WO2011037377A2 - 배치식 에피택셜층 형성장치 및 그 형성방법 - Google Patents

배치식 에피택셜층 형성장치 및 그 형성방법 Download PDF

Info

Publication number
WO2011037377A2
WO2011037377A2 PCT/KR2010/006405 KR2010006405W WO2011037377A2 WO 2011037377 A2 WO2011037377 A2 WO 2011037377A2 KR 2010006405 W KR2010006405 W KR 2010006405W WO 2011037377 A2 WO2011037377 A2 WO 2011037377A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
epitaxial layer
gas
chamber
substrates
forming apparatus
Prior art date
Application number
PCT/KR2010/006405
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2011037377A3 (ko
Inventor
김동제
Original Assignee
주식회사 티지솔라
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 티지솔라 filed Critical 주식회사 티지솔라
Publication of WO2011037377A2 publication Critical patent/WO2011037377A2/ko
Publication of WO2011037377A3 publication Critical patent/WO2011037377A3/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45563—Gas nozzles
    • C23C16/45578—Elongated nozzles, tubes with holes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/20—Deposition of semiconductor materials on a substrate, e.g. epitaxial growth solid phase epitaxy
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth
    • C30B25/08—Reaction chambers; Selection of materials therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth
    • C30B25/12—Substrate holders or susceptors

