KR20110033482A - 배치식 에피택셜층 형성장치 및 그 형성방법 - Google Patents

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Abstract

배치식 에피택셜층 형성장치(100) 및 그 형성방법이 개시된다. 본 발명에 따른 배치식 에피택셜층 형성장치(100)는 에피택셜층이 형성되는 동안에 복수개의 기판(10)이 안착되어 있는 보트(120)가 에피택셜층이 형성되는 공간을 제공하는 챔버(110) 내에서 회전하는 것을 특징으로 하며, 에피택셜층이 형성되는 공간을 제공하는 챔버(110); 복수개의 기판(10)이 안착되는 복수개의 기판 홀더(130)가 지지되는 복수개의 지지대(121)를 포함하는 보트(120); 복수개의 기판(10)에 열을 인가하기 위한 히터(140); 챔버(110) 내부로 공정 가스를 공급하는 가스 공급부(150); 및 챔버(110) 외부로 공정 가스를 배기하는 가스 배기부(160)를 포함한다.
배치식, 에피택셜층, 에피 공정, 에피택셜 성장, 보트, 회전

Description

배치식 에피택셜층 형성장치 및 그 형성방법{Batch Type Apparatus For Forming Epitaxial Layer And Method For The Same}
본 발명은 배치식 에피택셜층 형성장치 및 그 형성방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 복수개의 기판 상에 에피택셜층이 형성되는 동안 상기 복수개의 기판이 안착되어 있는 보트가 회전함으로써, 복수개의 기판 상에 균일하게 에피택셜층을 형성시킬 수 있는 배치식 에피택셜층 형성장치 및 그 형성방법에 관한 것이다.
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.
이러한 LED 소자의 제조공정은 크게 에피 공정, 칩 공정, 패키지 공정으로 분류될 수 있다. 에피 공정은 기판 상에 화합물 반도체를 에피택셜 성 장(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.
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.
이러한 에피 공정, 즉 기판 상에 에피택셜층을 형성시키는 공정에는, LPE(Liquid Phase Epitaxy), VPE(Vapor Phase Epitaxy), MBE(Molecular Beam Epitaxy) 그리고 CVD(Chemical Vapor Deposition)방법 등이 사용되고 있다. 특히, CVD 방법 중 MOCVD(Metal Organic CVD) 방법은 유기원료 물질을 사용하여 에피택셜층을 형성시키는 방법으로서, 다른 방법에 비하여 에피택셜층의 성장 제어가 탁월하기 때문에 현재 가장 많이 활용되고 있는 방법 중에 하나이다.
종래의 MOCVD 방법을 이용한 기판 상에 에피택셜층을 형성시키는 방법을 간단히 설명하면 다음과 같다. 먼저, 열처리 공간을 제공하는 챔버에 복수개의 기판을 로딩시키고, 히터로 챔버 내부를 고온으로 가열하면서 공급관을 통하여 유기원료 물질을 공급하여, 복수개의 기판 상에 에피택셜층을 성장시킨다.
그러나, 이러한 종래의 방법에 따르면, 공급되는 유기원료 물질이 복수개의 기판 상에 일정하게 분포되지 않아, 복수개의 기판 상에 균일한 에피택셜층이 형성되지 못하였다. 이에 따라, 동일한 품질을 가지는 고효율 LED 소자를 대량으로 생산할 수 없어, 공정의 생산성과 효율성이 저하되는 문제점이 있었다.
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.
