KR102460938B1 - Vcsel 내 기 설정된 직경을 갖는 전류주입구를 형성할 수 있는 선택적 산화장치 - Google Patents

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    • H01S5/18327—Structure being part of a DBR

Abstract

VCSEL 내 기 설정된 직경을 갖는 전류주입구를 형성할 수 있는 선택적 산화장치를 개시한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 형성되는 전류 주입구의 직경을 확인할 수 있으면서도 빠른 속도로 산화막층을 산화시켜 전류 주입구의 형성시간을 단축시킬 수 있는 선택적 산화장치를 제공한다.

Description

VCSEL 내 기 설정된 직경을 갖는 전류주입구를 형성할 수 있는 선택적 산화장치{Selective Oxidation Apparatus Capable of Forming a Current Injection Port with a Preset Diameter in the VCSEL}
본 발명은 VCSEL 내 기 설정된 직경을 갖는 전류주입구를 형성할 수 있는 선택적 산화장치에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
도 3은 일반적인 VCSEL의 구성을 도시한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, VCSEL(900)은 기판(910), 제1 반사부(920), 캐비티층(930) 및 제2 반사부(940)를 포함한다.
기판(910)은 VCSEL(900)을 구성하는 각 레이어들이 성장할 수 있도록 한다.
제1 반사부(920)와 제2 반사부(940) 중 어느 하나는 n형 도펀트가 도핑된 n형 반도체층으로, 나머지 하나는 p형 도펀트가 도핑된 p형 반도체층으로 구현된다. 각각은 적어도 하나 이상의 n형 또는 p형 반도체층으로 구성될 수 있으며, DBR(Distributed Bragg reflector, 또는 '분산 브래그 리플렉터')이 형성된 층을 포함하여 구성될 수도 있다.
캐비티층(930)은 제1 반사부(920)에서 생성된 전자 또는 정공과 제2 반사부(940)에서 생성된 나머지가 만나 재결합하는 층으로서, 전자와 정공의 재결합에 의해 빛이 생성된다. 캐비티층(930)은 단일양자우물(Single Quantum Well, SQW) 또는 복수 개의 양자우물층을 갖는 다중양자우물(Multiple Quantum Well, MQW) 구조를 포함할 수 있다.
캐비티층(930)의 상단에는 산화막층(935)이 형성된다.
산화막층(935)은 산화(Oxidation)공정을 거쳐 일정 길이의 산화되며 전류 주입구가 형성되고, 산화된 부분의 길이에 따라 개구부의 직경이 결정된다. 산화막층(935)은 제1 반사부(920) 및 제2 반사부(940)보다 높은 농도의 알루미늄(Al)으로 구성된다. 알루미늄 농도가 높을수록, 산화되는 속도가 증가한다. 산화막층(935)이 양 반사부(920, 940)보다 상대적으로 높은 알루미늄 농도로 구현됨에 따라, 추후 산화를 진행함에 있어 선택적으로 산화를 진행할 수 있게 된다.
일반적으로 VCSEL(900)은 전술한 레이어들을 포함하여, 외부로부터 전원을 인가받아 광을 개구부로 출력한다.
이때, VCSEL(900) 내 산화막층(935)을 산화시켜 산화막층(935)내 전류 주입구를 형성함에 있어 다음과 같은 불편이 존재하였다. 빠른 속도로 산화시키기 위해, 일정한 온도를 갖는 퍼니스(Furnace)에 VCSEL 웨이퍼를 장입하고, 수증기를 주입하여 산화를 수행해왔다. 그러나 퍼니스는 외부에서 내부를 모니터링하는 것이 곤란하여, VCSEL 내 전류 주입구가 얼마나 형성되었는지(직경이 얼마인지) 확인하는 것이 곤란했다. 계산된 산화속도에 따라 산화 시간을 조정하며 형성되는 전류 주입구의 직경을 조절해오곤 했는데, 이러한 방법은 VCSEL 내 정밀하게 원하는 전류 주입구의 직경을 형성하는 것이 곤란하다.
