KR20130111029A - 화학 기상 증착 장치용 서셉터 및 이를 구비하는 화학 기상 증착 장치 - Google Patents

화학 기상 증착 장치용 서셉터 및 이를 구비하는 화학 기상 증착 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시형태에 따른 화학 기상 증착 장치용 서셉터는 구동장치와 연결되는 회전축이 하부에 결합되며, 상기 회전축의 회전에 의하여 회전구동하는 회전체; 및 상기 회전체의 상부면에 적어도 하나 구비되며, 기판이 올려지는 안착부와, 상기 안착부의 내측에 형성되어 바닥면이 상기 안착부에 안착된 상기 기판의 하부면과 이격되도록 형성된 오목부를 구비하는 포켓; 을 포함하고, 상기 적어도 하나의 포켓 중에서 상기 회전축과 대응하는 영역에 위치하는 포켓은, 상기 기판에 균일한 열전달을 위해 상기 회전축과 대응하는 위치에서 돌출된 볼록부를 구비함을 특징으로 한다.

Description

화학 기상 증착 장치용 서셉터 및 이를 구비하는 화학 기상 증착 장치 {Susceptor for Chemical Vapor Deposition Apparatus and Chemical Vapor Deposition Apparatus having the same}
본 발명은 화학 기상 증착 장치용 서셉터 및 이를 구비하는 화학 기상 증착 장치에 관한 것이다.
일반적으로 화학적 기상 증착(Chemical Vapor Deposition; CVD)은 여러 가지 기판상에 다양한 결정막을 성장시키는데 주요한 방법으로 사용되고 있다. 일반적으로 액상 성장법에 비해 성장시킨 결정의 품질이 뛰어나지만, 결정의 성장속도가 상대적으로 느린 단점이 있다. 이것을 극복하기 위해 한 번의 성장 싸이클에서 여러 장의 기판상에 동시에 성장을 실행하는 방법이 널리 채택되고 있다.
최근 반도체 소자의 미세화와 고효율, 고출력 LED 개발 등으로 CVD 기술 중 금속유기 화학적 기상 증착법(Metal Organic Chemical Vapor Deposition; MOCVD)이 각광받고 있으며, 이러한 MOCVD는 화학적 기상 성장법(CVD) 중의 한가지로 유기금속의 열분해반응을 이용해 반도체 기판 상에 금속 화합물을 퇴적, 부착시키는 화합물 반도체의 기상 성장법을 말한다.
이와 같은 화학 기상 증착법은 반응 챔버 내부로 공급된 반응가스가 가열된 기판의 상부 표면에서 화학반응을 일으켜 에피택셜 박막을 성장시키는 것이다.
이때, 기판 표면의 전 영역에서 에피택셜층이 균일한 두께를 가지도록 하는 것이 필요한데, 이를 위해서는 기판을 가열하는 온도가 기판의 전 영역에 걸쳐 균일하도록 조절하는 것이 가장 중요하다.
따라서 서셉터에 놓인 기판에 온도차이가 발생하는 것을 방지하여 기판의 온도 균일도를 향상시킴으로써 우수한 품질의 기판을 제조할 수 있는 화학 기상 증착 장치용 서셉터 및 이를 구비하는 화학 기상 증착 장치가 요구되고 있다.
또한 서셉터에 적재되는 기판의 개수를 늘릴 수 있도록 서셉터의 구조를 변경하여 생산성을 향상시킬 수 있는 서셉터가 요구되고 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 화학 기상 증착 장치용 서셉터는, 구동장치와 연결되는 회전축이 하부에 결합되며, 상기 회전축의 회전에 의하여 회전구동하는 회전체; 및 상기 회전체의 상부면에 적어도 하나 구비되며, 기판이 올려지는 안착부와, 상기 안착부의 내측에 형성되어 바닥면이 상기 안착부에 안착된 상기 기판의 하부면과 이격되도록 형성된 오목부를 구비하는 포켓; 을 포함하고, 상기 적어도 하나의 포켓 중에서 상기 회전축과 대응하는 영역에 위치하는 포켓은, 상기 기판에 균일한 열전달을 위해 상기 회전축과 대응하는 위치에서 돌출된 볼록부를 구비함을 특징으로 한다.
상기 포켓의 바닥면과 상기 기판의 하부면 사이의 간격은, 상기 볼록부가 구비된 상기 포켓 영역이 상기 볼록부가 구비되지 않은 상기 포켓 영역 보다 더 좁은 것을 특징으로 한다.
상기 볼록부는 상면이 평평하게 형성됨을 특징으로 한다.
상기 볼록부의 측벽은 상기 포켓의 중심에서 멀어질수록 상기 기판의 하부면과 상기 포켓의 바닥면의 간격이 커지도록 경사지게 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 안착부의 외측에는 상기 포켓에 배치된 기판의 분리이탈이 용이하도록 상기 안착부의 외측 테두리를 따라 일정 깊이로 함몰형성되는 환고리형 함몰부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 회전체는 카본(carbon) 또는 탄화 규소(SiC)가 코팅된 그라파이트(graphite)로 이루어지는 회전구조물인 것을 특징으로 한다.
상기 안착부는 상기 포켓의 밑면으로부터 돌기한 형상인 것을 특징으로 한다.
