KR20110041920A - 엘이디 제조용 서셉터 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엘이디 제조용 서셉터 및 그 제조방법에 관한 것으로, a) 내부 관로를 포함하는 베이스판을 준비하는 단계와, b) 상기 베이스판에 SiC를 증착하여 SiC 코팅층을 형성하는 단계와, c) 상기 b) 단계의 결과물에서 상기 내부 관로에 액상의 무기고분자를 주입하여 상기 내부 관로를 이루는 상기 베이스판에 도포하는 단계와, d) 상기 도포된 액상의 무기고분자를 열처리하여 세라믹층으로 전환시키는 단계를 포함한다. 이와 같이 구성되는 본 발명은 액상의 무기고분자를 활용하여 화학기상증착법으로는 코팅이 되지 않는 서셉터 내부 관로를 코팅하여 그 내부 관로가 식각되는 것을 방지하여 서셉터의 수명 단축을 방지할 수 있는 효과가 있다.

서셉터, 내부 관로, 코팅

Description

엘이디 제조용 서셉터 및 그 제조방법{Suceptor for LED and manufacturing method thereof}

본 발명은 엘이디 제조용 서셉터 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판을 수용하는 수용부를 회전시키는 엘이디 제조용 서셉터 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 엘이디 제조를 위해 사용되는 사파이어 기판은 그 직경이 2inch, 4inch, 6inch로 반도체 제조용 기판에 비해 그 크기가 소형이다. 이러한 소형의 사파이어 기판에 엘이디를 제조하기 위한 공정을 진행할 때, 생산성의 향상을 위해 다수의 사파이어 기판을 실장하여 동시에 공정이 진행될 수 있도록 하기 위하여 서셉터를 사용한다.

엘이디 제조공정에서 공정의 균일성을 확보하기 위하여 다수의 기판을 일정한 회전속도로 회전시키는 구조가 제안되어 있으며, 대표적인 예로는 다수 또는 하나의 기판을 지지하는 수용부를 본체와 분리형으로 제작하고, 그 수용부의 하부에 가스를 공급하되 방향성을 가지도록 공급하여, 수용부를 본체로부터 띄워 회전시키는 구조를 가지고 있다.

이와 같이 수용부를 회전시키는 가스가 공급되는 공급로가 상기 본체의 내측에 마련되어 있으며, 종래에는 그 가스 공급로가 시간이 지날 수록 식각되어 구경이 증가하여 서셉터의 수명을 단축시키는 원인이 되었으며, 이와 같은 종래 엘이디 제조용 서셉터에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래 엘이디 제조용 서셉터의 분리 사시도이고, 도 2는 도 1에서 A-A 방향의 단면도이다.

도 1과 도 2를 각각 참조하면 종래 엘이디 제조용 서셉터는, 그라파이트 베이스(110) 상에 SiC 코팅층(120)이 코팅되며, 중앙부에 통공이 마련되는 본체(100)와, 상기 중앙부 통공으로부터 그 본체(100)의 내측으로 연장되어 위치하는 가스 공급로(130)와, 상기 본체(100)의 상면에 다수로 마련되며, 상기 가스공급로(130)를 통해 공급되는 가스를 방향성을 가지도록 분사하고, 분사된 가스를 하향으로 배기하는 수용홈(140)과, 상기 수용홈(140)에 삽입되어 상기 가스에 의해 부상 및 회전하며, 상면에 기판을 수용하는 포켓(210)을 구비하는 회전 수용부(200)를 포함한다.

상기 수용홈(140)에는 상기 가스 공급로(130)를 통해 공급되는 가스를 상부측으로 분사하는 다수의 분사구(141)와, 상기 분사구(141)를 통해 분사된 가스가 일방향으로 회전하면서 흐를 수 있도록 유도하는 방향성 패턴(142)과, 상기 방향성 패턴(142)에 의해 회전하면서 흐른 상기 가스를 상기 본체(100)의 하부측으로 배기하는 배기구(143)을 포함한다.