이러한 문제를 해소하기 위해, 외부에서 내부를 모니터링할 수 있는 소재로 형성된 퍼니스 내에서 VCSEL 웨이퍼의 산화를 수행하는 방법이 제안되고 있다. 그러나 이러한 퍼니스는 종래의 퍼니스에 비해 상당히(약 8 내지 10배가량) 고가인 문제가 있으며, 종래의 퍼니스만큼 산화 속도를 확보할 수 없는 문제가 있었다.
이에, 일정한 산화속도를 확보하면서도 VCSEL 내 전류 주입구의 직경을 원하는 때 확인할 수 있는 산화장치의 필요성이 존재한다.
본 발명의 일 실시예는, 형성되는 전류 주입구의 직경을 확인할 수 있으면서도 빠른 속도로 산화막층을 산화시켜 전류 주입구의 형성시간을 단축시킬 수 있는 선택적 산화장치를 제공하는 데 일 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 일측으로 산화를 위한 기체를 주입받아, 인입된 VCSEL 웨이퍼에 산화를 진행시키는 튜브와 상기 튜브의 외곽에 배치되어, 상기 튜브의 단열성을 강화하고 상기 튜브로 열을 가하는 퍼니스(Furnace)와 상기 튜브 내에 배치되어 VCSEL 웨이퍼를 지지하며, 산화 속도를 향상시키는 배플(Baffle)과 상기 튜브 내에 배치되어, 상기 튜브 내로 유입된 기체를 외부로 배출시키는 제1 배기 밸브와 상기 튜브에 인접한 구간에 별도로 위치하여, 자신이 위치한 구간으로 이동한 VCSEL 웨이퍼를 모니터링하는 모니터링 장치와 상기 VCSEL 웨이퍼가 장입될 수 있도록 하거나, 반출될 수 있도록 하는 로드부와 상기 VCSEL 웨이퍼를 상기 로드부, 상기 모니터링 장치 및 상기 튜브 중 어느 하나에서 다른 하나로 이송하는 이송부와 개폐되어 상기 모니터링 장치가 위치한 구간, 상기 튜브 및 상기 로드부를 공간적으로 분리하거나 연결시키는 게이트 밸브와 상기 모니터링 장치가 위치한 구간 내 기체를 외부로 배출하는 제2 배기 밸브 및 상기 제1 배기 밸브, 상기 모니터링 장치, 상기 로드부, 상기 이송부, 상기 게이트 밸브 및 상기 제2 배기 밸브의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 선택적 산화 장치를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 튜브는 길이방향으로 긴 형태를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 튜브는 상기 모니터링 장치가 위치한 끝단의 반대편 끝단으로 상기 VCSEL 웨이퍼를 산화시킬 기체를 유입받는 기체 주입구를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 배플은 단차를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 단차는 상기 VCSEL 웨이퍼가 상기 튜브 내에서 안착될 위치로부터 기 설정된 간격만큼 떨어진 위치에 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 단차는 상기 튜브 내로 주입되는 기체가 상기 배플을 따라 상기 VCSEL 웨이퍼와 접촉할 수 있을 높이를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 튜브 내로 산화를 위한 수증기 및 질소 기체가 유입되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 모니터링 장치는 적외선 현미경인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 선택적 산화 장치가 VCSEL 웨이퍼를 산화시키는 방법에 있어서, 장입될 VCSEL 어레이를 로드부로 유입받아 튜브로 이송하는 제1 이송과정과 상기 튜브 내에서 장입된 VCSEL 어레이를 산화시키는 산화과정과 기 설정된 시간 동안 산화가 이루어진 경우, 상기 튜브 내 기체를 모두 배출시키고, 모니터링 장치가 위치한 구간 내 공기를 모두 배출시키는 배출과정과 상기 튜브 내 VCSEL 어레이를 상기 모니터링 장치가 위치한 구간으로 이송하는 제2 이송과정과 상기 모니터링 장치로 VCSEL 어레이에 형성된 전류 주입구의 직경을 모니터링하는 모니터링과정 및 상기 모니터링과정의 모니터링 결과에 따라 상기 튜브 또는 상기 로드부로 VCSEL 어레이를 이송하는 제3 이송과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 선택적 산화 방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 제3 이송과정은 상기 VCSEL 어레이에 형성된 전류 주입구의 직경이 기 설정된 직경으로부터 오차범위 내에 있을 경우, 상기 로드부로 VCSEL 어레이를 이송하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 VCSEL 어레이는 상기 로드부로 이송되어 상기 선택적 산화장치로부터 반출되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 제3 이송과정은 상기 VCSEL 어레이에 형성된 전류 주입구의 직경이 기 설정된 직경으로부터 오차범위 밖에 있을 경우, 상기 튜브로 VCSEL 어레이를 재이송하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 측면에 따르면, 형성되는 전류 주입구의 직경을 원하는 때 확인할 수 있으면서도, 빠른 속도로 산화막층을 산화시켜 전류 주입구의 형성시간을 단축시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 산화 장치의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 산화 장치의 평면도이다.
