize contact with the substrate G.

몸체(310)의 내부 수용공간에는 열전도 물질(330)이 충전된다. 열전도 물질(330)은 열전도도가 약 3,500W/mk이상의 물질이 사용될 수 있으며, 예를 들면 탄소나노튜브 또는 그래핀일 수 있다. 탄소나노튜브 또는 그래핀은 분말이나 반죽 또는 고형물 형태로 제공되어 내부 수용공간에 충전될 수 있다.The thermally conductive material 330 is filled in the inner accommodation space of the body 310. The thermal conductive material 330 may be a material having a thermal conductivity of about 3,500 W / mk or more, and may be, for example, carbon nanotubes or graphene. Carbon nanotubes or graphene may be provided in the form of powder, dough, or solid material, and filled into the inner receiving space.

열전도 물질(330)은 단턱부(320)와 동일하거나 또는 단턱부(320) 높이보다 높게 충전되도록 하여, 내부 수용공간 전체에 걸쳐 충전됨으로써 단턱부(320)에 안착되는 기판(G)과 직접 접촉할 수 있도록 한다.The heat-conducting material 330 is made to be filled with the same height as the stepped portion 320 or higher than the height of the stepped portion 320, so that it is filled over the entire inner receiving space to directly contact the substrate G seated on the stepped portion 320 Make it possible.

격벽(340)은 몸체(310)의 외주면을 따라 형성되어 기판(G)의 이탈을 방지한다. 격벽(340)은 기판(G)과 이격되게 형성됨으로써 기판(G)의 열이 전달되지 않도록 한다. 격벽(340)의 높이는 기판(G)의 두께와 동일하거나 또는 기판(G)의 두께보다 높게 형성되게 한다.The partition wall 340 is formed along the outer circumferential surface of the body 310 to prevent departure of the substrate G. The partition wall 340 is formed to be spaced apart from the substrate G so that heat of the substrate G is not transmitted. The height of the partition wall 340 is made to be the same as the thickness of the substrate G or higher than the thickness of the substrate G.

챔버(400)는 가스공급부(410)를 통해 내부로 유입된 반응가스와 증착 대상물인 기판(G)간의 화학적 기상 반응이 이루어져 에피택셜층이 기판(G)의 상부면에 증착 및 성장되도록 소정 크기의 내부 공간을 제공한다.The chamber 400 has a predetermined size so that a chemical vapor phase reaction between a reaction gas introduced into the gas supply unit 410 and a substrate G as a deposition target is formed so that the epitaxial layer is deposited and grown on the upper surface of the substrate G. It provides the interior space.

챔버(400)는 내마모성 및 내부식성이 우수한 메탈 재질로 이루어지며, 내부면에는 고온 분위기를 견딜 수 있도록 단열재(미도시)가 구비될 수 있다.The chamber 400 is made of a metal material having excellent wear resistance and corrosion resistance, and an insulating material (not shown) may be provided on the inner surface to withstand a high temperature atmosphere.

또한, 기판(G)이 장착되는 서셉터(300) 및 히터를 내부에 구비하며, 기판(G)과의 화학적 기상 반응이 종료된 폐가스를 외부로 배출하기 위한 배기구(420)를 구비할 수 있다.In addition, a susceptor 300 on which the substrate G is mounted and a heater are provided therein, and an exhaust port 420 for discharging the waste gas whose chemical vapor phase reaction with the substrate G is terminated to the outside may be provided. .

가스공급부(410)는 챔버(400)의 상부측에 구비되어 하부측에서 회전하는 서셉터(300) 위로 반응가스를 수직 분사하는 샤워헤드 형 구조로 구비될 수 있다.The gas supply unit 410 is provided on the upper side of the chamber 400 and may be provided in a showerhead type structure that vertically injects reaction gas onto the susceptor 300 rotating on the lower side.

서셉터(300)는 한번의 증착 주기 동안 복수개의 기판(G)이 동시에 증착을 수행할 수 있도록 구비될 수 있다.The susceptor 300 may be provided so that a plurality of substrates G can perform deposition simultaneously during one deposition cycle.