본 발명은 복수개의 기판 상에 에피택셜층이 형성되는 동안 상기 복수개의 기판이 안착되어 있는 보트가 회전함으로써, 복수개의 기판 상에 균일하게 에피택셜층을 형성시킬 수 있는 배치식 에피택셜층 형성장치 및 그 형성방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 복수개의 기판 상에 균일하게 에피택셜층을 형성하여, 동일한 품질을 가지는 고효율 LED 소자를 대량으로 생산할 수 있는 배치식 에피택셜층 형성장치 및 그 형성방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 복수개의 기판 상에 에피택셜층을 형성하는 동안 챔버 내부에 증착 물질이 고착되는 것을 최소화하여, 반복되는 공정에도 챔버 내부를 용이하게 유지 관리할 수 있는 배치식 에피택셜층 형성장치 및 그 형성방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 배치식 에피택셜층 형성장치는 상기 에피택셜층이 형성되는 동안에 상기 복수개의 기판이 안착되어 있는 보트가 상기 에피택셜층이 형성되는 공간을 제공하는 챔버 내에서 회전하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 배치식 에피택셜층 형성장치는 복수개의 기판 상에 에피택셜층을 형성하기 위한 배치식 에피택셜층 형 성장치로서, 상기 에피택셜층이 형성되는 공간을 제공하는 챔버; 상기 복수개의 기판이 안착되는 복수개의 기판 홀더가 지지되는 복수개의 지지대를 포함하는 보트; 상기 복수개의 기판에 열을 인가하는 히터; 상기 챔버 내부로 공정 가스를 공급하는 가스 공급부; 및 상기 챔버 외부로 공정 가스를 배기하는 가스 배기부를 포함하고, 상기 에피택셜층이 형성되는 동안에 상기 보트가 상기 챔버 내에서 회전하는 것을 특징으로 한다.
상기 챔버는 내부 챔버와 외부 챔버로 이루어지는 2중 챔버 구조를 가지며, 상기 내부 챔버와 상기 외부 챔버 사이로는 냉각 가스가 공급될 수 있다.
상기 배치식 에피택셜층 형성장치는 상기 보트와 연결되는 회전축; 및 상기 회전축을 회전시키는 회전 수단을 더 포함할 수 있다.
상기 히터는 상기 챔버의 내부를 유도 가열할 수 있는 코일형 히터일 수 있다.
상기 기판 홀더는 그래파이트(Graphite)를 포함할 수 있다.
상기 그래파이트의 표면은 탄화규소(SiC)로 코팅될 수 있다.
상기 기판 홀더는 상기 기판 홀더의 중앙부에서 가장자리부로 경사지게 형성되되, 상기 기판 홀더의 두께는 일정하게 유지될 수 있다.
상기 기판 홀더는 상기 기판 홀더의 중앙부에서 가장자리부로 경사지게 형성되되, 상기 기판 홀더의 두께는 점차 감소할 수 있다.
상기 기판 홀더는 그 상부면은 평평하고, 그 하부면은 상기 기판 홀더의 중앙부에서 가장자리부로 경사지게 형성될 수 있다.
상기 가스 공급부는 상기 보트의 일측에 설치되며, 상기 가스 배기부는 상기 보트의 일측과 대향하는 다른 일측에 설치될 수 있다.
상기 가스 공급부는 상기 챔버의 일측에 설치되며, 상기 가스 배기부는 상기 챔버의 일측과 대향하는 다른 일측에 설치될 수 있다.
상기 가스 공급부는 외부로부터 공정 가스가 공급되는 가스 공급관; 및 상기 가스 공급관과 연결되어 상기 가스 공급관으로 공급된 공정 가스를 상기 챔버의 내부로 분사하는 복수개의 가스 분사부를 포함하며, 상기 가스 배기부는 상기 복수개의 가스 분사부로부터 분사된 공정 가스를 흡입하는 복수개의 가스 흡입부; 및 상기 복수개의 가스 흡입부와 연결되어 상기 복수개의 가스 흡입부가 흡입한 공정 가스를 외부로 배기하는 가스 배기관을 포함할 수 있다.
상기 복수개의 가스 분사부 및 상기 복수개의 가스 흡입부는 상기 복수개의 기판 홀더와 일대일로 대응되게 설치될 수 있다.
상기 가스 공급관 및 상기 가스 배기관은 내관과 외관으로 이루어지는 2중 관 구조를 가지며, 상기 내관과 상기 외관 사이로는 냉각 가스가 공급될 수 있다.
또한, 상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 배치식 에피택셜층 형성방법은 상기 에피택셜층이 형성되는 공간을 제공하는 챔버 내에 상기 복수개의 기판이 안착되는 복수개의 기판 홀더가 복수개의 지지대에 의하여 지지되는 보트가 배치되고, 상기 에피택셜층이 형성되는 동안에 상기 챔버 내에서 상기 보트가 회전되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 복수개의 기판 상에 에피택셜층이 형성되는 동안 상기 복수개의 기판이 안착되어 있는 보트가 회전함으로써, 복수개의 기판 상에 균일하게 에피택셜층을 형성시킬 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명에 의하면, 복수개의 기판 상에 균일하게 에피택셜층을 형성하여 동일한 품질을 가지는 고효율 LED 소자를 대량으로 생산할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명은 복수개의 기판 상에 에피택셜층을 형성하는 동안 챔버 내부에 증착 물질이 고착되는 것을 최소화하여, 반복되는 공정에도 챔버 내부를 용이하게 유지 관리할 수 있는 효과를 갖는다.