도 3 내지 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 산화 장치가 VCSEL 웨이퍼를 산화시키는 과정을 도시한 도면이다.
도 9는 일반적인 VCSEL의 구조를 도시한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 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. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
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 때에서, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 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 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 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.
또한, 본 발명의 각 실시예에 포함된 각 구성, 과정, 공정 또는 방법 등은 기술적으로 상호 간 모순되지 않는 범위 내에서 공유될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 산화 장치의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 산화 장치의 평면도이다.
도 1 및 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 산화 장치(100)는 퍼니스(110), 튜브(120), 기체 주입구(125), 배플(130), 배기 밸브(140), 게이트 밸브(150, 155), 배기 밸브(160), 질소 밸브(165), 모니터링 장치(170), 로드부(180), 이송부(미도시) 및 제어부(미도시)를 포함한다.
퍼니스(Furnace, 110)는 튜브(120)의 외곽에 배치되어, 튜브(120)로 열을 가한다. 퍼니스(110)는 튜브의 외곽, 특히, VCSEL 웨이퍼(190)가 배치되어 산화되는 위치를 중심으로 배치된다. 퍼니스(110)는 튜브(120)의 단열성을 강화하고, 튜브(120) 내 VCSEL 웨이퍼(190)의 산화가 원활히 되도록 열을 가한다.
튜브(120)는 인입된 VCSEL 웨이퍼(190)에 산화가 진행되도록 한다. 튜브(120)는 VCSEL 웨이퍼(190)가 인입되어 배치될 수 있는 공간을 제공하며, 산화를 위한 수증기와 VCSEL 웨이퍼(190)가 접촉하여 온전히 산화가 진행될 수 있도록 한다.
튜브(120)는 길이방향으로 긴 형상을 갖는다. 튜브(120)가 길이방향으로 긴 형상을 가짐으로써, 길이방향으로 VCSEL 웨이퍼(190)와 수증기가 인입되며 단시간 내에 산화가 진행될 수 있다.
튜브(120)는 길이방향의 끝단(VCSEL 웨이퍼가 인입되는 방향의 반대편 끝단)에 기체 주입구(125)를 포함한다. 기체 주입구(125)는 외부의 기체 공급장치(미도시)와 연결되어, VCSEL 웨이퍼(190)의 산화를 위한 수증기와 함께 질소기체를 튜브(120) 내로 주입한다. 제어부(미도시)의 제어에 따라 수증기와 질소 기체가 함께 기체 주입구(125)를 거쳐 주입될 수도 있고, 질소 기체만이 주입될 수도 있고, 모든 기체의 주입이 차단될 수도 있다.
배플(Baffle, 130)은 튜브(120) 내 배치되어 VCSEL 웨이퍼(190)가 산화되는데 적합한 위치에 배치될 수 있도록 하며, 산화 속도를 향상시킨다. 배플(130)은 일정한 부피를 갖는 구성으로서, 튜브(120) 내에 배치된다. 배플(130)이 일정한 부피를 갖기 때문에, 튜브(120) 내에 기체가 주입되어 튜브(120) 내에 가득차기까지 현저히 시간을 감소시킬 수 있다. 이에, 배플(130)에 의해 VCSEL 웨이퍼(190)에 보다 빠르게 산화가 진행될 수 있다.