상기 안착부는 상기 포켓과 동일한 중심을 갖는 링 형상인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시형태에 따른 화학 기상 증착 장치용 서셉터는, 구동장치와 연결되는 회전축이 하부에 결합되며, 상기 회전축의 회전에 의하여 회전구동하는 회전체; 및 상기 회전체의 상부면에 구비되며, 기판이 올려지는 안착부와, 상기 안착부의 내측에 형성되어 바닥면이 상기 안착부에 안착된 상기 기판의 하부면과 이격되도록 형성된 오목부를 구비하는 다수의 포켓; 을 포함하고, 상기 다수의 포켓 중에서 상기 회전체의 하부에 상기 회전축이 구비되지 않은 영역에 위치하는 포켓은, 상기 포켓의 바닥면이 상기 안착부에 안착된 상기 기판의 하부면과 일정 간격 이격되도록 형성되고, 상기 다수의 포켓 중에서 상기 회전체의 하부에 상기 회전축이 구비된 영역에 위치하는 포켓은, 상기 기판에 균일한 열전달을 위해 상기 회전축과 대응하는 위치에서 돌출된 볼록부를 구비함을 특징으로 한다.
상기 회전체의 하부에 상기 회전축이 구비된 영역에 위치하는 상기 포켓의 바닥면과 상기 기판의 하부면 사이의 간격은, 상기 볼록부가 구비된 상기 포켓 영역이 상기 볼록부가 구비되지 않은 상기 포켓 영역 보다 더 좁은 것을 특징으로 한다
상기 볼록부는 상면이 평평하게 형성됨을 특징으로 한다.
상기 볼록부의 측벽은 상기 오목부의 중심에서 멀어질수록 상기 기판의 하부면과 상기 오목부의 바닥면의 간격이 커지도록 경사지게 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 안착부의 외측에는 상기 포켓에 배치된 기판의 분리이탈이 용이하도록 상기 안착부의 외측 테두리를 따라 일정 깊이로 함몰형성되는 환고리형 함몰부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 회전체는 카본(carbon) 또는 탄화 규소(SiC)가 코팅된 그라파이트(graphite)로 이루어지는 회전구조물인 것을 특징으로 한다.
상기 안착부는 상기 포켓의 밑면으로부터 돌기한 형상인 것을 특징으로 한다.
상기 안착부는 상기 포켓과 동일한 중심을 갖는 링 형상인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 의한 화학 기상 증착 장치는, 가스 유입구를 통해 반응가스를 유입하여 증착을 가능하게 하는 챔버; 상기 챔버 내에 구비되고, 구동장치와 연결되는 회전축이 하부에 결합되며 상기 회전축의 회전에 의하여 회전구동하는 회전체 및 상기 회전체의 상부면에 적어도 하나 구비되며, 기판이 올려지는 안착부와, 상기 안착부의 내측에 형성되어 바닥면이 상기 안착부에 안착된 상기 기판의 하부면과 이격되도록 형성된 오목부를 구비하는 포켓을 구비하는 서셉터; 및 상기 서셉터의 하부에 구비되어 상기 기판을 가열하는 가열수단; 을 포함하고, 상기 적어도 하나의 포켓 중에서 상기 회전축과 대응하는 영역에 위치하는 상기 포켓은, 상기 기판에 균일한 열전달을 위해 상기 회전축과 대응하는 위치에서 돌출된 볼록부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 포켓의 바닥면과 상기 기판의 하부면 사이의 간격은, 상기 볼록부가 구비된 상기 포켓 영역이 상기 볼록부가 구비되지 않은 상기 포켓 영역 보다 더 좁은 것을 특징으로 한다.
상기 볼록부는 상면이 평평하게 형성됨을 특징으로 한다.
상기 볼록부의 측벽은 상기 포켓의 중심에서 멀어질수록 상기 기판의 하부면과 상기 포켓의 바닥면의 간격이 커지도록 경사지게 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 안착부의 외측에는 상기 포켓에 배치된 기판의 분리이탈이 용이하도록 상기 안착부의 외측 테두리를 따라 일정 깊이로 함몰형성되는 환고리형 함몰부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 회전체는 카본(carbon) 또는 탄화 규소(SiC)가 코팅된 그라파이트(graphite)로 이루어지는 회전구조물인 것을 특징으로 한다.
상기 안착부는 상기 포켓의 밑면으로부터 돌기한 형상인 것을 특징으로 한다.
상기 안착부는 상기 포켓과 동일한 중심을 갖는 링 형상인 것을 특징으로 한다.
상기 가열수단은 전기히터, 고주파유도, 적외선방사 및 레이저로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 의한 화학 기상 증착 장치는 가스 유입구를 통해 반응가스를 유입하여 증착을 가능하게 하는 챔버; 상기 챔버 내에 구비되고, 구동장치와 연결되는 회전축이 하부에 결합되며 상기 회전축의 회전에 의하여 회전구동하는 회전체 및 상기 회전체의 상부면에 구비되며, 기판이 올려지는 안착부와, 상기 안착부의 내측에 형성되어 바닥면이 상기 안착부에 안착된 상기 기판의 하부면과 이격되도록 형성된 오목부를 구비하는 다수의 포켓; 을 구비하는 서셉터; 및 상기 서셉터의 하부에 구비되어 상기 기판을 가열하는 가열수단; 을 포함하고, 상기 회전체의 하부에 상기 회전축이 구비되지 않은 영역에 위치하는 상기 포켓은, 상기 포켓의 바닥면이 상기 안착부에 안착된 상기 기판의 하부면과 일정 간격 이격되도록 형성되고, 상기 회전체의 하부에 상기 회전축이 구비된 영역에 위치하는 상기 포켓은, 상기 기판에 균일한 열전달을 위해 상기 회전축과 대응하는 위치에서 돌출된 볼록부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 회전체의 하부에 상기 회전축이 구비된 영역에 위치하는 상기 포켓의 바닥면과 상기 기판의 하부면 사이의 간격은, 상기 볼록부가 구비된 상기 포켓 영역이 상기 볼록부가 구비되지 않은 상기 포켓 영역 보다 더 좁은 것을 특징으로 한다.