이하, 상기와 같이 구성되는 종래 엘이디 제조용 서셉터의 구성과 그 구성에 따른 문제점을 보다 상세히 설명한다.

먼저, 본체(100)는 상기 수용홈(140) 패턴과 가스공급로(130)가 마련되며 중앙부가 관통된 그라파이트 베이스(110)를 준비한다. 상기 가스공급로(130)는 그 그라파이트 베이스(110)의 중앙부 통공으로부터 내측으로 연장되어 각 수용홈(140)에 이르며, 그 수용홈(140) 각각에 다수로 마련된 분사구(141)에 연결을 위하여 다수로 분기된다.

그 다음, 상기 그라파이트 베이스(110)의 물리적인 특성의 개선을 위하여 전체에 SiC를 코팅하여 SiC 코팅층(120)을 형성한다.

상기 SiC 코팅층(120)은 화학기상증착법(CVD)으로 증착하여 형성한다. 그러나 이와 같은 화학기상증착법에 의한 SiC의 코팅은 미세한 홀인 상기 가스공급로(130)의 내부에는 증착되지 않으며, 그 가스공급로(130)의 입구측 일부에만 SiC 코팅층(120)이 형성된다.

이처럼 그라파이트 베이스(110)의 내측에 가공된 가스공급로(130)에는 그라 파이트가 그대로 노출되어 있으며, 그 가스공급로(130)를 통해 소정 압력의 가스가 장기간 공급되는 경우 그 가스공급로(130) 주변의 그라파이트가 식각되어 가스공급로(130)의 직경이 커지게 된다.

도 3은 종래 엘이디 제조용 서셉터의 단면 사진으로서, 가스공급로(130)가 확장된 상태를 쉽게 확인할 수 있다.

상기 가스공급로(130)의 확장은 다음과 같은 문제점을 유발한다.

1) 가스공급로의 확장에 의해 가스와의 접촉면적이 넓어지면서 식각 속도가 빨라지는 문제점이 있다.

2) 식각된 그라파이트가 수용홈(140)으로 유입된 후 공정이 진행되는 기판에 불순물로 작용하여 엘이디 제조 수율을 저하 시킬 수 있다.

3) 가스공급로(130)의 확장으로 본체(100)의 상면과 가스공급로(130) 사이의 두께가 줄어들어 약한 물리화학적 충격에도 본체(100)가 손상될 수 있어, 수명이 짧아지는 결과를 초래한다.

상기와 같은 구조에서 가스가 공급되면 기판을 상부 포켓(210)에 수용한 상태로 상기 수용홈(140)에 삽입된 회전수용부(200)가 그 가스의 압력에 의해 부상하며, 상기 수용홈(140)의 방향성 패턴(142)를 따라 가스가 이동하면서 그 회전수용부(200)를 일방향으로 회전시킨다.

이와 같이 회전수용부(200)가 회전하면서 기판을 회전시켜 엘이디 제조공정 의 균일성을 보다 확보할 수 있게 된다.

상기 방향성 패턴(142)을 따라 이동한 가스는 배기구(143)를 통해 배기된다.

상기와 같은 문제점을 감안한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 서셉터 내부에 마련된 공급관의 식각을 방지할 수 있는 엘이디 제조용 서셉터 및 그 제조방법을 제공함에 있다.

또한 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 서셉터 자체의 강도나 내식성을 향상시켜 사용수명을 연장시킬 수 있는 엘이디 제조용 서셉터 및 그 제조방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명 엘이디 제조용 서셉터는, 내부 관로를 포함하는 베이스판과, 그 베이스판의 전면에 코팅된 SiC 코팅층을 포함하는 엘이디 제조용 서셉터에 있어서, 상기 내부 관로에 코팅된 세라믹층을 더 포함한다.