배플(130)은 VCSEL 웨이퍼(190)가 안착되어 산화될 수 있도록 평평한 면을 갖는다. 이따, 배플(130)은 VCSEL 웨이퍼(190)가 안착되는 지점을 기준으로 기체 주입구(125) 방향으로 기 설정된 거리만큼 떨어진 위치에 단차(135)를 갖는다. 단차(135)는 기체 주입구(125)로 주입되는 기체가 배플(130)을 따라 VCSEL 웨이퍼(190)와 접촉할 수 있을 만큼의 높이를 갖는다. 단차(135)가 해당 위치에 형성됨으로써, VCSEL 웨이퍼(190)가 적절한 위치에 안착되는데 있어 보다 수월해질 수 있다. 또한, 단차(135)가 전술한 높이를 가짐에 따라, 기체 주입구(125)로 주입되는 기체가 배플(130)을 따라 VCSEL 웨이퍼(190)와 접촉할 수 있어 VCSEL 웨이퍼(190)의 산화 시간을 단축시킬 수 있다.
배기 밸브(140)는 튜브(120) 내 배치되어, 튜브(120) 내로 유입된 기체를 외부로 배출한다. VCSEL 웨이퍼(190)에 일정 시간 동안 산화가 진행된 후, VCSEL 웨이퍼(190)는 모니터링 장치(170)가 위치한 구간(이하에서, '제1 구간'으로 칭함)으로 옮겨진다. 이때, 제1 구간으로 이동함에 있어 튜브(120) 내 존재하는 기체, 특히, 수증기가 해당 구간으로 이동하는 것을 방지하기 위해, 배기 밸브(140)는 튜브(120) 내로 유입된 기체를 외부로 모두 배출한다. 산화가 진행되던 VCSEL 웨이퍼가 상온의 일반 공기와 접촉하게 되면, 웨이퍼 표면이 산화되어 추가적으로 산화막층의 산화 공정이 진행되기 어려워 전류 주입구의 형성이 곤란해진다. 이를 방지하기 위해, 배기 밸브(140)는 제어부(미도시)의 제어에 따라 튜브(120) 내로 유입된 기체를 외부로 배출한다.
게이트 밸브(150, 155)는 개방되거나 폐쇄되어, 제1 구간을 다른 구간과 분리하여 밀폐시키거나 연결시킨다. 전술한 대로, 산화가 진행되던 웨이퍼가 해당 구간에서 분리되어 나올 경우, 상온의 일반 공기와 접촉하는 것이 방지되어야 한다. 이에, 게이트 밸브(150)는 튜브(120)와 제1 구간을 분리하여 밀폐시키거나 경우에 따라 양 구간을 연결시킨다. 게이트 밸브(155)는 제1 구간과 로드부(180)가 배치된 구간을 분리하여 밀폐시키거나 경우에 따라 양 구간을 연결시킨다. VCSEL 웨이퍼(190)가 일 구간에서 다른 구간으로 이동할 경우, 양 게이트 밸브(150, 155)는 개방되어 자신에 인접한 양 구간을 연결시키고, 전술한 경우 이외에는 폐쇄되어 자신에 인접한 양 구간을 서로 분리하여 각 구간들을 밀폐시킨다.
배기 밸브(160)는 제1 구간 내 기체를 외부로 배출하여, 해당 구간을 진공 상태로 만든다. 배기 밸브(160)는 제1 구간을 진공 상태로 만들어, 제1 구간으로 산화가 진행중이던 VCSEL 웨이퍼가 이동하더라도 표면에 추가적인 산화가 일어나지 않도록 한다.
질소 밸브(165)는 제1 구간 내 질소 기체를 주입한다. VCSEL 웨이퍼(190)가 로드부(180)에 배치된 후 튜브(120) 내로 이동한다든가, 튜브(120) 내에서 제1 구간 내로 이동한다든가, 해당 구간으로부터 다시 튜브(120) 또는 로드부(180)로 이동해야 할 때 게이트 밸브(150, 155)가 개방되어야 한다. 이 경우, 로드부(180) 방향에서 외부의 공기가 제1 구간으로 유입되는 문제가 발생할 수 있다. 이에, 질소 밸브(165)는 질소 기체를 제1 구간으로 주입하여, 질소 기체가 제1 구간으로부터 로드부(180)로 이동하도록 하여 제1 구간으로 공기의 유입을 방지할 수 있다.