상기 볼록부는 상면이 평평하게 형성됨을 특징으로 한다.
상기 볼록부의 측벽은 상기 오목부의 중심에서 멀어질수록 상기 기판의 하부면과 상기 오목부의 바닥면의 간격이 커지도록 경사지게 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 안착부의 외측에는 상기 포켓에 배치된 기판의 분리이탈이 용이하도록 상기 안착부의 외측 테두리를 따라 일정 깊이로 함몰형성되는 환고리형 함몰부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 회전체는 카본(carbon) 또는 탄화 규소(SiC)가 코팅된 그라파이트(graphite)로 이루어지는 회전구조물인 것을 특징으로 한다.
상기 안착부는 상기 포켓의 밑면으로부터 돌기한 형상인 것을 특징으로 한다.
상기 안착부는 상기 포켓과 동일한 중심을 갖는 링 형상인 것을 특징으로 한다.
상기 가열수단은 전기히터, 고주파유도, 적외선방사 및 레이저로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 화학 기상 증착 장치용 서셉터에서 기판이 올려지는 포켓의 바닥면과 기판의 하부면 사이의 간격을 조절하여, 기판에 온도 차이가 발생하는 것을 방지하여 우수한 품질의 기판을 제조할 수 있는 효과가 있다.
또한 화학 기상 증착 장치용 서셉터에 적재되는 기판의 수를 늘려 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 화학 기상 증착 장치를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 의한 화학 기상 증착 장치용 서셉터의 평면도이다.
도 3은 도 2에 도시한 화학 기상 증착 장치용 서셉터를 X-X'축에서 도시한 상태를 나타내는 단면도이다.
도 4a는 도 2에 도시한 화학 기상 증착 장치용 서셉터에서 원주방향으로 일정간격을 두고 구비된 제1 포켓을 나타내는 단면도이다.
도 4b는 도 4a에 도시한 제1 포켓을 나타내는 확대 사시도이다.
도 5a는 도 2에 도시한 화학 기상 증착 장치용 서셉터에서 회전 중심면에 구비된 제2 포켓을 나타내는 단면도이다.
도 5b는 도 5a에 도시한 제2 포켓을 나타내는 확대 사시도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시형태에 의한 화학 기상 증착 장치용 서셉터의 평면도이다.
도 7a는 도 6에 도시한 화학 기상 증착 장치용 서셉터를 Y-Y'축에서 도시한 상태를 나타내는 단면도이다.
도 7b는 도 7a에 도시한 화학 기상 증착 장치용 서셉터의 제3 포켓을 나타내는 확대 사시도이다.
본 발명의 실시형태에 따른 화학 기상 증착 장치용 서셉터 및 이를 구비하는 화학 기상 증착 장치에 관한 사항을 도면을 참조하여 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다.
따라서, 도면에 도시된 구성요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 도면 상에서 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 참조부호를 사용할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 화학 기상 증착 장치를 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 화학 기상 증착 장치(10)는 일정크기의 내부공간을 갖는 챔버(20)와, 상기 챔버(20) 내에 회전 가능하게 배치되어 복수개의 기판(30)이 올려지는 제1 서셉터(susceptor)(100)와, 상기 제1 서셉터(100)의 하부에 배치되어 열을 제공하는 가열수단(40) 및 상기 챔버(20)의 상부면으로부터 제1 서셉터(100)의 직상부까지 연장되는 가스 유입구(50)를 포함하여 구성된다.
상기 챔버(20)는 가스 유입구(50)를 통해 그 내부로 유입된 반응가스와 증착 대상물인 기판(30)간의 화학적 기상 반응이 이루어져 에피택셜층이 상기 기판(30)의 상부면에 증착 및 성장되도록 소정 크기의 내부공간을 제공하는 수직 원통형 구조물이다.
상기 챔버(20)는 내마모성 및 내부식성이 우수한 메탈재질로 이루어지며, 내부면에는 고온 분위기를 견딜 수 있도록 단열재가 구비될 수도 있다.
그리고, 적어도 하나의 기판(30)이 장착되는 제1 서셉터(100) 및 가열수단(40)을 내부에 구비하며, 상기 기판(30)과의 화학적 기상 반응이 종료된 폐가스를 외부로 배출하기 위한 배기구(미도시)를 구비한다.
상기 가스 유입구(50)는 상기 챔버(20)의 상부측에 구비되어 하부측에서 회전하는 제1 서셉터(100) 위로 반응가스를 수직분사하는 샤워헤드 형 구조로 구비될 수 있다.
또한, 상기 가스 유입구(50)는 상기 챔버(20)의 측단부 둘레를 따라 구비되어, 복수개의 분사노즐을 통해 상기 챔버(20)의 주변부로부터 중심부로 반응가스를 수평분사하는 유성형(planetary) 구조로 구비될 수도 있다.