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 의해서 만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일 또는 유사한 기능을 지칭한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세하게 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에피택셜층 형성장치(100)의 구성을 나타내는 도면이다.
도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 에피택셜층 형성장치(100)는 챔버(110), 보트(120), 복수개의 기판(10)이 안착되는 기판 홀더(130), 히터(140), 가스 공급부(150) 및 가스 배기부(160)를 포함하여 구성될 수 있다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 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. 또한, 챔버(110)의 재질은 석영(quartz) 유리로 구성하여, 계속되는 열처리 과정에서도 변형이 일어나지 않도록 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 챔버(110)는 내부 챔버(111)와 외부 챔버(112)로 이루어지는 2중 챔버 구조로 구성될 수 있다. 이때, 내부 챔버(111)와 외부 챔버(112) 사이의 공간에는 소정의 통로가 형성되어 상기 통로로 냉각 가스(113)가 흐를 수 있도록 구성될 수 있다. 일반적으로, 기판(10) 상에 에피택셜층을 형성하기 위한 공정은 증착 물질을 챔버(110) 내부로 공급하고 챔버(110) 내 부를 약 800℃에서 1200℃의 온도까지 가열함으로써 이루어질 수 있다. 이렇게 공급된 증착 물질은, 본래의 목적과 부합하게 기판(10)으로 공급되어 에피택셜층을 형성시키기도 하지만, 챔버(110) 내벽에 들러 붙어 소정의 응집체를 형성하기도 한다. 그러나, 본 실시예에 따르면, 챔버(110)를 2중 챔버 구조로 구성하고 그 사이에 형성된 통로로 냉각 가스(113)를 공급함으로써, 챔버(110) 내벽에 증착 물질이 들러 붙는 것을 최소화할 수 있게 된다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 보트(120)는, 챔버(110) 내부에 설치되어 복수 개의 기판(10)이 안착된 기판 홀더(130)를 로딩하고, 에피택셜 공정이 이루어지는 동안 로딩된 기판 홀더(130)를 지지하는 기능을 수행할 수 있다. 이러한 보트(120)의 각 구성요소들은 반복되는 열처리 과정에서도 변형이 발생하지 않도록 석영 유리로 구성될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 보트(120)는 복수개의 지지대(121) 및 복수개의 지지대(121)를 연결하는 연결 부재(122)를 포함하여 구성될 수 있다. 먼저, 복수개의 지지대(121)는, 층으로 배열 설치되어 복수개의 기판(10)이 안착된 기판 홀더(130)가 로딩되어 지지되도록 하는 기능을 수행할 수 있다. 이러한 지지대(121) 각각은 기판(10)의 크기보다 다소 크게 형성되어 기판 홀더(130)가 안정적으로 지지될 수 있도록 구성될 수 있다. 다음으로, 연결 부재(122)는 복수개의 지지대(121)를 연결하여 고정시키는 기능을 수행할 수 있다. 이러한 연결 부재(122)의 수는 기판 홀더(130)의 보트(120)로의 로딩/언로딩이 원활히 이루어질 수 있도록 설치되는 것이 바람직한데, 이러한 의미에서. 본 발명에 따른 보트(120)에는 대향하는 두 개의 연결 부재(122)가 설치될 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 보트(120)는 복수개의 기판(10) 상에 에피택셜층이 형성되는 동안에 챔버(110) 내에서 회전될 수 있다. 이를 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 보트(120)는 보트(120)와 연결되는 회전축(123) 및 회전축(123)을 회전시키는 회전 수단을 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 회전 수단은 외부로부터 전력을 공급받아 회전축(123) 둘레로 보트(120)를 회전시키는 동력을 제공하는 구동 모터(미도시)일 수 있을 것이다.