모니터링 장치(170)는 제1 구간으로 이동한 VCSEL 웨이퍼(190)를 모니터링한다. 퍼니스(110)가 튜브(120)의 외부에 배치되어, 튜브(120) 내에서 VCSEL 웨이퍼(190)를 모니터링하는 것은 곤란하다. 이에, 모니터링 장치(170)는 튜브(120)와 퍼니스(110)가 존재하는 구간이 아닌 그에 인접한(기체 주입구의 반대측 구간) 구간에 별도로 위치하여, 해당(제1) 구간으로 이동되는 VCSEL 웨이퍼(190)를 모니터링한다. 제1 구간은 게이트 밸브(150, 155)와 배기 밸브(160)에 의해 밀폐되어 진공상태를 확보하며, 모니터링 장치(170)가 위치한 방향으로 윈도우(175)가 형성되어 있다. 이에, 모니터링 장치(170)는 제1 구간으로 이송된 VCSEL 웨이퍼(190)를 모니터링하여, 산화에 의해 형성된 전류 주입구의 직경을 확인한다. 선택적 산화 장치(100)는 수평형 튜브(120)를 포함하여 빠른 산화시간을 확보할 수 있으면서도, 모니터링 장치(170)를 이용하여 원하는 때에 VCSEL 웨이퍼(190)의 산화상태를 모니터링할 수 있어, 정확한 산화가 가능하다. 모니터링 장치(170)는 전술한 동작을 수행하기 위해 적외선 현미경으로 구현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
로드부(180)는 VCSEL 웨이퍼(190)가 선택적 산화 장치(100)로 장입될 수 있도록 하거나, 그로부터 반출될 수 있도록 한다. 로드부(180)는 제1 구간을 기준으로 게이트 밸브(155)가 위치한 방향에 위치하여, 제1 구간으로부터 멀어지거나 제1 구간으로 가까워지도록 이동한다. 로드부(180)가 이동하는 간격은 적어도 VCSEL 웨이퍼(190)의 직경보다는 큰 간격만큼 이동한다. 이에, 최초 VCSEL 웨이퍼(190)가 선택적 산화 장치(100)로 장입되고자 할 때, 로드부(180)는 제1 구간으로부터 멀어지도록 이동하여, VCSEL 웨이퍼(190)가 로드부(180)로 안착할 수 있도록 한다. 이후, 로드부(180)는 제1 구간으로 가까워지도록 이동하여, VCSEL 웨이퍼(190)가 튜브(120)로 유입될 수 있도록 한다. 반대로, 모든 산화가 완료된 VCSEL 웨이퍼(190)는 로드부(180)로 이송되며, 로드부(180)가 제1 구간으로부터 멀어지도록 이동함으로써 VCSEL 웨이퍼(190)가 외부로 반출될 수 있도록 한다.
이송부(미도시)는 선택적 산화 장치(100) 내에서 VCSEL 웨이퍼(190)를 일 구간에서 다른 구간으로 이송한다. 이송부(미도시)는 적어도 로드부(180)로부터 튜브(120) 내 배플(130)의 단차(135)까지는 VCSEL 웨이퍼(190)를 이송할 수 있으며, 로드부(180)의 이동에 유연할 수 있는 수단으로 구현된다. 예를 들어, 이송부(미도시)는 배플(130)의 단차부터 로드부(180)를 거쳐 로드부(180)의 하단부까지를 잇는 'ㄷ'자 형태로 구현된 레일로 구현될 수 있다. 로드부(180)가 레일로 구현되며, 제1 구간에 근접하도록 이동된 상태는 'ㄷ'자 형태를 가지며, 제1 구간에서 멀어지도록 이동한 상태는 '┏' 형태를 가질 수 있다. 이송부(미도시)는 적어도 로드부(180)로부터 튜브(120) 내 배플(130)의 단차(135)까지 잇기 때문에, 이송부(미도시)에 의해 VCSEL 웨이퍼(190)가 이송될 경우 게이트 밸브(150, 155) 모두가 개방되어야 한다. 이송부(미도시)는 제어부(미도시)의 제어에 따라 VCSEL 웨이퍼(190)를 일 구간에서 다른 구간으로 이송한다. 이송부(미도시)는 전술한 예와 같이 레일로 구현될 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 전술한 조건을 만족하는 대상이면 어떠한 것으로 대체되어도 무방하다.