Definitions

  • the present invention relates to a batch type epitaxial layer forming apparatus and a method of forming the same, and more particularly, to a batch type epitaxial layer forming apparatus capable of uniformly forming an epitaxial layer on a plurality of substrates. will be.
  • LEDs 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 and communication devices.
  • LED lamps unlike conventional lighting such as incandescent lamps, fluorescent lamps, it is known that the efficiency of converting electrical energy into light energy can be saved up to 90%, and it is widely used as a device that can replace fluorescent lamps or incandescent bulbs. I am getting it.
  • the manufacturing process of such an LED device can be largely classified into an epi process, a chip process, and a package process.
  • the epitaxial process refers to a process for epitaxial growth of a compound semiconductor on a substrate
  • the chip process refers to a process of manufacturing an epi chip by forming electrodes on each part of the epitaxially grown substrate. It refers to a process of connecting leads to the manufactured epi chip and packaging so that light is emitted to the outside as much as possible.
  • the epi process is the most important process for determining the luminous efficiency of the LED device. This is because when the compound semiconductor is not epitaxially grown on the substrate, defects occur in the crystal and these defects act as nonradiative centers, thereby lowering the luminous efficiency of the LED device.
  • a liquid phase epitaxy (LPE), a vapor phase epitaxy (VPE), a molecular beam epitaxy (MBE), a chemical vapor deposition (CVD) method and the like are used.
  • MOCVD Metal Organic CVD
  • MOCVD method is a method of forming an epitaxial layer using an organic raw material, which is the most widely used method because of the superior growth control of the epitaxial layer compared to other methods.
  • a plurality of substrates are loaded into a chamber providing a heat treatment space, and the organic material is supplied through a supply pipe while heating the inside of the chamber to a high temperature with a heater.
  • the material is supplied to grow an epitaxial layer on the plurality of substrates.
  • the supplied organic raw material is not uniformly distributed on the plurality of substrates, so that a uniform epitaxial layer cannot be formed on the plurality of substrates. Accordingly, it is not possible to produce a large amount of high efficiency LED devices having the same quality, there is a problem that the productivity and efficiency of the process is lowered.
  • 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.
  • the present invention has been made to solve the above problems, the present invention is to provide a batch type epitaxial layer forming apparatus and a method for forming the epitaxial layer that can be uniformly formed on a plurality of substrates. It is done.
  • the present invention is a batch epitaxial layer forming apparatus that can easily maintain the inside of the chamber in a repeated process by minimizing the deposition material deposited in the chamber while forming the epitaxial layer on the plurality of substrates and Its purpose is to provide a method for forming the same.
  • the boat on which the plurality of substrates are seated rotates while the epitaxial layer is formed on the plurality of substrates, thereby having the effect of uniformly forming the epitaxial layer on the plurality of substrates.
  • an epitaxial layer is uniformly formed on a plurality of substrates, thereby producing a large amount of high-efficiency LED devices having the same quality.
  • the present invention has the effect of minimizing deposition of deposition material in the chamber while forming the epitaxial layer on the plurality of substrates, thereby easily maintaining the inside of the chamber even in a repeated process.
  • FIG. 1 is a view showing the configuration of an epitaxial layer forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged view of the configuration of the chamber of FIG. 1.
  • FIG. 2 is an enlarged view of the configuration of the chamber of FIG. 1.
  • 3 to 5 are views showing the appearance of a substrate holder having various forms.
  • FIG. 6 is an enlarged view illustrating a configuration of the gas supply unit of FIG. 1.
  • FIG. 7 is a view showing the configuration of a batch type epitaxial layer forming apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • an epitaxial layer forming apparatus is a batch epitaxial layer forming apparatus for forming an epitaxial layer on a plurality of substrates, while the epitaxial layer is formed.
  • the boat on which the plurality of substrates are seated is rotated in a chamber providing a space in which the epitaxial layer is formed.
  • an epitaxial layer forming apparatus is a batch epitaxial layer forming apparatus for forming an epitaxial layer on a plurality of substrates, the space in which the epitaxial layer is formed
  • a chamber providing a;
  • a boat comprising a plurality of supports on which the plurality of substrate holders on which the plurality of substrates are seated are supported;
  • a heater applying heat to the plurality of substrates;
  • a gas supply unit supplying a process gas into the chamber; And a gas exhaust unit for exhausting the process gas to the outside of the chamber, wherein the boat rotates in the chamber while the epitaxial layer is formed.
  • the chamber has a dual chamber structure consisting of an inner chamber and an outer chamber, and a cooling gas may be supplied between the inner chamber and the outer chamber.
  • the heater may be a coil type heater capable of induction heating of the inside of the chamber.
  • the substrate holder may comprise graphite.
  • the surface of the graphite may be coated with silicon carbide (SiC).
  • the substrate holder is formed to be inclined toward the edge portion from the center portion of the substrate holder, the thickness of the substrate holder can be kept constant.
  • the substrate holder is formed to be inclined toward the edge portion from the center portion of the substrate holder, the thickness of the substrate holder may be gradually reduced.
  • the substrate holder may have an upper surface flat and a lower surface inclined from the center portion of the substrate holder to the edge portion.
  • the gas supply unit includes a gas supply pipe through which a process gas is supplied from the outside, and a plurality of gas injectors connected to the gas supply pipe to inject a process gas supplied to the gas supply pipe, and the gas exhaust unit includes a plurality of gas inlet sucking the process gas. And a gas exhaust pipe connected to the plurality of gas suction parts and the plurality of gas suction parts to exhaust the process gas to the outside.
  • the gas supply pipe and the gas exhaust pipe may be disposed inside the chamber.
  • the gas supply pipe and the gas exhaust pipe may be disposed outside the chamber.
  • the plurality of gas injectors may be installed in one-to-one correspondence with the plurality of gas inlets.
  • the gas supply pipe and the gas exhaust pipe have a double pipe structure consisting of an inner tube and an outer tube, and a cooling gas may be supplied between the inner tube and the outer tube.
  • an epitaxial layer forming method is a batch type epitaxial layer forming method for growing an epitaxial layer on a plurality of substrates, the space in which the epitaxial layer is formed And a boat in which the plurality of substrate holders on which the plurality of substrates are seated is supported by the plurality of supports, and the boat is rotated in the chamber while the epitaxial layer is formed.
  • FIG. 1 is a view showing the configuration of the epitaxial layer forming apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the epitaxial layer forming apparatus 100 may include a chamber 110, a boat 120, a heater 130, a substrate holder 140, a gas supply unit 150, It can be seen that it comprises a gas exhaust unit 160, the manifold 170 and the boat elevator 180.
  • the chamber 110 may be configured to substantially seal an inner space during a process to provide a space for forming an epitaxial layer on the plurality of substrates 10.
  • the chamber 110 is configured to maintain optimal process conditions, and the shape may be manufactured in a square or circular shape.
  • the material of the chamber 110 is preferably quartz, but is not necessarily limited thereto.
  • FIG. 2 is an enlarged view of the configuration of the chamber 110 of FIG. 1.
  • the chamber 110 has a double chamber structure composed of an inner chamber 111 and an outer chamber 112.
  • Cooling gas for cooling the inner chamber 112 may flow into the passage 113 between the outer chamber 111 and the inner chamber 112. Since the process of forming the epitaxial layer on the substrate 10 is performed at a high temperature, some deposition material supplied to the chamber is usually deposited on the inner wall of the chamber. However, in the present invention, by adopting the dual chamber structure as described above, it is possible to minimize the deposition material deposited on the inner wall of the inner chamber 111.
  • the boat 120 may be installed inside the chamber 110 to support a plurality of substrates 10 during the epitaxial process.
  • Each component of the boat 120 may be made of quartz glass so that deformation does not occur even during repeated heat treatment.
  • the boat 120 includes a plurality of supports 121.
  • the plurality of support members 121 may be installed at predetermined intervals along the stacking direction of the substrate 10 to support the plurality of substrates 10.
  • the support 121 preferably has the shape of a disc.
  • the boat 120 may be rotated inside the chamber 110 while the epitaxial layer is formed on the plurality of substrates 10.
  • the boat 120 may be configured to include a rotating shaft (not shown) connected to the boat 120 and a rotating means (not shown) for rotating the rotating shaft.
  • the rotating means may be a driving motor that receives power from the outside and provides power to rotate the boat 120 about the rotating shaft.
  • the plurality of substrates 10 may be rotated at the same time.
  • the process gas can be prevented from being unevenly supplied to any of the substrates 10, so that the process gases can be uniformly distributed over the plurality of substrates 10.
  • the epitaxial layer is uniformly formed on the plurality of substrates 10.
  • the heater 130 may be installed inside or outside the chamber 110 to perform a function of applying heat required in an epitaxial process to the plurality of substrates 10.