도 1을 참조하면. 복수개의 기판(10)이 안착되어 있는 복수개의 기판 홀더(130)가 각각 보트(120)의 지지대(121)에 의하여 지지되고 있음을 알 수 있다. 복수개의 기판(10) 상에 에피택셜층이 형성되는 동안 챔버(110) 내의 보트(120)는 회전되고, 이에 따라 지지대(121)에 의하여 지지되고 있는 기판 홀더(130)의 회전도 함께 이루어지며, 그 결과 복수개의 기판(10)이 동시에 회전되는 효과가 구현될 수 있다. 본 발명은, 이처럼 복수개의 기판(10)이 동시에 회전됨에 따라, 공정 가스가 복수개의 기판(10) 상에 균일하게 분포될 수 있으며, 나아가 복수개의 기판(10) 상에 균일하게 에피택셜층이 형성되는 효과를 달성할 수 있게 된다.
본 발명에서, 보트(120)의 지지대(121) 및 기판 홀더(130)는 회전을 원활히 수행하기 위하여 원의 형상을 가지는 것이 바람직하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 다양한 형상을 가질 수 있을 것이다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 히터(140)는 챔버(110)의 내부 또는 외부에 설치되어 복수개의 기판(10)에 에피택셜 공정에서 필요한 열을 인가하는 기 능을 수행할 수 있다. 이러한 히터(140)는 기판(10)을 약 1200℃ 이상의 온도까지 상승시킬 수 있도록 구성되는 것이 바람직한데, 이는 기판(10)의 에피택셜 성장이 원활하게 이루어질 수 있도록 하기 위함이다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 히터(140)는, 복수개의 기판(10)을 가열하기 위하여, 할로겐 램프 또는 저항식 발열체를 이용한 가열 방식을 사용할 수 있으나, 바람직하게는 유도 가열 방식을 사용할 수 있다. 유도 가열(induction heating)이란 전자기 유도를 이용하여 금속과 같은 전도성 물체를 가열시키는 방법을 말하는데, 이러한 유도 가열 방식을 사용하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 히터(140)는 챔버(110) 내부를 유도 가열할 수 있는 코일형 히터(140)로 구성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 코일형 히터(140)에서 챔버(110) 내부로 고주파의 교류 전류가 인가되고, 이에 의하여 도전성 물질을 포함하는 기판 홀더(130)가 가열됨으로써, 기판 홀더(130) 상에 안착된 복수개의 기판(10)의 가열이 이루어질 수 있게 된다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 기판 홀더(130)를 제외한 에피택셜층 형성장치(100)의 구성요소들이 부도체(예를 들면, 퀄츠 유리)로 구성될 수도 있다. 이러한 경우, 히터(140)에 의하여 기판 홀더(130)만 가열될 수 있으므로, 챔버(110) 내부의 나머지 구성요소들에 증착 물질이 피착되는 것을 최소화할 수 있게 된다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 홀더(130)는 에피택셜 공정이 이루어지는 동안에 복수개의 기판(10)이 안정적으로 지지되도록 하는 기능을 수행할 수 있다. 이러한 기판 홀더(130)는 복수개의 기판(10)이 안착될 수 있는 공간 을 구비하되, 상기 공간은 기판(10)의 측면까지 안정적으로 지지할 수 있도록 다소 오목하게 형성될 수 있다. 이러한 공간의 개수는 기판 홀더(130)에 안착되는 기판(10)의 개수에 따라 다양하게 변경될 수 있을 것이다.
또한, 상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 히터(140)가 챔버(110) 내부를 유도 가열할 수 있는 코일형 히터(140)로 구성될 수 있는데, 이때 기판 홀더(130)는 도전성 물질, 특히 그래파이트(Graphite)를 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 그래파이트는 강도가 뛰어날 뿐만 아니라, 도전성이 우수하여 유도 가열 방식으로 가열되기 적합할 수 있다. 이때, 그래파이트의 표면은 탄화규소(SiC)로 코팅되어 있을 수 있다. 탄화규소는 고온 강도 및 경도가 우수하며 열전도율이 높기 때문에, 가열 중에 그래파이트 분자가 분산되는 것을 방지하며 기판(10)으로의 열전달을 용이하게 수행할 수 있다. 한편, 기판 홀더(130)의 재질은 그래파이트(Graphite)로 반드시 한정되는 것은 아니며 필요에 따라 비정질 카본(amorphous carbon), 다이아몬드성 카본(diamondlike carbon), 유리성 카본(glasslike carbon) 등이 될 수도 있다.