제어부(미도시)는 선택적 산화장치(100) 내 각 구성의 동작을 제어한다. 특히, 제어부(미도시)는 기체 주입구(125), 배기 밸브(140), 게이트 밸브(150, 155), 흡기 밸브(160), 질소 밸브(165), 로드부(180) 및 이송부(미도시)의 동작을 제어한다. 제어부(미도시)가 각 구성을 제어하여 VCSEL 어레이(190)를 산화시키고 모니터링하는 과정은 도 3 내지 8에 도시되어 있다.
도 3 내지 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 산화 장치가 VCSEL 웨이퍼를 산화시키는 과정을 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 제어부(미도시)는 로드부(180)가 제1 구간으로부터 멀어지도록 제어한다. 로드부(180)가 제1 구간으로부터 멀어짐에 따라, 전류 주입구 생성을 위해 산화막층이 산화되어야 할 VCSEL 어레이(190)가 장치(100) 내로 장입될 수 있다. 로드부(180)의 이동으로 로드부(180)에 VCSEL 어레이(190)가 안착될 수 있다.
도 4를 참조하면, 제어부(미도시)는 로드부(180) 및 이송부(미도시)를 제어하여, VCSEL 어레이(190)를 튜브(120) 내 기 설정된 위치로 이송한다. 로드부(180)에 VCSEL 어레이(190)가 안착되면, 제어부(미도시)는 게이트 밸브(150, 155) 모두를 개방하여 로드부(180)가 제1 구간에 가까워지는 방향으로 이동하도록 제어하며, 이송부(미도시)를 제어하여 VCSEL 어레이(190)를 로드부(180)에서 튜브(120) 내 기 설정된 위치로 이송한다. 기 설정된 위치는 튜브(120) 내 배플(130)의 단차로부터 기 설정된 간격만큼 떨어진 위치일 수 있다.
이때, 제어부(미도시)는 제1 구간을 진공 상태로 미리 만들어 두기 위해, 흡기 밸브(160)를 동작시킬 수 있다. 다만, 반드시 이에 한정하는 것은 아니고, 추후 VCSEL 어레이(190)를 튜브(120) 내에서 제1 구간으로 이송하고자 하기 이전이라면 언제든 무방하다.
도 5를 참조하면, VCSEL 어레이(190)가 튜브(120) 내에 안착된 경우, 제어부(미도시)는 게이트 밸브(150, 155)를 모두 폐쇄하고 기체 주입구(125)로 산화를 위한 수증기와 질소 기체가 유입되도록 한다. 튜브(120) 내 배플(130)의 존재와, 배플(130)에 형성된 단차(135)에 의해 상대적으로 보다 빠르게 산화가 진행될 수 있다. 퍼니스(110)의 존재에 의해 실시간으로 산화되는 VCSEL 어레이(190)를 모니터링할 수는 없기에, 제어부(미도시)는 통상적으로 주입되는 기체의 양과 그에 따라 산화되는 속도를 계산하여 원하는 직경의 전류 주입부가 만들어지리라 예상되는 시간까지 또는 그에 못 미치는 시간까지 기체를 주입한다.
도 6을 참조하면, 산화가 충분히 진행된 경우, 제어부(미도시)는 기체 주입구(125)로 유입되는 기체는 차단시키고, 배기 밸브(140)로 튜브 내 기체가 배출되도록 제어한다. 전술한 대로, VCSEL 어레이(190)가 산화가 진행되던 공간(튜브(120) 내)을 벗어난 상태에서 공기나 수증기와의 접촉을 최소화하기 위해, 제어부(미도시)는 기체 주입구(125)로 기체가 유입되는 것은 차단하고, 배기 밸브(140)로 튜브 내 모든 기체가 배출되도록 한다.