  • the heater 130 is preferably configured to raise the substrate 10 to a temperature of about 1200 ° C or higher, which is to facilitate the epitaxial growth of the substrate 10.
  • the heater 130 may use an induction heating method to heat the plurality of substrates 10.
  • Induction heating refers to a method of heating a conductive object such as a metal using electromagnetic induction.
  • the heater 130 may be configured as a coil type capable of induction heating the inside of the chamber 110. A process of heating the substrate 10 by the coil heater 130 will be described later.
  • the substrate holder 140 may be installed on the support 121 to support the substrate 10 during the epitaxial process to prevent deformation of the substrate 10.
  • the number of substrate holders 140 installed on each support 121 may be the same as the number of substrates 10 disposed on each support 121.
  • the substrate holder 140 may be formed with a predetermined recessed space (not shown) to allow the substrate 10 to be stably seated.
  • the heater 130 may be configured in a coil form in order to heat the substrate 10 in an induction heating method.
  • the substrate holder 140 may include a conductive material.
  • Such conductive materials include amorphous carbon, diamondlike carbon, glasslike carbon, graphite, and the like.
  • the substrate holder 140 includes graphite, because graphite is not only excellent in strength but also excellent in conductivity and suitable for heating by induction heating.
  • the surface of the graphite may be coated with silicon carbide (SiC). Since silicon carbide has excellent high temperature strength and hardness and high thermal conductivity, it is possible to prevent graphite molecules from being dispersed during heating and to easily perform heat transfer to the substrate 10.
  • a high frequency alternating current may be applied into the chamber 110 by the coil heater 130.
  • the substrate holder 140 including the conductive material may be heated by the alternating current, and as the substrate holder 140 is heated, the substrate 10 seated on the substrate holder 140 may be heated.
  • the components of the epitaxial layer forming apparatus 100 except for the substrate holder 140 may be formed of a non-conductor (eg, quartz glass). In this case, only the substrate holder 140 may be heated by the heater 130, thereby minimizing deposition of the deposition material on the remaining components inside the chamber 110.
  • a non-conductor eg, quartz glass
  • the substrate holder 140 may be configured in various forms to form the epitaxial layer more uniformly.
  • 3 to 5 are views illustrating the shapes of the substrate holders 140a, 140b, and 140c having various shapes.
  • the substrate holder 140a may be formed to be inclined from the center portion of the substrate holder 140a to the edge portion, but the thickness of the substrate holder 140a may be kept constant.
  • the substrate holder 140b may be formed to be inclined from the center portion of the substrate holder 140b to the edge portion thereof, but the thickness of the substrate holder 140b may be gradually reduced.
  • the process gas injected from the gas injector 154 may be uniformly distributed throughout the substrate holders 140a and 140b. As a result, the epitaxial layer can be more uniformly improved on the plurality of substrates 10.
  • the substrate holder 140c may have a flat top surface and the bottom surface thereof may be inclined toward the edge portion of the substrate holder 140c.
  • the high frequency induction current applied by the heater 130 can be uniformly distributed throughout the substrate holder 140c and thus epitaxially on the plurality of substrates 10. It is possible to improve the shir layer more uniformly.
  • the gas supply unit 150 may perform a function of supplying a process gas necessary for forming an epitaxial layer into the chamber 110.
  • the process gas supplied into the chamber 110 through the gas supply unit 150 may be variously changed according to the type and formation method of the epitaxial layer to be formed on the substrate 10. For example, in order to form an epitaxial gallium nitride (GaN) layer on the plurality of substrates 10 by using the MOCVD method, trimethylgallium (TMG), triethylgallium (TEG), NH 3, or the like may be selected as a process gas. .
  • FIG. 1 illustrates that one gas supply unit 150 is installed inside the chamber 110, a plurality of gas supply units 150 may be installed inside the chamber 110.
  • the gas supply unit 150 includes a gas supply pipe 151 and a plurality of gas injection units 154.
  • the gas supply pipe 151 may perform a function of receiving a process gas from the outside.
  • the gas supply pipe 151 may be connected to the chamber 110 through the manifold 170.
  • the shape of the gas supply pipe 151 may be U-shaped.
  • the gas injector 154 may perform a function of injecting a process gas directly into the chamber 110.
  • each gas injector 154 may be disposed to correspond to each support 121, and may inject the process gas to the substrate holder 140 installed in the corresponding support 121.
  • the gas injection unit 154 may be formed of a material having a high temperature strength to withstand high temperatures.
  • the gas injector 154 may be configured in the form of a nozzle so that the process gas may be injected in a hole formed at an end of the gas injector 154.
  • the gas injection unit 154 may be disposed at regular intervals from the boat 120 so that the boat 120 is not prevented from rotating.
  • the plurality of gas injectors 154 may be controlled to inject the same amount of process gases.
  • various known gas supply control systems may be employed in the gas injection unit 154. As the same amount of process gas is injected from the plurality of gas injectors 154, it is possible to prevent the process gas from being supplied unevenly to any of the substrates 10.
  • FIG. 6 is an enlarged view illustrating a configuration of the gas supply unit 150 of FIG. 1.
  • the gas supply pipe 151 has a double tube structure including an outer tube 152 and an inner tube 153.
  • a predetermined passage 155 may be formed in the space between the exterior 152 and the inner tube 153. As shown in FIG. 6, cooling gas may be supplied between the predetermined passages 155, thereby minimizing deposition of deposition material on the outer wall of the exterior 152.
  • a process gas may be supplied into the inner tube 153.
  • the process gas supplied into the inner tube 153 may be injected into the chamber 110 through the gas injection unit 154 connected to the inner tube 153.
  • the gas exhaust unit 160 may perform a function of exhausting the process gas to the outside of the chamber 110.
  • the gas exhaust unit 160 may be installed to face the gas supply unit 150, and may be installed in the same number as the gas supply unit 150 installed in the chamber 110.
  • the gas exhaust unit 160 includes a gas exhaust pipe 161 and a plurality of gas intake units 164.
  • the gas exhaust pipe 161 may perform a function of exhausting the process gas to the outside.
  • the gas exhaust pipe 161 may be connected to the chamber 110 through the manifold 170.
  • the shape of the gas supply pipe 161 may be U-shaped.
  • the gas suction unit 164 may perform a function of sucking the process gas injected from the gas injection unit 154.
  • the gas suction unit 164 may suck the process gas injected from the gas injection unit 154 one-to-one corresponding to the gas suction unit 164. That is, the process gas is injected from the gas injector 154 to the substrate holder 140 corresponding to the gas injector 154, and the injected process gas passes over the substrate holder 140. It may be sucked into the gas suction unit 164 corresponding to the holder 140.
  • the process gas may supply the deposition material to the plurality of substrates 10 seated on the substrate holder 140 while passing over the substrate holder 140.
  • the amount of process gas injected to each substrate holder 140 may be uniformly adjusted. Since it is possible to control, the epitaxial layer can be uniformly formed on the plurality of substrates 10.
  • the gas exhaust pipe 161 may be configured in a double tube structure consisting of the appearance (not shown) and the inner tube (not shown). Cooling gas may be supplied to a passage (not shown) between the exterior of the gas exhaust pipe 161 and an inner tube, and a process gas may flow through the inner tube. Since such a structure has been described with reference to FIG. 6, a detailed description thereof will be omitted.
  • the manifold 170 may be installed below the chamber 110 to perform a function of mediating supply or exhaust of process gas to the chamber 110. Sealing area at the part where the manifold 170 and the chamber 110 are connected, the part where the manifold 170 and the gas supply part 150 are connected, and the part where the manifold 170 and the gas exhaust part 160 are connected. O-rings (not shown) may be disposed.
  • the boat elevator 180 may perform a function of raising or lowering the boat 120 in a state in which the boat 120 is seated.
  • Various means for helping the boat 120 to rotate may be further disposed at the position where the boat 120 is seated in the boat elevator 180.
  • a well-known sealing means (not shown) may be further disposed at a portion where the boat elevator 180 contacts the manifold 170.
  • the epitaxial layer forming apparatus 100 may be configured to include a holder transfer robot (not shown).
  • the holder transfer robot may perform a function of loading the substrate holder 140 on which the substrate 10 is seated on the boat 120 and unloading the boat 120 from the boat 120.
  • FIG. 7 is a view showing the configuration of a batch type epitaxial layer forming apparatus 100a according to another embodiment of the present invention.
  • the batch-type epitaxial layer forming apparatus 100a is configured such that the gas supply pipe 151a and the gas exhaust pipe 161a are disposed outside the chamber 110a, and the gas It can be seen that the injection portion 154a and the gas intake portion 164a are configured to penetrate the chamber 110a and to be disposed around the substrate 10 support of the boat 120a.
  • the batch epitaxial layer forming apparatus 100a is disposed in FIG. 1 except that the gas supply pipe 151a and the gas exhaust pipe 161a are disposed outside the chamber 110a. Since the epitaxial layer forming apparatus 100 is configured in the same manner, a detailed description of the component and its function will be omitted.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