또한 본 발명 엘이디 제조용 서셉터 제조방법은, a) 내부 관로를 포함하는 베이스판을 준비하는 단계와, b) 상기 베이스판에 SiC를 증착하여 SiC 코팅층을 형성하는 단계와, c) 상기 b) 단계의 결과물에서 상기 내부 관로에 액상의 무기고분 자를 주입하여 상기 내부 관로를 이루는 상기 베이스판에 도포하는 단계와, d) 상기 도포된 액상의 무기고분자를 열처리하여 세라믹층으로 전환시키는 단계를 포함한다.

본 발명 엘이디 제조용 서셉터는, 액상의 무기고분자를 활용하여 화학기상증착법으로는 코팅이 되지 않는 서셉터 내부 관로를 코팅하여 그 내부 관로가 식각되는 것을 방지하여 서셉터의 수명 단축을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한 엘이디 제조용 서셉터의 베이스로 순도 및 강도가 높은 재료를 사용하여 이물의 발생을 줄여 엘이디 제조 수율을 향상시키며, 서셉터 자체의 강성을 높여 사용 수명을 연장할 수 있는 효과가 있다.

이하, 상기와 같은 본 발명 엘이디 제조용 서셉터 및 그 제조방법의 구성과 작용을 바람직한 실시예들을 들어 보다 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 엘이디 제조용 서셉터의 단면 구성도이고, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 엘이디 제조용 서셉터의 제조공정 순서도이다.

도 4와 도 5를 각각 참조하면 먼저 수용홈(14)과 내부 관로(13)가 형성된 베이스판(11)을 준비하는 단계(S51)와, 상기 베이스판(10)의 전체에 SiC를 코팅하여 SiC 코팅층(12)을 형성하는 단계(S52)와, 상기 내부 관로(13)에 액상의 무기고분자를 넣어 그 내부 관로(13)의 외측 베이스판(11)을 무기고분자로 코팅하는 단계(S53)와, 상기 무기고분자를 열처리 하여 세라믹층(30)으로 전환시키는 단계(S54)를 포함한다.

미설명부호 20은 상부에 기판을 수용하며, 상기 내부 관로(13)를 통해 공급되는 가스에 의해 부상 및 회전하는 회전수용부이다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 엘이디 제조용 서셉터 및 그 제조방법을 보다 상세히 설명한다.

먼저, S51단계와 같이 원판형상이며, 중앙부에 관통홀을 가지는 베이스판(11)을 준비한다. 상기 베이스판(11)은 그라파이트, 소결 SiC 등을 사용할 수 있다.

상기 베이스판(11)의 상부에는 회전수용부(20)를 수용하기 위한 수용홈(14)이 마련되어 있으며, 도면에서는 생략하였지만 종래와 같이 가스를 수용홈 내에 분사하는 분사구, 회전수용부(20)를 회전시키는 방향성 패턴 및 가스를 외부로 배출하는 배기구를 포함할 수 있다.

본 발명은 상기와 같이 회전수용부(20)를 적용하는 서셉터 뿐만 아니라 포켓이 본체(10) 상에 직접 위치하는 서셉터에도 적용될 수 있는 것이며, 그 서셉터의 형상이나 방식에 의하여 본 발명이 한정되지 않는다.

그 다음, S52단계와 같이 상기 준비된 베이스판(11)의 전면에 SiC를 화학기상증착법으로 증착하여 SiC 코팅층(12)을 형성한다.

상기 SiC 코팅층(12)은 상기 수용홈(14)을 포함하는 베이스판(11)의 전체에 소정두께로 형성되나, 내부 관로(13)의 내측에는 형성되지 않는다.

따라서 상기 내부 관로(13)의 외측은 상기 베이스판(11)이 그대로 노출되어 있는 상태가 된다.

그 다음, S53단계와 같이 상기 SiC 코팅층(12)이 형성된 베이스판(11)에서 그 내부 관로(13)의 내측에 액상의 무기고분자를 넣고, 그 무기고분자가 내부 관로(13)의 전체에 코팅될 수 있도록 상기 베이스판(11)과 SiC 코팅층(12)을 포함하는 본체(10)를 방향을 바꿔가며 기울이기를 수 회 반복한다.

