(57)【要約】      （修正有）【課題】発光ダイオードの製造において、従来の２インチから現在の４インチまで発展した。そこでウエハサセプタに様々なサイズのウエハサポートゾーンを設けることにより、ウエハサセプタの使用空間をより有効に利用できる有機金属化学気相堆積装置を提供する。【解決手段】本装置は、反応室、回転スタンド、ウエハサセプタ２３２、ヒーター、シャワーヘッドを含む。ウエハサセプタ２３２は、回転スタンドに設けられ、回転スタンドにより連動して回転する。ウエハサセプタ２３２は、その一表面に設けられる、少なくとも二つの異なる直径を有する複数のサポートゾーン２３４，２３６を含み、これらのサポートゾーンが複数のウエハに対応して前記ウエハを積込むことができる。【選択図】図５
2011233865.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部を有する反応室と、
前記反応室に設けられる回転スタンドと、
前記回転スタンドに設けられ、前記回転スタンドにより連動して回転し、少なくとも二つの異なる直径を有し、その一表面に設けられて、複数のウエハを積込むことに適用されて、前記ウエハに対応する複数のサポートゾーンを含むウエハサセプタと、
前記回転スタンド内で、前記ウエハサセプタの下に設けられるヒーターと、
前記ウエハサセプタの前記表面に向かって反応気体を放出するように、前記反応室の前記開口部を覆うシャワーヘッドと、
を含む有機金属化学気相堆積（ＭＯＣＶＤ）装置。
【請求項２】
前記サポートゾーンは、複数の直径２インチのサポートゾーン、及び複数の直径４インチのサポートゾーンを含む請求項１に記載の有機金属化学気相堆積装置。
【請求項３】
前記サポートゾーンは、直径が同じである複数の第１のサポートゾーン、及び直径が同じである少なくとも一つの第２のサポートゾーンを含み、前記第１のサポートゾーンの直径が前記少なくとも一つの第２のサポートゾーンの直径より大きい請求項１に記載の有機金属化学気相堆積装置。
【請求項４】
前記第１のサポートゾーンの深さは、前記少なくとも一つの第２のサポートゾーンの深さにより大きい請求項３に記載の有機金属化学気相堆積装置。
【請求項５】
前記第１のサポートゾーンの深さは、前記少なくとも一つの第２のサポートゾーンの深さに等しい請求項３に記載の有機金属化学気相堆積装置。
【請求項６】
前記サポートゾーンの深さは、積込む前記ウエハの厚みより小さい請求項１に記載の有機金属化学気相堆積装置。
【請求項７】
前記サポートゾーンの深さは、積込む前記ウエハの厚みに等しい請求項１に記載の有機金属化学気相堆積装置。
【請求項８】
前記サポートゾーンの形状は、積込む前記ウエハの形状と同じである請求項１に記載の有機金属化学気相堆積装置。
【請求項９】
前記サポートゾーンの直径は、積込む前記ウエハの直径より大きい又は等しい請求項１に記載の有機金属化学気相堆積装置。
【請求項１０】
前記ヒーターは、前記回転スタンドにより連動して回転しない請求項１に記載の有機金属化学気相堆積装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学気相堆積（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ＣＶＤ）装置に関し、特に、有機金属化学気相堆積（Ｍｅｔａｌ−Ｏｒｇａｎｉｃ  ＣＶＤ；ＭＯＣＶＤ）装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）の製造プロセスにおいて、発光ダイオードにおける半導体材料層の品質は発光ダイオードの発光品質にかかわっているので、各半導体材料層のエピタクシー工程は、非常に重要なステップである。発光ダイオードのエピタクシー工程において、一般にウエハサセプタ（Ｗａｆｅｒ  Ｓｕｓｃｅｐｔｏｒ）を利用してウエハを積込む必要がある。
【０００３】
一般的に、現在のウエハサセプタ技術において、すべてサイズが単一のウエハだけを積込める単一のウエハサセプタである。現在の発光ダイオードエピタクシープロセスについて、ウエハサセプタのすべては２インチウエハサポートゾーンで全体に分布するように設計される。その内、これらのウエハサポートゾーンはサイズが小さいので、緊密に並べるように設けることができ、更に高いウエハサセプタ利用効率が得られる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