배치식 에피택셜층 형성장치(100)가 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(140)가 지지되는 복수개의 지지대(121)를 포함하는 보트(120); 복수개의 기판(10)에 열을 인가하기 위한 히터(130); 챔버(110) 내부로 공정 가스를 공급하는 가스 공급부(150); 및 챔버(110) 외부로 공정 가스를 배기하는 가스 배기부(160)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배치식 에피택셜층 형성장치 및 그 형성방법
본 발명은 배치식 에피택셜층 형성장치 및 그 형성방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 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 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.
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), 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, 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.
이에 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명은 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.
본 발명에 의하면, 복수개의 기판 상에 에피택셜층이 형성되는 동안 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.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에피택셜층 형성장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 챔버의 구성을 확대하여 나타내는 도면이다.
도 3 내지 도 5는 다양한 형태를 가지는 기판 홀더의 모습을 나타내는 도면이다.
도 6은 도 1의 가스 공급부의 구성을 확대하여 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배치식 에피택셜층 형성장치의 구성을 나타내는 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 기판
100: 에피택셜층 형성장치
110: 챔버
111: 외부 챔버
112: 내부 챔버
113: 통로
120: 보트
121: 지지대
130: 히터
140: 기판 홀더
150: 가스 공급부
151: 가스 공급관
152: 외관
153: 내관
154: 가스 분사부
155: 통로
160: 가스 배기부
161: 가스 배기관
164: 가스 흡입부
170: 매니폴드
180: 보트 엘리베이터
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 에피택셜층 형성장치는 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 한다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 에피택셜층 형성장치는 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 배기부를 포함하고, 상기 에피택셜층이 형성되는 동안에 상기 보트가 상기 챔버 내에서 회전하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 한다.
상기 챔버는 내부 챔버와 외부 챔버로 이루어지는 이중 챔버 구조를 가지며, 상기 내부 챔버와 상기 외부 챔버 사이로는 냉각 가스가 공급될 수 있다.
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 코팅되어 있을 수 있다.
상기 기판 홀더는 상기 기판 홀더의 중앙부에서 가장자리부로 갈수록 경사지게 형성되되, 상기 기판 홀더의 두께는 일정하게 유지될 수 있다.
상기 기판 홀더는 상기 기판 홀더의 중앙부에서 가장자리부로 갈수록 경사지게 형성되되, 상기 기판 홀더의 두께는 점차 감소할 수 있다.
상기 기판 홀더는 상부면은 평평하고, 하부면은 상기 기판 홀더의 중앙부에서 가장자리부로 경사지게 형성될 수 있다.
상기 가스 공급부는 외부로부터 공정 가스가 공급되는 가스 공급관 및 상기 가스 공급관과 연결되어 상기 가스 공급관으로 공급된 공정 가스를 분사하는 복수개의 가스 분사부를 포함하며, 상기 가스 배기부는 상기 공정 가스를 흡입하는 복수개의 가스 흡입부 및 상기 복수개의 가스 흡입부와 연결되어 상기 공정 가스를 외부로 배기하는 가스 배기관을 포함할 수 있다.
상기 가스 공급관 및 상기 가스 배기관은 상기 챔버 내측에 배치될 수 있다.
상기 가스 공급관 및 상기 가스 배기관은 상기 챔버 외측에 배치될 수 있다.
상기 복수개의 가스 분사부는 상기 복수개의 가스 흡입부와 일대일로 대응되게 설치될 수 있다.
상기 가스 공급관 및 상기 가스 배기관은 내관과 외관으로 이루어지는 이중 관 구조를 가지며, 상기 내관과 상기 외관 사이로는 냉각 가스가 공급될 수 있다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 에피택셜층 형성방법은 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 한다.
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.
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 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 에피택셜층 형성장치(100)는 챔버(110), 보트(120), 히터(130), 기판 홀더(140), 가스 공급부(150), 가스 배기부(160), 매니폴드(170) 및 보트 엘리베이터(180)를 포함하여 구성됨을 알 수 있다.
먼저, 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)인 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2는 도 1의 챔버(110)의 구성을 확대하여 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 챔버(110)가 내부 챔버(111) 및 외부 챔버(112)로 구성되는 이중 챔버 구조임을 알 수 있다.
외부 챔버(111)와 내부 챔버(112) 사이의 통로(113)로는 내부 챔버(112)를 냉각하기 위한 냉각 가스가 흐를 수 있다. 기판(10) 상에 에피택셜층을 형성하는 공정은 고온에서 수행되기 때문에, 일반적으로 챔버로 공급된 일부의 증착 물질은 챔버 내벽에 피착되기 마련이다. 그러나, 본 발명에서는 위와 같은 이중 챔버 구조를 채용함으로써, 내부 챔버(111) 내벽에 증착 물질이 피착되는 것을 최소화할 수 있게 된다.
다음으로, 보트(120)는 챔버(110) 내부에 설치되어 에피택셜 공정이 이루어지는 동안 복수개의 기판(10)을 지지하는 기능을 수행할 수 있다. 이러한 보트(120)의 각 구성요소들은 반복되는 열처리 과정에서도 변형이 발생하지 않도록 석영 유리로 구성될 수 있다.