상기 가열수단(40)은 상기 기판(30)이 탑재되는 상기 제1 서셉터(100)의 하부측 근방에 배치되어 상기 기판(30)을 가열하기 위한 열을 상기 제1 서셉터(100)에 제공한다. 이러한 가열수단(40)은 전기히터, 고주파유도, 적외선방사, 레이저 등 중에서 어느 하나로 구비될 수 있다.
그리고, 상기 챔버(20)에는 상기 제1 서셉터(100)의 외부면이나 상기 가열수단(40)에 근접하도록 배치되어 상기 챔버(20)의 내부 분위기 온도를 수시로 측정하고, 측정값을 근거로 하여 가열온도를 조절할 수 있도록 온도센서(미도시)를 구비하는 것이 바람직하다.
이러한 화학 기상 증착장치(10)에서는 상기 제1 서셉터(100)의 상부면 근방까지 연장된 가스 유입구(50)를 통하여 반응가스인 소스 가스(source gas)와 캐리어 가스(carrier gas)가 제1 서셉터(100)의 상부면 중앙영역으로 유입된다. 따라서 유입되는 반응가스가 높은 온도의 기판(30) 상에서 화학적 증착 반응으로 인해 기판(30)의 표면에 질화물 박막을 형성하고, 잔류 가스나 분산물은 챔버(20)의 벽면을 타고 하부로 배출된다.
도 2 내지 도 5를 참조하여 상기 서셉터의 구조에 대해 보다 자세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 의한 화학 기상 증착 장치용 서셉터의 평면도이고, 도 3은 도 2에 도시한 화학 기상 증착 장치용 서셉터를 X-X'축에서 도시한 상태를 나타내는 단면도이고, 도 4a는 도 2에 도시한 화학 기상 증착 장치용 서셉터에서 원주방향으로 일정간격을 두고 구비된 제1 포켓을 나타내는 단면도이고, 도 4b는 도 4a에 도시한 제1 포켓을 나타내는 확대 사시도이고, 도 5a는 도 2에 도시한 화학 기상 증착 장치용 서셉터에서 회전 중심면에 구비된 제2 포켓을 나타내는 단면도이고, 도 5b는 도 5a에 도시한 제2 포켓을 나타내는 확대 사시도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 제1 서셉터(100)는 제1 회전체(110), 제1 포켓(120), 제2 포켓(130) 및 제1 회전축(140)을 포함하여 구성된다.
본 명세서에서 회전 중심면은 화학 기상 증착 장치용 서셉터의 하부에 회전축이 형성되어 있어서 가열수단이 구비되지 않는 영역, 즉 회전 중심 영역(C)을 포함하는 회전체의 중심부를 가리키는 것으로 정의한다.
상기 제1 회전체(110)는 카본(carbon) 또는 탄화 규소(SiC)가 코팅된 그라파이트(graphite)로 이루어지는 회전구조물이며, 반응가스가 공급되는 챔버(20) 내에서 용이하게 회전하도록 디스크 형태를 가진다.
상기 제1 회전체(110)의 상부면에는 금속 화합물을 화학적으로 증착하기 위한 기판(30)이 놓여지는 제1 포켓(120)이 상기 제1 회전체(110)의 회전 중심을 기준으로 하여 원주방향으로 일정간격을 두고 동일면 상에 복수개 구비되고, 또한 상기 제1 회전체(110)의 회전 중심면에도 제2 포켓(130)이 구비된다.
그러나, 본 발명은 도 2에 도시된 포켓의 배치 및 수로 한정되는 것이 아니고, 예를 들면 기판의 지름에 따라 변경 가능하다.
이에 따라, 상기 제1 회전체(110)의 제1 및 제2 포켓(120)(130)을 통해 다수의 기판(30)을 동시에 회전시켜 에피텍셜(epitaxial)층을 성장시키는 것이 가능하다.
상기 제1 회전체(110)의 하부면에는 미도시된 구동장치와 연결되는 제1 회전축(140)이 결합하며, 상기 구동장치의 구동에 의해 상기 제1 회전축(140)이 일방향으로 회전하는 경우 상기 제1 회전체(110)는 상기 제1 회전축(140)과 더불어 일방향으로 회전구동한다.
상기 제1 및 제2 포켓(120)(130)은 상기 제1 회전체(110)의 상부면에 적어도 하나 구비되므로, 상기 제1 및 제2 포켓(120)(130)은 일반적인 환형 기판(30)의 형상과 대응되는 형상을 가지며, 상기 기판(30)을 용이하게 배치 및 제거할 수 있도록 상기 기판(30)의 지름보다 큰 지름으로 형성된다.
도 4a 및 도 4b 에 도시된 바와 같이, 화학 기상 증착 장치용 서셉터에서 원주방향으로 일정간격을 두고 구비된 제1 포켓(120)에는 각각 제1 안착부(121), 제1 오목부(122) 및 제1 함몰부(123)가 형성되어 있다. 상기 기판(30)을 제1 포켓(120)의 제1 안착부(121)에 올려서 에피택셜층을 성장시킨다.