이와 같은 처리에 의하여 무기고분자는 내부 관로(13)에 균일하게 도포된다.

상기 액상의 무기고분자는 용매에 용해된 규소계 무기고분자를 사용할 수 있 으며, 그 예로는 Polycarbosilane, polysilane, polysiloxane 과 같은 SiC로 전환 가능한 규소계 무기고분자 중 선택된 하나 또는 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.

그 다음, S54단계와 같이 상기 본체(10)를 열처리하여 내부 관로(13)에 도포된 상기 액상의 무기고분자를 고체상의 세라믹으로 전환시켜 세라믹층(30)을 형성한다.

이와 같이 세라믹층(30)으로 내부 관로(13)를 코팅하면, 내부 관로(13)를 통해 공급되는 가스 등의 유체에 의해 그 베이스판(11)이 식각되는 것을 방지할 수 있게 된다.

상기의 실시예에서는 S52단계의 SiC 코팅층(12)을 먼저 형성한 후, S53 및 S54단계를 수행하여 세라믹층(30)을 형성하는 것으로 설명하였으나, 먼저 세라믹층(30)을 형성한 후 SiC 코팅층(12)을 형성할 수도 있다.

아래에서는 본 발명에 따른 엘이디 제조용 서셉터 및 그 제조방법에 대하여 구체적인 예를 들어 보다 상세히 설명한다.

먼저, 그라파이트 소재의 베이스판(11)에 SiC 코팅층(12)을 화학기상증착법으로 증착한다.

그 다음, 상기 베이스판(11)에 마련된 내부 관로(13)에 SiC 전구체 물질인 PCS(Polycarbosilane)를 용매에 용해시켜 액상의 무기고분자로서 주입한다. 상기 PCS를 용해시키는 용매로는 헥산(Hexane), 크실란(Xylane), 톨루엔(Toluene), 테트라-하이드로퓨론(Tetra-hydrofuron)을 사용할 수 있다.

상기 열거한 용매에 용해되는 PCS의 양을 조절하여 액상의 무기고분자의 점도를 조절할 수 있으며, 이때 코팅용액의 점도는 이후에 형성하는 세라믹층(30)의 두께와 직접적인 연관이 있다. 즉, 용액의 점도가 높을수록 SiC인 세라믹층(30)의 두께를 더 두껍게 코팅할 수 있다.

상기와 같이 PCS 용액을 내부 관로(13)에 주입한 후, 그 본체(10)를 수 회 반복적으로 방향을 변경하면서 경사지게 하여, 주입된 PCS 용액이 내부 관로(13)에 고르게 도포될 수 있게 한다.

그 다음, 상기 도포된 PCS 용액을 열처리하여 고체 SiC로 전환한다.

이때, 전환되는 고체 SiC인 세라믹층(30)의 표면에 포말이 생기지 않도록 하기 위해서는 승온속도를 조절하여야 한다. 가장 적당한 승온속도는 5~30℃/hr의 낮은 승온속도이며, 상온에서부터 약 700~1500℃까지 가열한다.

이때 최종 열처리 온도를 조절하여 원하는 결정구조의 SiC인 세라믹층(30)을 얻을 수 있다. 즉, 1000~1500℃의 열처리에 의해 상기 SiC 세라믹층(30)의 결정구조는 결정질이 되며, 700~1000℃의 열처리에 의해서는 비정질의 SiC 세라믹층(30)을 얻을 수 있다.

상기와 같이 내부 관로(13)를 세라믹층(30)으로 코팅함으로써, 그 내부 관로(13)를 통해 유체가 공급되는 과정에서 베이스판의 식각이 방지될 수 있으며, 따라서 이물의 발생을 줄이고, 그 본체(10)의 외측과 내부 관로(13) 사이의 두께를 유지하여 서셉터의 수명이 단축되는 것을 방지할 수 있게 된다.