도 1을 참조하면, 보트(120)가 복수개의 지지대(121)를 포함하여 구성됨을 알 수 있다.
복수개의 지지대(121)는 기판(10)의 적층 방향으로 따라 일정 간격을 가지면서 설치되어 복수개의 기판(10)을 지지하는 기능을 수행할 수 있다. 지지대(121)는 원판의 형상을 가지는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 보트(120)는 복수개의 기판(10) 상에 에피택셜층이 형성되는 동안 챔버(110) 내부에서 회전될 수 있다. 이를 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 보트(120)는 보트(120)와 연결되는 회전축(미도시) 및 회전축을 회전시키는 회전 수단(미도시)을 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 회전 수단은 외부로부터 전력을 공급받아 회전축을 중심으로 보트(120)를 회전시키는 동력을 제공하는 구동 모터일 수 있다.
위와 같이 보트(120)가 회전됨에 따라 복수개의 기판(10)은 동시에 회전될 수 있다. 이와 같은 경우, 임의의 기판(10)에 공정 가스가 편중되게 공급되는 것을 방지할 수 있으므로, 복수개의 기판(10)에 공정 가스를 균일하게 분포할 수 있게 된다. 결과적으로, 복수개의 기판(10) 상에 균일하게 에피택셜층이 형성되는 효과를 달성할 수 있게 된다.
다음으로, 히터(130)는 챔버(110)의 내부 또는 외부에 설치되어 복수개의 기판(10)에 에피택셜 공정에서 필요한 열을 인가하는 기능을 수행할 수 있다. 이러한 히터(130)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.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 히터(130)는 복수개의 기판(10)을 가열하기 위하여 유도 가열 방식을 이용할 수 있다. 유도 가열(induction heating)이란 전자기 유도를 이용하여 금속과 같은 전도성 물체를 가열시키는 방법을 말한다. 이러한 유도 가열 방식을 이용하기 위하여 히터(130)는 챔버(110) 내부를 유도 가열할 수 있는 코일형으로 구성될 수 있다. 코일형 히터(130)에 의하여 기판(10)이 가열되는 과정에 대해서는 후술하기로 한다.
다음으로, 기판 홀더(140)는 지지대(121) 상에 설치되어 에피택셜 공정이 진행되는 동안 기판(10)을 지지하여 기판(10)의 변형을 방지하는 기능을 수행할 수 있다. 각 지지대(121)에 설치되는 기판 홀더(140)의 개수는 각 지지대(121)에 배치되는 기판(10)의 개수와 동일할 수 있다. 기판 홀더(140)에는 기판(10)이 안정적으로 안착될 수 있도록 오목한 소정의 안착 공간(미도시)이 형성될 수 있다.
한편, 기판(10)을 유도 가열 방식으로 가열하기 위하여 히터(130)가 코일형으로 구성될 수 있음에 대해서 설명한 바 있다. 이 때, 기판 홀더(140)는 도전성 물질을 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 도전성 물질로는 비정질 카본(amorphous carbon), 다이아몬드성 카본(diamondlike carbon), 유리성 카본(glasslike carbon), 그래파이트(graphite) 등을 들 수 있다.
특히, 본 실시예에서는 기판 홀더(140)가 그래파이트를 포함하여 구성되는 것이 바람직한데, 그래파이트는 강도가 뛰어날 뿐만 아니라 도전성이 우수하여 유도 가열 방식으로 가열되기 적합하기 때문이다. 이 경우, 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 열 전달을 용이하게 수행할 수 있다.
유도 가열 방식으로 기판(10)을 가열하는 과정에 대해서 간략하게 설명하면 다음과 같다. 먼저, 코일형 히터(130)에 의하여 챔버(110) 내부로 고주파의 교류 전류가 인가될 수 있다. 이러한 교류 전류에 의하여 도전성 물질을 포함하는 기판 홀더(140)는 가열될 수 있는데, 기판 홀더(140)가 가열됨에 따라 기판 홀더(140)에 안착된 기판(10)이 가열될 수 있게 된다.
유도 가열 방식으로 기판(10)을 가열할 때에, 기판 홀더(140)를 제외한 에피택셜층 형성장치(100)의 구성요소들을 부도체(예를 들면, 석영 유리)로 구성할 수 있다. 이와 같은 경우, 히터(130)에 의하여 기판 홀더(140)만 가열될 수 있으므로, 챔버(110) 내부의 나머지 구성요소들에 증착 물질이 피착되는 것을 최소화할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 기판 홀더(140)는 에피택셜층을 더욱 균일하게 형성하기 위하여 다양한 형태로 구성될 수 있다.
도 3 내지 도 5는 다양한 형태를 가지는 기판 홀더(140a, 140b, 140c)의 모습을 나타내는 도면이다.
먼저, 도 3에 도시된 바와 같이, 기판 홀더(140a)는 기판 홀더(140a)의 중앙부에서 가장자리부로 갈수록 경사지게 형성되되 기판 홀더(140a)의 두께가 일정하게 유지되도록 형성될 수 있다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 기판 홀더(140b)는 기판 홀더(140b)의 중앙부에서 가장자리부로 갈수록 경사지게 형성되되 기판 홀더(140b)의 두께가 점차 감소되도록 형성될 수 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 대로 기판 홀더(140a, 140b)를 제조하는 경우, 가스 분사부(154)에서 분사되는 공정 가스가 기판 홀더(140a, 140b) 전체로 균일하게 분포될 수 있게 되며, 결과적으로 복수개의 기판(10) 상에 에피택셜층을 더욱 균일하게 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 기판 홀더(140c)는 그 상부면은 평평하고 그 하부면은 기판 홀더(140c)의 중앙부에서 가장자리부로 갈수록 경사지게 형성될 수 있다. 이와 같은 형태로 기판 홀더(140c)를 제조하는 경우, 히터(130)에 의하여 인가되는 고주파 유도 전류가 기판 홀더(140c) 전체로 균일하게 분포될 수 있게 되므로 복수개의 기판(10) 상에 에피택셜층을 더욱 균일하게 향상시킬 수 있게 된다.
다음으로, 가스 공급부(150)는 에피택셜층 형성을 위해 필요한 공정 가스를 챔버(110) 내부로 공급하는 기능을 수행할 수 있다. 가스 공급부(150)를 통하여 챔버(110) 내부에 공급되는 공정 가스는 기판(10) 상에 형성하려는 에피택셜층의 종류 및 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 등이 공정 가스로 선택될 수 있다. 한편, 도 1에는 챔버(110) 내부에 하나의 가스 공급부(150)가 설치되는 것으로 도시되어 있으나, 챔버(110) 내부에는 복수개의 가스 공급부(150)가 설치될 수도 있다.
도 1을 더 참조하면, 가스 공급부(150)는 가스 공급관(151) 및 복수개의 가스 분사부(154)를 포함하여 구성됨을 알 수 있다.