製造プロセス技術の進歩に伴い、採用するウエハのサイズも徐々に増加してきた。例として、発光ダイオードの製造において、青光エピタクシー基板は、従来の２インチから現在の４インチまで発展した。基板サイズの増加は、一般的に後の結晶粒子製造プロセスのコストを下げることを目的とする。しかし、元の反応室のサイズに制限されるために、ウエハサセプタのサイズを拡大することができない。この場合に、４インチウエハを積込むように、ウエハサセプタのサポートゾーンを新しく計画し調整すると、設置できる４インチウエハサポートゾーン数は大幅に７つまで縮減する。
【０００５】
図１は、従来のウエハサセプタにおける二種類のサイズのウエハサポートゾーンを示すレイアウト略図である。当該ウエハサセプタ１００において、２インチウエハを積込むように設計する場合に、ウエハサセプタ１００の表面１０２に３１個の２インチウエハサポートゾーン１０４を設けてよく、例えば図１に示す点線円である。当該設計において、サイズが小さいウエハサポートゾーン１０４を緊密に並べることができる。一方、４インチウエハを積込むようにウエハサセプタ１００を設計する場合に、ウエハのサイズによる影響に制限されて、ウエハサセプタ１００の表面１０２に４インチウエハサポートゾーン１０６を７つだけ設計でき、例えば図１に示す実線円である。
【０００６】
図１から分かるように、４インチウエハサポートゾーン１０６を設ける場合に、ウエハサセプタ１００の表面１０２の面積の利用率は、２インチウエハサポートゾーン１０４を設ける場合より顕著的に低い。このように、サイズが同じである有機金属化学気相堆積（Ｍｅｔａｌ−Ｏｒｇａｎｉｃ  ＣＶＤ；ＭＯＣＶＤ）装置の反応室において、サイズが大きいウエハを採用することは、後の結晶粒子製造プロセスのコストを節約できるが、前段階のエピタクシープロセスにおいて、ユニット産出数量の増加が実現できないだけではなく、かえってユニットの産出数量を下げたため、製造プロセスコストを更に高めることもある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そのため、本発明の一態様は、ウエハサセプタに様々なサイズのウエハサポートゾーンを設けることにより、ウエハサセプタの使用空間をより有効に利用できる有機金属化学気相堆積装置を提供する。
【０００８】
本発明のまた他の態様は、ウエハサセプタを高いサポート空間を有するように設計することにより、ユニットの生産率を大幅に高め、生産能力を向上することができる有機金属化学気相堆積装置を提供する。
【０００９】
本発明の又一つの態様は、ウエハサセプタの空間利用率とサイズが大きいウエハの採用との両方を配慮したため、生産コストを減少できる有機金属化学気相堆積装置を提供する。
【００１０】
本発明の前記目的によれば、有機金属化学気相堆積装置を提供する。当該有機金属化学気相堆積装置は、反応室、回転スタンド、ウエハサセプタ、ヒーター、シャワーヘッド（Ｓｈｏｗｅｒ  Ｈｅａｄ）を含む。反応室は、開口部を有する。回転スタンドは、反応室に設けられる。ウエハサセプタは、回転スタンドに設けられ、回転スタンドにより連動して回転する。その内、ウエハサセプタは、その一表面に設けられる、少なくとも二つの異なる直径を有する複数のサポートゾーンを含み、これらのサポートゾーンが複数のウエハに対応して、前記ウエハを積込むことに適用する。ヒーターは、回転スタンド内で、ウエハサセプタの下に設けられる。シャワーヘッドは、ウエハサセプタの表面に向かって反応気体を放出するように、反応室の開口部を覆う。
【００１１】
本発明の一実施例によれば、前記サポートゾーンは、直径が同じな複数の第１のサポートゾーン、及び直径が同じな複数の第２のサポートゾーンを含み、第１のサポートゾーンの直径が第２のサポートゾーンの直径より大きい。
【００１２】
本発明のまた他の実施例によれば、前記第１のサポートゾーンの深さは、第２のサポートゾーンの深さより大きい。
【００１３】
本発明の又一つの実施例によれば、前記第１のサポートゾーンの深さは、第２のサポートゾーンの深さに等しい。
【００１４】
本発明の更に一つの実施例によれば、前記サポートゾーンの深さは、積込むウエハの厚みより小さい。
【００１５】