또한 베이스판(11)의 재질을 그라파이트 이외에 소결 SiC 등을 사용하여 자체의 강성을 높여 서셉터의 수명을 연장할 수 있게 된다.

도 1은 종래 엘이디 제조용 서셉터의 분해사시도이다.

도 2는 도 1에서 A-A 방향의 단면도이다.

도 3은 종래 엘이디 제조용 서셉터의 단면 사진이다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 엘이디 제조용 서셉터의 단면도이다.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 엘이디 제조용 서셉터의 제조공정 순서도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10:본체 11:베이스판

12:SiC 코팅층 13:내부 관로

14:수용홈 20:회전수용부

30:세라믹층

Claims (11)

1. 내부 관로를 포함하는 베이스판과, 그 베이스판의 전면에 코팅된 SiC 코팅층을 포함하는 엘이디 제조용 서셉터에 있어서,

   상기 내부 관로에 코팅된 세라믹층을 더 포함하는 엘이디 제조용 서셉터.
2. 제1항에 있어서,

   상기 세라믹층은,

   액상의 무기고분자를 도포한 후, 그 액상의 무기고분자를 세라믹으로 전환하여 된 것을 특징으로 하는 엘이디 제조용 서셉터.
3. 제2항에 있어서,

   상기 액상의 무기고분자는 용매에 용해된 규소계 무기고분자인 것을 특징으로 하는 엘이디 제조용 서셉터.
4. 제3항에 있어서,

   상기 규소계 무기고분자는,

   Polycarbosilane, polysilane, polysiloxane과 같은 SiC로 전환 가능한 규소계 무기고분자 중 선택된 하나 또는 둘 이상이 혼합된 것을 특징으로 하는 엘이디 제조용 서셉터.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 베이스판은,

   그라파이트 또는 소결 SiC 재질인 것을 특징으로 하는 엘이디 제조용 서셉터.
6. a) 내부 관로를 포함하는 베이스판을 준비하는 단계;

   b) 상기 베이스판에 SiC를 증착하여 SiC 코팅층을 형성하는 단계;

   c) 상기 b) 단계의 결과물에서 상기 내부 관로에 액상의 무기고분자를 주입하여 상기 내부 관로를 이루는 상기 베이스판에 도포하는 단계; 및

   d) 상기 도포된 액상의 무기고분자를 열처리하여 세라믹층으로 전환시키는 단계를 포함하는 엘이디 제조용 서셉터 제조방법.
7. 제6항에 있어서,

   상기 b) 단계는,

   상기 a), c), d) 단계를 수행한 후에 실시될 수 있는 것을 특징으로 하는 엘이디 제조용 서셉터 제조방법.
8. 제6항 또는 제7항에 있어서,

   상기 베이스판은 그라파이트 또는 소결 SiC인 것을 특징으로 하는 엘이디 제조용 서셉터 제조방법.
9. 제6항 또는 제7항에 있어서,

   상기 액상의 무기고분자는 용매에 용해된 규소계 무기고분자이며, 상기 세라믹층은 SiC 재질인 것을 특징으로 하는 엘이디 제조용 서셉터 제조방법.
10. 제9항에 있어서,

    상기 규소계 무기고분자는,

    Polycarbosilane, polysilane, polysiloxane과 같은 SiC로 전환 가능한 무기고분자 중 선택된 하나 또는 둘 이상이 혼합된 것을 특징으로 하는 엘이디 제조용 서셉터 제조방법.
11. 제6항 또는 제7항에 있어서,

    상기 d) 단계는,

    승온속도를 5~30℃/hr로 하여, 상온에서부터 700~1500℃까지 가열하여, 상기 무기고분자를 상기 SiC 재질의 세라믹층으로 전환시키는 것을 특징으로 하는 엘이디 제조용 서셉터 제조방법.

Images