가스 공급관(151)은 외부로부터 공정 가스를 공급받는 기능을 수행할 수 있다. 가스 공급관(151)은 매니폴드(170)를 매개로 하여 챔버(110)와 연결될 수 있다. 가스 공급관(151)의 형상은 ∩자 형태일 수 있다.
가스 분사부(154)는 챔버(110) 내부에 직접적으로 공정 가스를 분사하는 기능을 수행할 수 있다. 이때에, 각 가스 분사부(154)는 각 지지대(121)에 대응되게 배치되어, 대응되는 각 지지대(121)에 설치된 기판 홀더(140)로 공정 가스를 분사할 수 있다. 가스 분사부(154)는 고온에서도 견딜 수 있도록 높은 고온 강도를 가지는 물질로 구성될 수 있다. 또한, 가스 분사부(154)는 노즐 형태로 구성되어 가스 분사부(154)의 단부에 형성된 홀에서 공정 가스가 분사될 수 있다. 또한, 가스 분사부(154)는 보트(120)가 회전하는데 방해되지 않도록 보트(120)와 일정한 간격을 가지면서 배치될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수개의 가스 분사부(154)에서 서로 동일한 양의 공정 가스가 분사되도록 제어될 수 있다. 이를 위하여 공지의 여러 가지 가스 공급 제어 시스템이 가스 분사부(154)에 채용될 수 있다. 복수개의 가스 분사부(154)에서 동일한 양의 공정 가스가 분사됨에 따라 공정 가스가 임의의 기판(10)에 편중되게 공급되는 것을 방지할 수 있게 된다.
도 6은 도 1의 가스 공급부(150)의 구성을 확대하여 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 가스 공급관(151)이 외관(152)과 내관(153)으로 이루어지는 이중 관 구조로 구성됨을 알 수 있다.
이러한 이중 관 구조를 채용함으로써 외관(152)과 내관(153) 사이의 공간에는 소정의 통로(155)가 형성될 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 소정의 통로(155) 사이로 냉각 가스가 공급될 수 있는데, 이에 의하여 외관(152)의 외벽에 증착 물질이 피착되는 것이 최소화될 수 있게 된다.
한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 내관(153)의 내부로는 공정 가스가 공급될 수 있다. 이렇게 내관(153)의 내부로 공급된 공정가스는 내관(153)에 연결된 가스 분사부(154)를 통해서 챔버(110) 내부로 분사될 수 있다.
다음으로, 가스 배기부(160)는 챔버(110) 외부로 공정 가스를 배기하는 기능을 수행할 수 있다. 가스 배기부(160)는 가스 공급부(150)에 대향하여 설치될 수 있으며, 챔버(110) 내부에 설치된 가스 공급부(150)와 동일한 개수로 설치될 수 있다.
도 1을 더 참조하면, 가스 배기부(160)가 가스 배기관(161) 및 복수개의 가스 흡입부(164)를 포함하여 구성됨을 알 수 있다.
가스 배기관(161)은 외부로 공정 가스를 배기하는 기능을 수행할 수 있다. 가스 배기관(161)은 매니폴드(170)를 매개로 하여 챔버(110)와 연결될 수 있다. 가스 공급관(161)의 형상은 ∩자 형태일 수 있다.
가스 흡입부(164)는 가스 분사부(154)로부터 분사된 공정 가스를 흡입하는 기능을 수행할 수 있다. 이 경우, 가스 흡입부(164)는 가스 흡입부(164)와 일대일 대응되는 가스 분사부(154)로부터 분사된 공정 가스를 흡입할 수 있다. 즉, 임의의 가스 분사부(154)로부터 임의의 가스 분사부(154)에 대응되는 기판 홀더(140)로 공정 가스가 분사되고, 이렇게 분사된 공정 가스는 기판 홀더(140) 위를 지나가며 기판 홀더(140)에 대응되는 가스 흡입부(164)로 흡입될 수 있다. 물론, 공정 가스는 기판 홀더(140) 위를 지나가면서 기판 홀더(140) 상에 안착된 복수개의 기판(10)에 증착 물질을 공급할 수 있을 것이다.
이와 같이 복수개의 가스 분사부(154) 및 복수개의 가스 흡입부(164)가 복수개의 기판 홀더(140)와 대응되게 설치되는 경우, 각 기판 홀더(140)에 분사되는 공정 가스의 양을 균일하게 제어할 수 있게 되므로, 복수개의 기판(10) 상에 균일하게 에피택셜층을 형성할 수 있게 된다.
한편, 도 1에 도시되지는 않았지만, 가스 배기관(161)은 외관(미도시)과 내관(미도시)으로 이루어지는 이중 관 구조로 구성될 수 있다. 가스 배기관(161)의 외관과 내관 사이의 통로(미도시)로는 냉각 가스가 공급될 수 있으며, 내관의 내부를 통해서는 공정 가스가 흐를 수 있다. 이와 같은 구조에 대해서는, 도 6을 참조하여 설명한 바 있으므로, 상세한 설명은 생략하기로 한다.
다음으로, 매니폴드(170)는 챔버(110)의 하부에 설치되어 챔버(110)로 공정 가스가 공급 또는 배기되는 것을 매개하는 기능을 수행할 수 있다. 매니폴드(170)와 챔버(110)가 연결되는 부위, 매니폴드(170)와 가스 공급부(150)가 연결되는 부위, 매니폴드(170)와 가스 배기부(160)가 연결되는 부위에는 실링용 오링(미도시)이 배치될 수 있다.
다음으로, 보트 엘리베이터(180)는 보트(120)가 안착된 상태에서 보트(120)를 상승 또는 하강시키는 기능을 수행할 수 있다. 보트 엘리베이터(180)에서 보트(120)가 안착되는 위치에는 보트(120)가 회전할 수 있도록 도와주는 여러 가지 수단이 더 배치될 수 있다. 또한, 보트 엘리베이터(180)와 매니폴드(170)가 접촉하는 부위에는 공지의 실링 수단(미도시)이 더 배치될 수 있다.
한편, 도 1에 도시되지는 않았지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 에피택셜층 형성장치(100)는 홀더 트랜스퍼 로봇(미도시)을 포함하여 구성될 수 있다. 홀더 트랜스퍼 로봇은 기판(10)이 안착되어 있는 기판 홀더(140)를 보트(120)에 로딩하고 보트(120)로부터 언로딩 하는 기능을 수행할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배치식 에피택셜층 형성장치(100a)의 구성을 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배치식 에피택셜층 형성장치(100a)는 가스 공급관(151a) 및 가스 배기관(161a)이 챔버(110a)의 외부에 배치되도록 구성되고, 가스 분사부(154a) 및 가스 흡입부(164a)는 챔버(110a)를 관통하여 보트(120a)의 기판(10) 지지부 주위에 배치되도록 구성되는 것을 알 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 배치식 에피택셜층 형성장치(100a)는 가스 공급관(151a) 및 가스 배기관(161a)이 챔버(110a)의 외부에 배치된다는 점을 제외하고는 도 1에 배치식 도시된 에피택셜층 형성장치(100)와 동일하게 구성되므로 구성요소 및 그 구성요소의 기능에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
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.