또한, 도 2 내지 도 4를 참조하면. 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 홀더(130)는 에피택셜층의 균일성을 더욱 향상시키기 위하여 다양한 형태로 구성될 수 있다.
도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 홀더(130a)는, 기판 홀더(130a)의 중앙부에서 가장자리부로 경사지게 형성되되, 상기 기판 홀더(130a)의 두께는 일정하게 유지되도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 가스 분사부(153)에서 분사되는 공정 가스가 기판 홀더(130a) 전체로 균일하게 분포될 수 있으며, 복수개의 기판(10) 상에 형성되는 에피택셜층의 균일성을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 홀더(130b)는, 기판 홀더(130b)의 중앙부에서 가장자리부로 경사지게 형성되되 그 기판 홀더(130b)의 두께는 점차 감소하도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 가스 분사부(153)에서 분사되는 공정 가스가 기판 홀더(130b) 전체로 균일하게 분포될 수 있으며, 복수개의 기판(10) 상에 형성되는 에피택셜층의 균일성을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 홀더(130c)는, 그 상부면은 평평하고 그 하부면은 상기 기판 홀더(130c)의 중앙부에서 가장자리부로 경사지게 형성될수 있다. 이에 따라, 히터(140)에 의하여 인가되는 고주파 유도 전류가 기판 홀더(130c) 전체로 균일하게 분포될 수 있게 되며, 복수개의 기판(10) 상에 형성되는 에피택셜층의 균일성을 더욱 향상시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 에피택셜층 형성장치(100)는, 복수개의 기판(10)이 안착되어 있는 기판 홀더(130)를 보트(120)의 지지대(121)에 로딩하기 위하여, 홀더 트랜스퍼 로봇(미도시)을 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 본 실시예에 따르면, 홀더 트랜스퍼 로봇을 채용함에 따라, 자동화된 시스템의 구현이 가능해지며 궁극적으로 생산성을 극대화할 수 있게 된다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 공급부(150)는 챔버(110) 내부 로 에피택셜층 형성을 위해 필요한 공정 가스를 공급하는 기능을 수행할 수 있다. 가스 공급부(150)를 통하여 챔버(110) 내부에 공급되는 공정 가스는, 기판(10) 상에 형성하려는 에피택셜층의 종류 또는 그 형성방법에 따라, 다양하게 변경될 수 있을 것이다. 예를 들어, MOCVD법을 이용하여 복수개의 기판(10) 상에 에피택셜 질화갈륨(GaN)층을 형성시키기 위해서는, TMG(trimethylgallium), TEG(triethylgallium:), NH3 등이 공정 가스로 공급될 수 있을 것이다.
한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 공급부(150)는 외부로부터 공정 가스가 공급되는 가스 공급관(154) 및 공정 가스를 분사하는 복수개의 가스 분사부(153)를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 배기부(160)는 공정 가스를 흡입하는 가스 흡입부(163) 및 공정 가스를 외부로 배기하는 가스 배기관(164)을 포함하여 구성될 수 있다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 공급부(150)는 외부로부터 에피택셜층 형성을 위해 필요한 공정 가스를 공급받는 기능을 수행할 수 있다. 이러한 가스 공급관(154)은 챔버(110)의 하단에 고정 플랜지(미도시)와 같은 수단을 통하여 연결되는 매니폴드(미도시)를 매개로 하여 챔버(110)와 연결될 수 있으며, 도 1에 도시된 바와 같이 ∩자 형태로 형성될 수 있다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 복수개의 가스 분사부(153)는 가스 공급부(150)와 연결되어 가스 공급부(150)가 공급 받은 공정 가스를 챔버(110) 내 부로(바람직하게는, 도 1에 도시된 바와 같이 가스 공급부(150)와 일대일 대응되는 기판 홀더(130)로) 분사하는 기능을 수행할 수 있다. 이러한 가스 분사부(153)는, 고온에서도 견딜 수 있도록 높은 고온 강도를 가지는 물질로 구성될 수 있으며, 단부에 형성된 홀에서 공정 가스를 분사할 수 있는 노즐 형태로 구성될 수 있을 것이다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 복수개의 가스 흡입부(163)는 가스 분사부(153)로부터 분사된 공정 가스를 흡입하는 기능을 수행할 수 있다. 