히터는 기판(G)이 탑재되는 서셉터(300)의 하부측 근방에 배치되어 기판(G)을 가열하기 위한 열을 서셉터(300)에 제공한다.The heater is disposed near the lower side of the susceptor 300 on which the substrate G is mounted to provide heat for heating the substrate G to the susceptor 300.

챔버(400)는 서셉터(300)의 외부면이나 가열수단에 근접하도록 배치되어 챔버(400)의 내부 온도를 측정하고, 측정된 온도를 이용하여 가열 온도를 조절할 수 있는 온도 센서(미도시)를 추가로 구비할 수 있다.The chamber 400 is disposed close to the external surface or the heating means of the susceptor 300 to measure the internal temperature of the chamber 400, and a temperature sensor (not shown) that can adjust the heating temperature using the measured temperature It may be further provided.

서셉터(300)를 화학 기상 증착 장치에 채용하여 기판(G)의 표면에 질화갈륨(Gallium: GaN), 질화알루미늄(AIN), 질화인듐(InN) 또는 이러한 혼정의 에피텍셜층을 성장시켜 증착하고자 하는 경우, 먼저 증착 작업대상물인 기판(G)을 서셉터(300)에 올려 배치한다.The susceptor 300 is employed in a chemical vapor deposition apparatus to grow and deposit an epitaxial layer of gallium nitride (GaN), aluminum nitride (AIN), indium nitride (InN) or such mixed crystals on the surface of the substrate G In order to do so, first, the substrate G, which is the object to be deposited, is placed on the susceptor 300.

서셉터 하부의 회전체(430)는 구동 모터의 회전 구동력에 의해서 일방향으로 회전 구동되고, 회전체(430)가 배치되는 챔버의 내부공간에는 트리메탈갈륨(TMGa), 트리에틸갈륨(TEGa), 트리메틸인듐(TMIn) 및 트리메틸알루미늄(TMAl)와 같은 3족 가스인 소스가스와 더불어 암모니아와 같은 캐리어 가스를 공급한다.The rotating body 430 under the susceptor is rotationally driven in one direction by the rotational driving force of the driving motor, and in the inner space of the chamber in which the rotating body 430 is disposed, trimetalgallium (TMGa), triethylgallium (TEGa), In addition to the source gas, which is a group 3 gas such as trimethyl indium (TMIn) and trimethyl aluminum (TMAl), a carrier gas such as ammonia is supplied.

히터를 사용하여 높은 온도의 열을 제공하면 회전체(430)와 함께 일방향으로 회전하는 증착 대상물인 기판(G)의 표면에는 캐리어 가스와 소스 가스가 혼합된 반응가스가 고르게 접촉하여 질화물이 성장된 박막이 성장하고 미반응한 잔류 가스나 분산물은 배기구(420)를 통하여 배출되는데, 배기구(420)의 위치는 도 4의 실시예와는 다르게 챔버의 하부에 배치될 수도 있다.When a high temperature heat is provided using a heater, a reaction gas mixed with a carrier gas and a source gas is evenly contacted on the surface of the substrate G, which is a deposition target rotating in one direction with the rotating body 430, so that nitride is grown. Residual gas or dispersion in which the thin film is grown and unreacted is discharged through the exhaust port 420, and the position of the exhaust port 420 may be disposed at the bottom of the chamber, unlike the embodiment of FIG. 4.

이 때, 기판(G)이 가열되면 온도 상승시 모서리 부분의 온도가 먼저 증가되고, 온도 하강시 모서리 부분의 온도가 먼저 감소되는 현상이 나타나는데 이를 모서리 효과(Edge effect)라 한다. 이러한 모서리 효과(Edge effect)와 몸체(310) 및 단턱부(320)로부터의 열전달에 의해 기판(G)의 가장자리부분의 온도가 더 높아지게 되어, 기판(G)상의 온도분포가 불균일하게 될 수 있다.At this time, when the substrate G is heated, the temperature of the edge portion increases first when the temperature rises, and the temperature of the edge portion decreases first when the temperature decreases, which is called an edge effect. Due to the edge effect and heat transfer from the body 310 and the stepped portion 320, the temperature of the edge portion of the substrate G becomes higher, so that the temperature distribution on the substrate G may be uneven. .