상기 제1 포켓(120)은 제1 안착부(121)를 제외하고 기판(30)과 접촉하지 않는다. 상기 제1 안착부(121)는 접촉면을 가지고 있고, 그 접촉면에서 기판(30)과 접하고 있다. 상기 제1 안착부(121)는 상기 제1 포켓(120)의 밑면으로부터 돌기한 형상이고, 상기 제1 포켓(120)과 동일한 중심을 갖는 링 형상일 수 있다. 상기 제1 안착부(121)의 내측측벽 및 외측측벽은 각각 기판(30)에 대하여 수직이나, 이에 한정되는 것은 아니고 제1 안착부(121)와 기판(30)의 접촉면적이 작아지도록 제1 안착부(121)의 양측벽이 경사지게 형성될 수 있다.
상기 제1 오목부(122)는 상기 제1 안착부(121)의 내측에 형성되고 원형으로 오목하게 형성되어 있다. 기판이 올려지는 제1 포켓(120)의 제1 오목부(122)의 바닥면과 기판(30)의 하부면(31) 사이에 일정한 간격을 갖는 에어 갭(air gap)(124)이 형성되어 있어 상기 제1 안착부(121)에 올려진 기판(30)을 균일하게 가열 할 수 있다. 따라서 가열수단(40)에 열이 가해지면 상기 제1 포켓(120)에 구비된 기판(30)은 동일한 온도로 가열된다.
상기 제1 안착부(121)의 외측에는 상기 제1 포켓(120)에 배치된 기판의 증착 완료 후 상기 기판(30)의 분리이탈이 용이하도록 상기 제1 안착부(121)의 외측 테두리를 따라 일정 깊이로 함몰형성되는 환고리형 제1 함몰부(123)가 형성되어 있다.
도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시형태에 따른 화학 기상 증착 장치용 서셉터에서 회전 중심면에 구비된 제2 포켓(130)에는 제2 안착부(131), 제2 오목부(132) 및 제2 함몰부(133)가 형성되어 있다. 기판(30)을 제2 포켓(130)의 제2 안착부 (131)에 올려서 에피택셜층을 성장시킨다.
상기 제2 포켓(130)은 제2 안착부(131)를 제외하고 기판(30)과 접촉하지 않는다. 상기 제2 안착부(131)는 접촉면을 가지고 있고, 그 접촉면에서 기판(30)과 접하고 있다. 상기 제2 안착부(131)는 상기 제2 포켓(130)의 밑면으로부터 돌기한 형상이고, 상기 제2 포켓(130)과 동일한 중심을 갖는 링 형상일 수 있다. 상기 제2 안착부(131)의 내측측벽 및 외측측벽은 각각 기판(30)에 대하여 수직이나, 이에 한정되는 것은 아니고 제2 안착부(131)와 기판(30)의 접촉면적이 작아지도록 제2 안착부(131)의 양측벽이 경사지게 형성될 수 있다.
상기 제2 오목부(132)는 상기 제2 안착부(131)의 내측에 형성되고 원형으로 오목하게 형성되어 있다.
이때 회전 중심 영역(C)을 포함하는 회전 중심면에 구비된 제2 포켓(130)의 일부 하부에는 상기 제1 회전체(110)를 회전구동시키는 제1 회전축(130)이 구비되어 있으므로, 상기 제1 회전체(110)를 포함하는 상기 제1 서셉터(100)에 열을 제공하는 가열수단(40)이 구비될 수 없다. 따라서 회전 중심면에 구비된 제2 포켓(130)의 중심 부위에는 기판(30)의 온도가 낮게 된다.
따라서 상기 제2 안착부(131)에 올려진 기판(30)을 균일하게 가열하기 위하여, 회전 중심 영역(C)에 보다 더 열전달이 잘 되도록 제2 포켓(130)의 바닥면을 형성한다. 즉 회전 중심 영역(C)에서 제2 포켓(130)의 제2 오목부(132)의 바닥면과 기판(30)의 하부면(31) 사이의 간격을 회전 중심 영역(C)이 아닌 제2 포켓(130)의 제2 오목부(132)의 바닥면과 기판(30)의 하부면(31) 사이의 간격 보다 좁게 형성한다.
보다 구체적으로는, 제2 포켓(130)의 제2 오목부(132) 중에서 하부에 가열수단(40)이 위치하지 않은 영역, 즉 회전 중심 영역(C)에 상기 제2 오목부(132)의 바닥면으로부터 돌기한 형상으로 볼록부(134)를 형성한다.
여기서 볼록부(134)의 상면은 평평하도록 형성하고, 상기 볼록부(134)의 측벽은 상기 제2 오목부(132)의 중심에서 멀어질수록 제2 포켓(130)의 제2 오목부(132)의 바닥면과 기판(30)의 하부면(31) 사이의 간격이 멀어지도록 양측벽이 경사지게 형성할 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.
따라서 상기 볼록부(134)에 의하여 제2 포켓(130)의 제2 오목부(132) 중에서 하부에 가열수단(40)이 위치하지 않은 영역, 즉 회전 중심 영역(C)에서는 제2 오목부(132)의 바닥면과 기판(30)의 하부면(31) 사이의 간격이 하부에 가열수단(40)이 위치하는 제2 포켓(130) 영역, 즉 상기 볼록부(134)가 없는 제2 오목부(132)의 바닥면과 기판(30)의 하부면(31) 사이의 간격(135)보다 좁게 형성된다.