이 경우, 가스 흡입부(163)는 가스 흡입부(163)와 일대일 대응되는 가스 분사부(153)로부터 분사된 공정 가스를 흡입할 수 있다. 즉, 특정 가스 분사부(153)로부터 특정 가스 분사부(153)에 일대일 대응되는 기판 홀더(130)로 공정 가스가 분사되고, 분사된 공정 가스는 기판 홀더(130) 위를 지나가며 기판 홀더(130)에 일대일 대응되는 가스 흡입부(163)로 흡입될 수 있다. 물론, 공정 가스는 기판 홀더(130) 위를 지나가면서 기판 홀더(130) 상에 안착된 복수개의 기판(10)에 증착 물질을 공급할 수 있다. 이러한 본 실시예에 따르면, 복수개의 가스 분사부(153) 및 복수개의 가스 흡입부(163)가 복수개의 기판 홀더(130)와 일대일로 대응되게 설치됨으로써, 각 기판 홀더(130)에 분사되는 공정 가스의 양을 균일하게 제어할 수 있게 된다. 따라서, 복수개의 기판(10) 상에 균일하게 에피택셜층을 형성할 수 있으며, 나아가 동일한 품질을 가지는 고효율 LED 소자를 대량으로 생산할 수 있게 된다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 분사관은 가스 흡입부(163)가 흡입한 공정가스를 외부로 배기하는 기능을 수행할 수 있다. 이러한 가스 분사관 은, 가스 공급관(154)과 동일하게, 챔버(110)의 하단에 고정 플랜지(미도시)와 같은 수단을 통하여 연결되는 매니폴드(미도시)를 매개로 하여 챔버(110)와 연결될 수 있으며, 도 1에 도시된 바와 같이 ∩자 형태로 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 가스 공급관(154) 및 가스 배기관(164)은, 2중 챔버 구조와 유사하게, 내관(151, 161)과 외관(152, 162)으로 이루어지는 2중 관 구조로 구성될 수 있다. 이때, 내관(151, 161)과 외관(152, 162) 사이의 공간에는 소정의 통로가 형성되어 상기 통로로 냉각 가스가 흐를 수 있도록 구성될 수 있다. 이러한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 가스 공급관(154) 및 가스 배기관(164) 주변에 증착 물질이 피착되는 것을 최소화할 수 있게 된다.
한편, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배치식 에피택셜층 형성장치(100a)의 구성을 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 에피택셜층 형성장치(100a)는 가스 공급부(150a)와 가스 배기부(160a)가 챔버(110a) 외부에 배치되어, 가스 공급부(150a)는 챔버(110a)의 일측에, 가스 배기부(160a)는 챔버(110a)의 일측과 대향하는 다른 일측에 설치된다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 에피택셜층 형성장치(100a)는, 가스 공급부(150a)와 가스 배기부(160a)가 챔버(110a)의 외부에 배치된다는 점을 제외하고는, 도 1에 도시된 에피택셜층 형성장치와 동일하게 구성되므로, 구성요소 및 그 구성요소의 기능에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이러한 본 실시예에 따르면, 가스 공급부(150a)와 가스 배기부(160a)를 챔버(110a) 외부에 배치하여, 히터(140a)에서 챔버(110a) 내부로 인가되는 열을 효과 적으로 전달할 수 있을 뿐만 아니라, 챔버(110a)의 구조를 단순화하여 설계할 수 있다.
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.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에피택셜층 형성장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 홀더의 다양한 모습을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배치식 에피택셜층 형성장치의 구성을 나타내는 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 기판
100: 에피택셜층 형성장치
110: 챔버
120: 보트
121: 지지대
130: 기판 홀더
140: 히터
150: 가스 공급부
160: 가스 배기부

Claims (16)

  1. 복수개의 기판 상에 에피택셜층을 형성하기 위한 배치식 에피택셜층 형성장치로서, 상기 에피택셜층이 형성되는 동안에 상기 복수개의 기판이 안착되어 있는 보트가 상기 에피택셜층이 형성되는 공간을 제공하는 챔버 내에서 회전하는 것을 특징으로 하는 배치식 에피택셜층 형성장치.