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 이중 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 갈수록 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 갈수록 경사지게 형성되되, 상기 기판 홀더의 두께는 점차 감소하는 것을 특징으로 하는 배치식 에피택셜층 형성장치.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 기판 홀더는 상부면은 평평하고, 하부면은 상기 기판 홀더의 중앙부에서 가장자리부로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 배치식 에피택셜층 형성장치.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 가스 공급부는 외부로부터 공정 가스가 공급되는 가스 공급관 및 상기 가스 공급관과 연결되어 상기 가스 공급관으로 공급된 공정 가스를 분사하는 복수개의 가스 분사부를 포함하며,
    상기 가스 배기부는 상기 공정 가스를 흡입하는 복수개의 가스 흡입부 및 상기 복수개의 가스 흡입부와 연결되어 상기 공정 가스를 외부로 배기하는 가스 배기관을 포함하는 것을 특징으로 하는 배치식 에피택셜층 형성장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 가스 공급관 및 상기 가스 배기관은 상기 챔버 내측에 배치되는 것을 특징으로 하는 배치식 에피택셜층 형성장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 가스 공급관 및 상기 가스 배기관은 상기 챔버 외측에 배치되는 것을 특징으로 하는 배치식 에피택셜층 형성장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 복수개의 가스 분사부는 상기 복수개의 가스 흡입부와 일대일로 대응되게 설치되는 것을 특징으로 하는 배치식 에피택셜층 형성장치.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 가스 공급관 및 상기 가스 배기관은 내관과 외관으로 이루어지는 이중 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.
PCT/KR2010/006405 2009-09-25 2010-09-17 배치식 에피택셜층 형성장치 및 그 형성방법 WO2011037377A2 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090091001A KR101458195B1 (ko) 2009-09-25 2009-09-25 배치식 에피택셜층 형성장치 및 그 형성방법
KR10-2009-0091001 2009-09-25