이를 방지하도록 열전도 물질(330)은 내부 수용공간의 하부면이 발열체 등에 의하여 가열되는 경우 발생되는 열을 기판(G)의 전면에 전달하게 되고, 단턱부(320)를 통하여 서셉터(300)와 직접 접촉하는 기판(G)의 가장자리뿐만이 아니라 기판(G)의 전면이 균일하게 가열될 수 있도록 한다. 기판(G) 전면이 균일하게 가열되면 기판(G)의 도핑균일도를 크게 향상시킬 수 있으며, 열전도 물질(330)의 열전도 효율과, 기판(G)과 열전도 물질(330)간의 접촉 면적 등에 따라 크게는 도핑 균일도를 약 5%이하로 향상시킬 수 있다.
To prevent this, the heat conductive material 330 transfers heat generated when the lower surface of the inner accommodation space is heated by a heating element or the like to the front surface of the substrate G, and the susceptor 300 through the stepped portion 320 The front surface of the substrate G can be uniformly heated, as well as the edges of the substrate G in direct contact. When the entire surface of the substrate G is uniformly heated, the doping uniformity of the substrate G can be greatly improved, and the thermal conductivity efficiency of the thermal conductive material 330 and the contact area between the substrate G and the thermal conductive material 330 are greatly improved. Can improve the doping uniformity to about 5% or less.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
Although described above with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. You can understand that you can.

100, 200, 300: 서셉터
10, 210, 310: 몸체
20, 220, 320: 단턱부
30, 230, 330: 열전도 물질
40, 240, 340: 격벽
400: 챔버
410: 가스공급부100, 200, 300: susceptor
10, 210, 310: body
20, 220, 320: stepped
30, 230, 330: thermally conductive material
40, 240, 340: bulkhead
400: chamber
410: gas supply unit

Claims (9)

기판이 안착되는 일면이 개방되어 내부 수용공간을 가지며, 알루미늄과 탄소나노튜브의 혼합소재로 이루어지는 몸체;
상기 내부 수용공간의 둘레를 따라 일정한 단차를 가지고 형성되어 상기 기판을 지지하는 단턱부 및
상기 내부 수용공간에 상기 단턱부의 높이보다 높게 충전되는 열전도 물질을 포함하고,
상기 열전도 물질은 탄소나노튜브(CNT)이며,
상기 열전도 물질은 상기 기판과 전면 접촉하도록 상기 내부 수용공간에 충전되고,
상기 내부 수용공간은 곡률을 가지는 오목한 형상인 화학 기상 증착 장치용 서셉터.

A body on which one surface on which the substrate is seated is opened to have an internal receiving space, and a body made of a mixed material of aluminum and carbon nanotubes;
It is formed with a constant step along the circumference of the inner receiving space and the stepped portion for supporting the substrate and
Including the heat-conducting material is filled in the inner receiving space higher than the height of the stepped portion,
The heat-conducting material is a carbon nanotube (CNT),
The heat-conducting material is filled in the inner receiving space to make full contact with the substrate,
The interior receiving space is a susceptor for a chemical vapor deposition apparatus having a concave shape having a curvature.

제1항에 있어서,
상기 몸체의 외주면을 따라 형성되어 상기 기판의 이탈을 방지하는 격벽을 더 포함하는 화학 기상 증착 장치용 서셉터.
According to claim 1,
A susceptor for a chemical vapor deposition apparatus further comprising a partition wall formed along an outer circumferential surface of the body to prevent separation of the substrate.
제1항에 있어서,
상기 단턱부의 폭은 1.1mm 내지 1.5mm인 화학 기상 증착 장치용 서셉터.
According to claim 1,
The width of the stepped portion is a susceptor for a chemical vapor deposition apparatus of 1.1mm to 1.5mm.
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