한편, 제어부(미도시)는 제1 구간이 진공상태가 아닐 경우, 배기 밸브(160)를 동작시켜 진공 상태로 만들고, 게이트 밸브(150, 155)의 개방을 대비해 질소 밸브(165)를 개방하여 제1 구간으로 질소 기체를 주입한다.
도 7을 참조하면, 제어부(미도시)는 게이트 밸브(150, 155) 및 이송부(미도시)를 제어하여, VCSEL 어레이(190)를 튜브(120) 내에서 제1 구간으로 이송한다. 먼저, 제어부(미도시)는 게이트 밸브(150, 155)를 개방하여, 이송부(미도시)가 튜브(120) 내 VCSEL 어레이로 접근할 수 있도록 한다. 이송부(미도시) 상에 VCSEL 어레이(190)가 안착된 경우, 제어부(미도시)는 이송부(미도시)를 제어하여 VCSEL 어레이(190)를 튜브(120) 내에서 제1 구간으로 안착시킨다. 전술한 과정에 의해, 튜브(120) 내에서 기체는 모두 배출된 상태이고, 제1 구간은 진공 상태를 갖기 때문에 VCSEL 어레이(190)에 외부 공기로 인한 (표면에) 추가적인 산화는 진행되지 않는다. 또한, 질소 밸브(165)가 개방되어 질소 기체가 제1 구간으로 주입되고 있기 때문에, 게이트 밸브(155)의 개방으로 인해 로드부(180) 방향에서 외부 공기가 주입되는 것을 방지할 수 있다.
도 8을 참조하면, 제어부(미도시)는 모니터링 장치(170)가 VCSEL 어레이(190)를 모니터링하도록 제어하며, 모니터링 결과를 수신하여 VCSEL 어레이(190) 내 산화막층의 산화 정도를 확인한다. VCSEL 어레이 내 전류 주입구의 직경이 기 설정된 직경을 기준으로 오차범위 이내를 만족하는 경우, 제어부(미도시)는 이송부(미도시) 및 게이트 밸브(150, 155)를 제어하여 VCSEL 어레이(190)가 반출될 수 있도록 로드부(180)로 이동시킨다. 반대로, 오차범위 이내를 만족시키기 못하는 경우, 제어부(미도시)는 이송부(미도시) 및 게이트 밸브(150, 155)를 제어하여 VCSEL 어레이(190)가 튜브(120) 내로 유입되어 산화가 진행되도록 한다.
이처럼, 선택적 산화 장치(100)는 수평형 튜브(120)를 이용하여 빠른 시간 내에 산화를 수행할 수 있으면서도, 제1 구간을 구비하여 VCSEL 어레이(190)에 이상없이 모니터링 장치(170)를 이용해 모니터링할 수 있어 원하는 크기의 직경을 갖도록 할 수 있다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 선택적 산화 장치
110: 퍼니스
120: 튜브
125: 기체 주입구
130: 배플
135: 단차
140, 160: 배기 밸브
150, 155: 게이트 밸브
165: 질소 밸브
170: 모니터링 장치
180: 로드부
190: VCSEL 어레이
900: VCSEL
910: 기판
920: 제1 반사부
930: 캐비티층
935: 산화막층
940: 제2 반사부

Claims (12)

  1. 일 끝단에 기체 주입구를 포함하여 산화를 위한 기체를 주입받으며, 인입된 VCSEL 웨이퍼에 산화를 진행시키는 튜브;
    상기 튜브의 외곽에 배치되어, 상기 튜브의 단열성을 강화하고 상기 튜브로 열을 가하는 퍼니스(Furnace);
    상기 튜브 내에 배치되어 VCSEL 웨이퍼를 지지하며, 산화 속도를 향상시키는 배플(Baffle);
    상기 튜브 내에 배치되어, 상기 튜브 내로 유입된 기체를 외부로 배출시키는 제1 배기 밸브;
    상기 기체 주입구의 반대측으로 상기 튜브와 인접한 구간에 별도로 위치하여, 자신이 위치한 구간으로 이동한 VCSEL 웨이퍼를 모니터링하는 모니터링 장치;
    상기 VCSEL 웨이퍼가 장입될 수 있도록 하거나, 반출될 수 있도록 하는 로드부;
    상기 VCSEL 웨이퍼를 상기 로드부, 상기 모니터링 장치 및 상기 튜브 중 어느 하나에서 다른 하나로 이송하는 이송부;
    개폐되어 상기 모니터링 장치가 위치한 구간, 상기 튜브 및 상기 로드부를 공간적으로 분리하거나 연결시키는 게이트 밸브;
    상기 모니터링 장치가 위치한 구간 내 기체를 외부로 배출하는 제2 배기 밸브; 및