이와 같이 제2 오목부(132)의 바닥면과 기판(30)의 하부면(31) 사이의 간격을 회전 중심 영역(C)과 주변부에 있어서 다르게 형성하면, 제2 포켓(130)의 제2 오목부(132)의 바닥면과 기판(30)의 하부면(31) 사이의 간격이 좁은 부분, 즉 볼록부(134)가 형성된 부분에서는 상기 기판(30)에 더 효과적으로 열이 전달되므로 기판이 전체적으로 균일한 온도로 가열될 수 있다.
또한 상술한 바와 같이 서셉터의 회전 중심면의 온도 차이에 의하여 종래에는 화학 기상 증착 장치용 서셉터의 회전 중심면에는 포켓을 설치할 수 없었으나, 회전 중심면에도 포켓을 구비할 수 있게 되어 생산성이 향상되는 효과가 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시형태에 의한 화학 기상 증착 장치용 서셉터의 평면도이고, 도 7a는 도 6에 도시한 화학 기상 증착 장치용 서셉터를 Y-Y'축에서 도시한 상태를 나타내는 단면도이고, 도 7b는 도 7a에 도시한 화학 기상 증착 장치용 서셉터의 제3 포켓을 나타내는 확대 사시도이다.
도 6 내지 도 7b를 참조하면, 제2 서셉터(200)는 제2 회전체(210), 제3 포켓(220), 제2 회전축(240)을 포함하여 구성된다.
상기 제2 회전체(210)의 상부면에는 금속 화합물을 화학적으로 증착하기 위한 기판(30)이 놓여지는 제3 포켓(220)이 상기 제2 회전체(210) 상부에서 동일면 상에 복수개 구비된다. 본 실시형태에서는 일 실시형태와 달리 제3 포켓(220)이 제2 회전체(210) 중심부분에 제2 회전축(240)이 형성된 회전 중심 영역(C)까지 그 지름이 형성되어 있다.
그러나, 본 발명은 도 6에 도시된 포켓의 배치 및 수로 한정되는 것이 아니고, 예를 들면 기판의 지름에 따라 변경 가능하다.
이에 따라, 상기 제2 회전체(210)의 제3포켓(220)을 통해 다수의 기판(30)을 동시에 회전시켜 에피텍셜(epitaxial)층을 성장시키는 것이 가능하다.
상기 제2 회전체(210)의 하부면에는 미도시된 구동장치와 연결되는 제2 회전축(240)이 결합하며, 상기 구동장치의 구동에 의해 상기 제2 회전축(240)이 일방향으로 회전하는 경우 상기 제2 회전체(210)는 상기 제2 회전축(240)과 더불어 일방향으로 회전구동한다.
상기 제3 포켓(220)은 일반적인 환형 기판(30)의 형상과 대응되는 형상을 가지며, 상기 기판(30)을 용이하게 배치 및 제거할 수 있도록 상기 기판(30)의 지름보다 큰 지름으로 형성된다.
도 7a 내지 도 7b에 도시된 바와 같이, 화학 기상 증착 장치용 서셉터에 구비된 제3 포켓(220)에는 각각 제3 안착부(221), 제3 오목부(222) 및 제3 함몰부(223)가 형성되어 있다. 상기 기판(30)을 제3 포켓(220)의 제3 안착부(221)에 올려서 에피택셜층을 성장시킨다.
상기 제3 포켓(220)은 제3 안착부(221)를 제외하고 기판(30)과 접촉하지 않는다. 상기 제3 안착부(221)는 접촉면을 가지고 있고, 그 접촉면에서 기판(30)과 접하고 있다. 상기 제3 안착부(221)는 상기 제3 포켓(220)의 밑면으로부터 돌기한 형상이고, 상기 제3 포켓(220)과 동일한 중심을 갖는 링 형상일 수 있다. 상기 제3 안착부(221)의 내측측벽 및 외측측벽은 각각 기판(30)에 대하여 수직이나, 이에 한정되는 것은 아니고 제3 안착부(221)와 기판(30)의 접촉면적이 작아지도록 제3 안착부(221)의 양측벽이 경사지게 형성될 수 있다.
상기 제3 오목부(222)는 상기 제3 안착부(221)의 내측에 형성되고 원형으로 오목하게 형성되어 있다. 상기 제3 안착부(221)에 올려진 기판(30)을 균일하게 가열 할 수 있도록, 기판(30)이 올려지는 제3 포켓(220)의 바닥면을 회전 중심 영역(C)에서 열전달이 잘 되도록 형성한다. 즉 회전 중심 영역(C)에서 제3 오목부(222)의 바닥면과 기판(30)의 하부면(31) 사이의 간격을 회전 중심 영역(C)이 아닌 제3 오목부(222)의 바닥면과 기판(30)의 하부면(31) 사이의 간격(234) 보다 좁게 형성한다.
보다 구체적으로는, 제3 포켓(230)의 제3 오목부(232) 중에서 하부에 가열수단(40)이 위치하지 않은 영역(C)을 상기 제3 오목부(232)의 바닥면으로부터 돌기한 형상으로 형성한다. 여기서 돌기한 형상은 상면은 평평하도록 형성하고 측벽은 상기 제3 오목부(232)의 중심에서 멀어질수록 제3 포켓(230)의 제3 오목부(222)의 바닥면과 기판(30)의 하부면(31) 사이의 간격이 멀어지도록 경사지게 형성할 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제3 안착부(221)의 외측에는 상기 제3 포켓(220)에 배치된 기판의 증착 완료 후 상기 기판(30)의 분리이탈이 용이하도록 상기 제3 안착부(221)의 외측 테두리를 따라 일정 깊이로 함몰형성되는 환고리형 제3 함몰부(223)가 형성되어 있다.