  2. 복수개의 기판 상에 에피택셜층을 형성하기 위한 배치식 에피택셜층 형성장치로서,
    상기 에피택셜층이 형성되는 공간을 제공하는 챔버;
    상기 복수개의 기판이 안착되는 복수개의 기판 홀더가 지지되는 복수개의 지지대를 포함하는 보트;
    상기 복수개의 기판에 열을 인가하는 히터;
    상기 챔버 내부로 공정 가스를 공급하는 가스 공급부; 및
    상기 챔버 외부로 공정 가스를 배기하는 가스 배기부
    를 포함하고,
    상기 에피택셜층이 형성되는 동안에 상기 보트가 상기 챔버 내에서 회전하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 배치식 에피택셜층 형성장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 챔버는 내부 챔버와 외부 챔버로 이루어지는 2중 챔버 구조를 가지며,
    상기 내부 챔버와 상기 외부 챔버 사이로는 냉각 가스가 공급될 수 있는 것을 특징으로 하는 배치식 에피택셜층 형성장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 보트와 연결되는 회전축; 및
    상기 회전축을 회전시키는 회전 수단
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배치식 에피택셜층 형성장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 히터는 상기 챔버의 내부를 유도 가열할 수 있는 코일형 히터인 것을 특징으로 하는 배치식 에피택셜층 형성장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 기판 홀더는 그래파이트(Graphite)를 포함하는 것을 특징으로 하는 배치식 에피택셜층 형성장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 그래파이트의 표면은 탄화규소(SiC)로 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 배치식 에피택셜층 형성장치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 기판 홀더는 상기 기판 홀더의 중앙부에서 가장자리부로 경사지게 형성되되, 상기 기판 홀더의 두께는 일정하게 유지되는 것을 특징으로 하는 배치식 에피택셜층 형성장치.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 기판 홀더는 상기 기판 홀더의 중앙부에서 가장자리부로 경사지게 형성되되, 상기 기판 홀더의 두께는 점차 감소하는 것을 특징으로 하는 배치식 에피택셜층 형성장치.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 기판 홀더는 그 상부면은 평평하고, 그 하부면은 상기 기판 홀더의 중앙부에서 가장자리부로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 배치식 에피택셜층 형성장치.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 가스 공급부는 상기 보트의 일측에 설치되며,
    상기 가스 배기부는 상기 보트의 일측과 대향하는 다른 일측에 설치되는 것을 특징으로 하는 배치식 에피택셜층 형성장치.
  12. 제2항에 있어서,
    상기 가스 공급부는 상기 챔버의 일측에 설치되며,
    상기 가스 배기부는 상기 챔버의 일측과 대향하는 다른 일측에 설치되는 것을 특징으로 하는 배치식 에피택셜층 형성장치.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 가스 공급부는 외부로부터 공정 가스가 공급되는 가스 공급관; 및 상기 가스 공급관과 연결되어 상기 가스 공급관으로 공급된 공정 가스를 상기 챔버의 내부로 분사하는 복수개의 가스 분사부를 포함하며,
    상기 가스 배기부는 상기 복수개의 가스 분사부로부터 분사된 공정 가스를 흡입하는 복수개의 가스 흡입부; 및 상기 복수개의 가스 흡입부와 연결되어 상기 복수개의 가스 흡입부가 흡입한 공정 가스를 외부로 배기하는 가스 배기관을 포함하는 것을 특징으로 하는 배치식 에피택셜층 형성장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 복수개의 가스 분사부 및 상기 복수개의 가스 흡입부는 상기 복수개의 기판 홀더와 일대일로 대응되게 설치되는 것을 특징으로 하는 배치식 에피택셜층 형성장치.
  15. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 가스 공급관 및 상기 가스 배기관은 내관과 외관으로 이루어지는 2중 관 구조를 가지며, 상기 내관과 상기 외관 사이로는 냉각 가스가 공급될 수 있는 것을 특징으로 하는 배치식 에피택셜층 형성장치.
  16. 복수개의 기판 상에 에피택셜층을 성장시키기 위한 배치식 에피택셜층 형성방법으로서, 상기 에피택셜층이 형성되는 공간을 제공하는 챔버 내에 상기 복수개의 기판이 안착되는 복수개의 기판 홀더가 복수개의 지지대에 의하여 지지되는 보트가 배치되고, 상기 에피택셜층이 형성되는 동안에 상기 챔버 내에서 상기 보트가 회전되는 것을 특징으로 하는 배치식 에피택셜층 형성방법.
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