ウエハサセプタに少なくとも二種類のサイズのウエハサポートゾーンを設けることにより、ウエハサセプタの使用空間をより有効に利用できるので、ウエハサセプタの空間利用率とサイズが大きいウエハの採用の両方を配慮できるだけではなく、ユニットの生産率を高め、生産コストを減少する目的も実現できる。
【００１６】
下記図面の説明は、本発明の前記又は他の目的、特徴、長所、実施例をより分りやくするためのものである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】従来のウエハサセプタにおける二種類のサイズのウエハサポートゾーンを示すレイアウト略図である。
【図２】本発明の一実施形態による有機金属化学気相堆積装置を示す略図である。
【図３】本発明の一実施形態によるウエハサセプタを示す上面図である。
【図４】本発明の一実施形態によるウエハサセプタを示す断面図である。
【図５】本発明のまた他の実施形態によるウエハサセプタを示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図２は、本発明の一実施形態による有機金属化学気相堆積装置を示す略図である。本実施形態において、有機金属化学気相堆積装置２００は発光ダイオードの半導体材料層のエピタクシー作業を行うことに適用する。有機金属化学気相堆積装置２００は、例えば、反応室２０２、回転スタンド２０４、ウエハサセプタ２０６、ヒーター２１８、シャワーヘッド２２０を含んでよい。
【００１９】
有機金属化学気相堆積装置２００において、反応室２０２は、一般的に開口部２２６を有し、複数のウエハを開口部２２６を介してウエハサセプタ２０６に載せる。また、製造プロセスの需要によって、反応室２０２は常に選択的に少なくとも一つの排気口２２２を含んでよい。排気口２２２は、例えば、反応室２０２の下部に設けられ、製造プロセスで発生した廃ガスを反応室２０２から排出する。一般的に、発光ダイオード等のユニットのエピタクシー作業は、反応室２０２で行われる。
【００２０】
回転スタンド２０４は、反応室２０２内に設けられる。製造プロセスの需要によって、回転スタンド２０４は反応室２０２内でその場で自転してよく、更にその上に載せられたウエハ２１０と２１４を連動して回転させる。回転スタンド２０４の構造は、例えば中空柱体又は支持構造であってよい。
【００２１】
ウエハサセプタ２０６は、複数のウエハ２１０と２１４をサポートして積込むためのものであり、これらのウエハ２１０と２１４を運送して処理を行う。ウエハサセプタ２０６は、回転スタンド２０４に支持されるように回転スタンド２０４に設けられる。ウエハサセプタ２０６は、挟み固定のような方式で、回転スタンド２０４に固定されてよい。回転スタンド２０４が回転すると、その上に固定されたウエハサセプタ２０６は連動して回転し、更にウエハサセプタ２０６に載せられたウエハ２１０と２１４が連動して回転する。
【００２２】
有機金属化学気相堆積装置２００においてエピタクシープロセスを行う場合に、一定の反応室２０２内で化学反応により発生したエピタクシー生成物は、全面的にウエハサセプタ２０６の表面に堆積する。それで、ウエハ間の隙間に堆積したエピタクシー層は、後の製造プロセスを行うことができないので、無駄な浪費を引き起こしてしまう。そこで、同じ反応室空間で処理できるユニット数が多ければ、ユニットの製造コストを下げることができる。これによって、ウエハサセプタ２０６の設計はユニットの産出数量に影響を与えることが了解できる。
【００２３】
図３と図４を同時に参照すれば、図３は、本発明の一実施形態によるウエハサセプタを示す上面図であり、図４は、図３のウエハサセプタを示す断面図である。本実施形態において、ウエハサセプタ２０６の表面２０８に複数のサポートゾーン２１２と２１６が設けられた。その内、これらのサポートゾーン２１２と２１６は、ウエハサセプタ２０６の表面２０８における窪み領域に凹んで設けられた。このように、ウエハサセプタ２０６は反応室２０２内でウエハ２１０と２１４を確実にサポートして製造プロセスを行う。
【００２４】
図３に示す実施例から分かるように、これらのサポートゾーン２１２と２１６のすべては円形である。そして、この実施例において、ウエハサセプタ２０６は、二種類の異なる直径のサポートゾーン２１２と２１６を含む。その内、サポートゾーン２１２のすべては直径が同じであり、サポートゾーン２１６の直径が同じであり、サポートゾーン２１２の直径がサポートゾーン２１６より大きい。一例において、例えば発光ダイオードの製造プロセスにおいて、サポートゾーン２１２の直径が例えば４インチであってよく、サポートゾーン２１６の直径が例えば２インチであってよい。