이와 같이 제3 오목부(232)의 바닥면과 기판(30)의 하부면(31) 사이의 간격(234)을 회전 중심 영역(C)과 주변부에서 서로 다르게 형성하면, 제3 포켓(230)의 제3 오목부(232)의 바닥면과 기판(30)의 하부면(31) 사이의 간격이 좁은 영역에서는 상기 기판(30)에 더 효과적으로 열이 전달되므로 기판이 전체적으로 균일한 온도로 가열될 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시형태들을 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 많은 변형이 가능함은 명백하다. 본 발명의 실시예들은 예시적이고 비한정적으로 모든 관점에서 고려되었으며, 이는 그 안에 상세한 설명보다는 첨부된 청구범위와, 그 청구범위의 균등 범위와 수단내의 모든 변형 예에 의해 나타난 본 발명의 범주를 포함시키려는 것이다.
10 ...화학 기상 증착 장치 20 ...챔버
30 ...기판 40 ...가열수단
50 ...가스 유입구 100 ...제1 서셉터
110 ...제1 회전체 120 ...제1 포켓
121 ...제1 안착부 122 ...제1 오목부
123 ...제1 함몰부 124 ...에어 갭
130 ...제2 포켓 131 ...제2 안착부
132 ...제2 오목부 133 ...제2 함몰부
134 ...볼록부 140 ...제1 회전축
200 ...제2 서셉터 210 ...제2 회전체
220 ...제3 포켓 221 ...제3 안착부
222 ...제3 오목부 223 ...제3 함몰부
240 ...제2 회전축

Claims (34)

  1. 구동장치와 연결되는 회전축이 하부에 결합되며, 상기 회전축의 회전에 의하여 회전구동하는 회전체; 및
    상기 회전체의 상부면에 적어도 하나 구비되며, 기판이 올려지는 안착부와, 상기 안착부의 내측에 형성되어 바닥면이 상기 안착부에 안착된 상기 기판의 하부면과 이격되도록 형성된 오목부를 구비하는 포켓; 을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 포켓 중에서 상기 회전축과 대응하는 영역에 위치하는 포켓은, 상기 기판에 균일한 열전달을 위해 상기 회전축과 대응하는 위치에서 돌출된 볼록부를 구비함을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치용 서셉터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 포켓의 바닥면과 상기 기판의 하부면 사이의 간격은, 상기 볼록부가 구비된 상기 포켓 영역이 상기 볼록부가 구비되지 않은 상기 포켓 영역 보다 더 좁은 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치용 서셉터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 볼록부는 상면이 평평하게 형성됨을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치용 서셉터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 볼록부의 측벽은 상기 포켓의 중심에서 멀어질수록 상기 기판의 하부면과 상기 포켓의 바닥면의 간격이 커지도록 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치용 서셉터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 안착부의 외측에는 상기 포켓에 배치된 기판의 분리이탈이 용이하도록 상기 안착부의 외측 테두리를 따라 일정 깊이로 함몰형성되는 환고리형 함몰부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치용 서셉터.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 회전체는 카본(carbon) 또는 탄화 규소(SiC)가 코팅된 그라파이트(graphite)로 이루어지는 회전구조물인 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치용 서셉터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 안착부는 상기 포켓의 밑면으로부터 돌기한 형상인 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치용 서셉터.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 안착부는 상기 포켓과 동일한 중심을 갖는 링 형상인 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치용 서셉터.
  9. 구동장치와 연결되는 회전축이 하부에 결합되며, 상기 회전축의 회전에 의하여 회전구동하는 회전체; 및
    상기 회전체의 상부면에 구비되며, 기판이 올려지는 안착부와, 상기 안착부의 내측에 형성되어 바닥면이 상기 안착부에 안착된 상기 기판의 하부면과 이격되도록 형성된 오목부를 구비하는 다수의 포켓; 을 포함하고,
    상기 다수의 포켓 중에서 상기 회전체의 하부에 상기 회전축이 구비되지 않은 영역에 위치하는 포켓은, 상기 포켓의 바닥면이 상기 안착부에 안착된 상기 기판의 하부면과 일정 간격 이격되도록 형성되고,
    상기 다수의 포켓 중에서 상기 회전체의 하부에 상기 회전축이 구비된 영역에 위치하는 포켓은, 상기 기판에 균일한 열전달을 위해 상기 회전축과 대응하는 위치에서 돌출된 볼록부를 구비함을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치용 서셉터.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 회전체의 하부에 상기 회전축이 구비된 영역에 위치하는 상기 포켓의 바닥면과 상기 기판의 하부면 사이의 간격은, 상기 볼록부가 구비된 상기 포켓 영역이 상기 볼록부가 구비되지 않은 상기 포켓 영역 보다 더 좁은 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치용 서셉터.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 볼록부는 상면이 평평하게 형성됨을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치용 서셉터.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 볼록부의 측벽은 상기 오목부의 중심에서 멀어질수록 상기 기판의 하부면과 상기 오목부의 바닥면의 간격이 커지도록 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치용 서셉터.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 안착부의 외측에는 상기 포켓에 배치된 기판의 분리이탈이 용이하도록 상기 안착부의 외측 테두리를 따라 일정 깊이로 함몰형성되는 환고리형 함몰부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치용 서셉터.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 회전체는 카본(carbon) 또는 탄화 규소(SiC)가 코팅된 그라파이트(graphite)로 이루어지는 회전구조물인 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치용 서셉터.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 안착부는 상기 포켓의 밑면으로부터 돌기한 형상인 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치용 서셉터.