    상기 제1 배기 밸브, 상기 모니터링 장치, 상기 로드부, 상기 이송부, 상기 게이트 밸브 및 상기 제2 배기 밸브의 동작을 제어하는 제어부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 선택적 산화 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 튜브는,
    길이방향으로 긴 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 선택적 산화 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 튜브는,
    상기 모니터링 장치가 위치한 끝단의 반대편 끝단으로 상기 VCSEL 웨이퍼를 산화시킬 기체를 유입받는 기체 주입구를 포함하는 것을 특징으로 하는 선택적 산화 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 배플은,
    단차를 갖는 것을 특징으로 하는 선택적 산화 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 단차는,
    상기 VCSEL 웨이퍼가 상기 튜브 내에서 안착될 위치로부터 기 설정된 간격만큼 떨어진 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 선택적 산화 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 단차는,
    상기 튜브 내로 주입되는 기체가 상기 배플을 따라 상기 VCSEL 웨이퍼와 접촉할 수 있을 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 선택적 산화 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 튜브 내로 산화를 위한 수증기 및 질소 기체가 유입되는 것을 특징으로 하는 선택적 산화 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 모니터링 장치는,
    적외선 현미경인 것을 특징으로 하는 선택적 산화 장치.
  9. 선택적 산화 장치가 VCSEL 웨이퍼를 산화시키는 방법에 있어서,
    장입될 VCSEL 어레이를 로드부로 유입받아 튜브로 이송하는 제1 이송과정;
    상기 튜브 내에서 장입된 VCSEL 어레이를 산화시키는 산화과정;
    기 설정된 시간 동안 산화가 이루어진 경우, 상기 튜브 내 기체를 모두 배출시키고, 모니터링 장치가 위치한 구간 내 공기를 모두 배출시키는 배출과정;
    상기 튜브 내 VCSEL 어레이를 상기 모니터링 장치가 위치한 구간으로 이송하는 제2 이송과정;
    상기 모니터링 장치로 VCSEL 어레이에 형성된 전류 주입구의 직경을 모니터링하는 모니터링과정; 및
    상기 모니터링과정의 모니터링 결과에 따라 상기 튜브 또는 상기 로드부로 VCSEL 어레이를 이송하는 제3 이송과정을 포함하며,
    상기 튜브는 산화를 위한 기체를 주입받을 수 있도록 기체 주입구를 포함하며,
    상기 모니터링 장치는 상기 기체 주입구의 반대 측으로 상기 튜브와 인접한 구간에 별도로 위치하는 것을 특징으로 하는 선택적 산화 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제3 이송과정은,
    상기 VCSEL 어레이에 형성된 전류 주입구의 직경이 기 설정된 직경으로부터 오차범위 내에 있을 경우, 상기 로드부로 VCSEL 어레이를 이송하는 것을 특징으로 하는 선택적 산화 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 VCSEL 어레이는,
    상기 로드부로 이송되어 상기 선택적 산화장치로부터 반출되는 것을 특징으로 하는 선택적 산화 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제3 이송과정은,
    상기 VCSEL 어레이에 형성된 전류 주입구의 직경이 기 설정된 직경으로부터 오차범위 밖에 있을 경우, 상기 튜브로 VCSEL 어레이를 재이송하는 것을 특징으로 하는 선택적 산화 방법.


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