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2011037377A2 true WO2011037377A2 (ko) 2011-03-31
WO2011037377A3 WO2011037377A3 (ko) 2011-08-04

Family

ID=43796364

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2010/006405 WO2011037377A2 (ko) 2009-09-25 2010-09-17 배치식 에피택셜층 형성장치 및 그 형성방법

Country Status (3)

Country Link
KR (1) KR101458195B1 (ko)
TW (1) TW201123270A (ko)
WO (1) WO2011037377A2 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110306171A (zh) * 2019-06-28 2019-10-08 郑州磨料磨具磨削研究所有限公司 一种改善气体分布的沉积室及mpcvd装置
KR102634693B1 (ko) * 2022-12-29 2024-02-13 하나머티리얼즈(주) 탄화규소 부품 제조 장치, 이의 증착 노즐, 및 이를 이용한 탄화규소 부품의 제조 방법

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012139006A2 (en) * 2011-04-07 2012-10-11 Veeco Instruments Inc. Metal-organic vapor phase epitaxy system and process
KR101271246B1 (ko) * 2011-08-02 2013-06-07 주식회사 유진테크 에피택셜 공정을 위한 반도체 제조설비
KR101271247B1 (ko) * 2011-08-02 2013-06-07 주식회사 유진테크 에피택셜 공정을 위한 반도체 제조설비
KR102020446B1 (ko) 2013-01-10 2019-09-10 삼성전자주식회사 에피텍시얼막 형성 방법 및 이를 수행하기 위한 장치 및 시스템
KR102106545B1 (ko) * 2013-06-19 2020-05-04 엘지디스플레이 주식회사 유기발광표시장치의 제조장치 및 이를 이용한 제조방법
KR101502816B1 (ko) * 2013-11-05 2015-03-16 주식회사 엔씨디 대면적 기판용 수평형 원자층 증착장치
WO2015112328A1 (en) * 2014-01-27 2015-07-30 Applied Materials, Inc. High speed epi system and chamber concepts
US10113236B2 (en) * 2014-05-14 2018-10-30 Applied Materials, Inc. Batch curing chamber with gas distribution and individual pumping
US11694907B2 (en) 2016-08-04 2023-07-04 Kokusai Electric Corporation Substrate processing apparatus, recording medium, and fluid circulation mechanism
JP6951129B2 (ja) * 2016-08-04 2021-10-20 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ 基板処理装置、プログラム及び流体循環機構並びに半導体装置の製造方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100582035B1 (ko) 2003-12-29 2006-05-22 주식회사 테라세미콘 반도체 제조장치 및 반도체 제조방법
JP4475136B2 (ja) * 2005-02-18 2010-06-09 東京エレクトロン株式会社 処理システム、前処理装置及び記憶媒体
WO2006090645A1 (ja) * 2005-02-24 2006-08-31 Hitachi Kokusai Electric Inc. 半導体装置の製造方法および基板処理装置
KR100745130B1 (ko) * 2006-02-09 2007-08-01 삼성전자주식회사 박막 증착 장치 및 방법
JP4929811B2 (ja) * 2006-04-05 2012-05-09 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
JP2008034780A (ja) * 2006-07-07 2008-02-14 Fuji Electric Holdings Co Ltd エピタキシャルＳｉＣ膜付き半導体ＳｉＣ基板の製造方法およびそのエピタキシャルＳｉＣ成膜装置
JP5211464B2 (ja) * 2006-10-20 2013-06-12 東京エレクトロン株式会社 被処理体の酸化装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110306171A (zh) * 2019-06-28 2019-10-08 郑州磨料磨具磨削研究所有限公司 一种改善气体分布的沉积室及mpcvd装置
CN110306171B (zh) * 2019-06-28 2023-09-08 郑州磨料磨具磨削研究所有限公司 一种改善气体分布的沉积室及mpcvd装置
KR102634693B1 (ko) * 2022-12-29 2024-02-13 하나머티리얼즈(주) 탄화규소 부품 제조 장치, 이의 증착 노즐, 및 이를 이용한 탄화규소 부품의 제조 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110033482A (ko) 2011-03-31
TW201123270A (en) 2011-07-01
KR101458195B1 (ko) 2014-11-05
WO2011037377A3 (ko) 2011-08-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2011037377A2 (ko) 배치식 에피택셜층 형성장치 및 그 형성방법
WO2014003437A1 (ko) 복수의 가스를 공급하기 위한 가스 공급부 및 그 제조방법
US6547876B2 (en) Apparatus for growing epitaxial layers on wafers by chemical vapor deposition
KR20130043399A (ko) 화학 기상 증착 장치
CN108198915B (zh) 一种led制备工艺
WO2016047972A2 (ko) 막 제조 장치, 및 이를 이용한 막의 제조 방법
US20120326121A1 (en) Vapor deposition system, method of manufacturing light emitting device and light emitting device
KR20110103630A (ko) 배치식 에피택셜층 형성장치 및 그 형성방법
WO2013062317A1 (en) Apparatus and method for fabricating epi wafer and epi wafer
KR101462259B1 (ko) 배치식 증착막 형성장치
KR101378801B1 (ko) 복수개의 기판이 안착되는 기판 서포트의 중앙을 관통하는 공정 가스 공급부를 갖는 배치식 에피택셜층 형성장치
WO2014119955A1 (ko) 배치식 증착층 형성장치
WO2012177099A2 (en) Apparatus and method for deposition
WO2012118249A1 (ko) 결정성 및 휘도가 우수한 질화물계 발광소자 및 그 제조 방법
WO2024019381A1 (ko) 반도체 소자 제조방법
KR101625008B1 (ko) 공정 가스 공급부
KR101555021B1 (ko) 배치식 증착층 형성장치
WO2018106039A1 (ko) 유기금속화학기상증착장치
KR101525504B1 (ko) 기판 지지부의 중앙을 관통하는 가스 공급부를 갖는 배치식 에피택셜층 형성장치
CN114086157B (zh) 锥形结构的石墨基板
WO2014175573A1 (ko) 클러스터형 배치식 기판처리 시스템
KR20140135852A (ko) 반도체 제조장치
KR102234386B1 (ko) 서셉터 및 이를 포함하는 화학기상 증착 장치
KR102203022B1 (ko) 서셉터
WO2013015631A2 (en) Apparatus and method for fabricating wafer

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10819018

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 10819018

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2