  16. 제9항에 있어서,
    상기 안착부는 상기 포켓과 동일한 중심을 갖는 링 형상인 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치용 서셉터.
  17. 가스 유입구를 통해 반응가스를 유입하여 증착을 가능하게 하는 챔버;
    상기 챔버 내에 구비되고, 구동장치와 연결되는 회전축이 하부에 결합되며 상기 회전축의 회전에 의하여 회전구동하는 회전체 및 상기 회전체의 상부면에 적어도 하나 구비되며, 기판이 올려지는 안착부와, 상기 안착부의 내측에 형성되어 바닥면이 상기 안착부에 안착된 상기 기판의 하부면과 이격되도록 형성된 오목부를 구비하는 포켓을 구비하는 서셉터; 및
    상기 서셉터의 하부에 구비되어 상기 기판을 가열하는 가열수단; 을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 포켓 중에서 상기 회전축과 대응하는 영역에 위치하는 상기 포켓은, 상기 기판에 균일한 열전달을 위해 상기 회전축과 대응하는 위치에서 돌출된 볼록부를 구비하는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 포켓의 바닥면과 상기 기판의 하부면 사이의 간격은, 상기 볼록부가 구비된 상기 포켓 영역이 상기 볼록부가 구비되지 않은 상기 포켓 영역 보다 더 좁은 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 볼록부는 상면이 평평하게 형성됨을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 볼록부의 측벽은 상기 포켓의 중심에서 멀어질수록 상기 기판의 하부면과 상기 포켓의 바닥면의 간격이 커지도록 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  21. 제17항에 있어서,
    상기 안착부의 외측에는 상기 포켓에 배치된 기판의 분리이탈이 용이하도록 상기 안착부의 외측 테두리를 따라 일정 깊이로 함몰형성되는 환고리형 함몰부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  22. 제17항에 있어서,
    상기 회전체는 카본(carbon) 또는 탄화 규소(SiC)가 코팅된 그라파이트(graphite)로 이루어지는 회전구조물인 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  23. 제17항에 있어서,
    상기 안착부는 상기 포켓의 밑면으로부터 돌기한 형상인 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  24. 제17항에 있어서,
    상기 안착부는 상기 포켓과 동일한 중심을 갖는 링 형상인 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  25. 제17항에 있어서,
    상기 가열수단은 전기히터, 고주파유도, 적외선방사 및 레이저로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  26. 가스 유입구를 통해 반응가스를 유입하여 증착을 가능하게 하는 챔버;
    상기 챔버 내에 구비되고, 구동장치와 연결되는 회전축이 하부에 결합되며 상기 회전축의 회전에 의하여 회전구동하는 회전체 및 상기 회전체의 상부면에 구비되며, 기판이 올려지는 안착부와, 상기 안착부의 내측에 형성되어 바닥면이 상기 안착부에 안착된 상기 기판의 하부면과 이격되도록 형성된 오목부를 구비하는 다수의 포켓; 을 구비하는 서셉터; 및
    상기 서셉터의 하부에 구비되어 상기 기판을 가열하는 가열수단; 을 포함하고,
    상기 회전체의 하부에 상기 회전축이 구비되지 않은 영역에 위치하는 상기 포켓은, 상기 포켓의 바닥면이 상기 안착부에 안착된 상기 기판의 하부면과 일정 간격 이격되도록 형성되고, 상기 회전체의 하부에 상기 회전축이 구비된 영역에 위치하는 상기 포켓은, 상기 기판에 균일한 열전달을 위해 상기 회전축과 대응하는 위치에서 돌출된 볼록부를 구비하는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 회전체의 하부에 상기 회전축이 구비된 영역에 위치하는 상기 포켓의 바닥면과 상기 기판의 하부면 사이의 간격은, 상기 볼록부가 구비된 상기 포켓 영역이 상기 볼록부가 구비되지 않은 상기 포켓 영역 보다 더 좁은 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  28. 제26항에 있어서,
    상기 볼록부는 상면이 평평하게 형성됨을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 볼록부의 측벽은 상기 오목부의 중심에서 멀어질수록 상기 기판의 하부면과 상기 오목부의 바닥면의 간격이 커지도록 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  30. 제26항에 있어서,
    상기 안착부의 외측에는 상기 포켓에 배치된 기판의 분리이탈이 용이하도록 상기 안착부의 외측 테두리를 따라 일정 깊이로 함몰형성되는 환고리형 함몰부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  31. 제26항에 있어서,
    상기 회전체는 카본(carbon) 또는 탄화 규소(SiC)가 코팅된 그라파이트(graphite)로 이루어지는 회전구조물인 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  32. 제26항에 있어서,
    상기 안착부는 상기 포켓의 밑면으로부터 돌기한 형상인 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  33. 제26항에 있어서,
    상기 안착부는 상기 포켓과 동일한 중심을 갖는 링 형상인 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  34. 제26항에 있어서,
    상기 가열수단은 전기히터, 고주파유도, 적외선방사 및 레이저로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
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