【００２５】
本実施形態において、まず、ウエハサセプタ２０６の表面２０８に大きいサイズのサポートゾーン２１２を設けてから、ウエハサセプタ２０６の表面２０８の空き領域に小さいサイズのサポートゾーン２１６を設けてよい。このように、ウエハサセプタ２０６の表面２０８の利用率を向上するだけではなく、更にユニットの生産率を高めることができる。
【００２６】
注目すべき点について、本実施形態のウエハサセプタ２０６は、二種類の異なる直径のサポートゾーン２１２と２１６を含むが、その他の実施形態において、ウエハサセプタが二種類以上の異なる直径のサポートゾーンを含んでよい。
【００２７】
図２を再び参照すれば、ウエハサセプタ２０６において、異なる直径のサポートゾーン２１２と２１６は、異なるサイズのウエハ２１０と２１４に対応して、前記ウエハを積込むことに適用する。サポートゾーン２１２と２１６の直径は、積込むウエハ２１０と２１４の直径より大きい又は等しくてよい。これらのサポートゾーン２１２と２１６の形状は、積込むウエハ２１０と２１４の形状と同じであってよい。また他の実施例において、サポートゾーン２１２と２１６の形状は、積込むウエハ２１０と２１４の形状と異なってよい。
【００２８】
図２と図４を参照すれば、一実施例において、サポートゾーン２１２と２１６の深さ２２８と２３０は、積込むウエハ２１０と２１４の厚みより小さい又は等しいことが好ましい。そこで、ウエハ２１０と２１４を別々にウエハサセプタ２０６のサポートゾーン２１２と２１６に積込む場合に、ウエハ２１０と２１４の表面がウエハサセプタ２０６の表面２０８と同じような高さ、或はウエハサセプタ２０６の表面２０８より高いようにすることができる。そこで、ウエハサセプタ２０６に載せられたウエハ２１０と２１４に対してエピタクシー等のような堆積ステップを行う場合に、堆積された材料はウエハサセプタ２０６に凹んで設けられたサポートゾーン２１２と２１６の側壁を覆うことを避け、更にサポートゾーン２１２と２１６の側壁における堆積物が後の製造プロセスに影響を与えることをなくす。
【００２９】
サイズが異なるウエハが異なる厚みを有するので、各ウエハの厚みと合わせるために、ウエハサセプタ２０６のサポートゾーン２１２と２１６を異なる深さに設計してよい。一般的に言えば、大きいサイズのウエハ２１０の厚みは、小さいサイズのウエハ２１４の厚みより小さい。そこで、図４に示すように、一実施例において、大きいサイズのウエハ２１０を積込むサポートゾーン２１２の深さ２２８は、小さいサイズのウエハ２１４を積込むサポートゾーン２１６の深さ２３０より大きい。しかし、また他の実施例において、大きいサイズのウエハを積込むサポートゾーンの深さを、小さいサイズのウエハを積込むサポートゾーンの深さと相当するように設計してもよい。
【００３０】
図２を再び参照すれば、ヒーター２１８は、回転スタンド２０４内で、ウエハサセプタ２０６の下に設けられ、ウエハサセプタ２０６に載せられたウエハ２１０と２１４に対して加熱処理を行う。ヒーター２１８の動作は、回転スタンド２０４とは独立であることが好ましく、ヒーター２１８を回転スタンド２０４の回転により回転させない。回転スタンド２０４の回転によりウエハサセプタ２０６を連動して回転させることで、ウエハサセプタ２０６に載せられたウエハ２１０と２１４を均一に加熱し、それによって、形成されたユニットの特性が更に類似する。
【００３１】
シャワーヘッド２２０は、反応室２０２の開口部２２６を覆うように反応室２０２に設けられる。シャワーヘッド２２０の下表面に、ウエハサセプタ２０６に載せられたウエハ２１０と２１４と対向する複数の噴気孔２２１を有する。このように、シャワーヘッド２２０に入った反応気体２２４は、噴気孔２２１を通して、ウエハサセプタ２０６の表面２０８に向かってウエハ２１０と２１４に放出される。これにより、ウエハ２１０と２１４の上でエピタクシー等のような堆積ステップを行ってよい。
【００３２】
図５は、本発明のまた他の実施形態によるウエハサセプタを示す上面図である。この実施形態において、まず、ウエハサセプタ２３２の表面２３８に、７つの大きいサイズのウエハサポートゾーン２３４を設けてから、これらの大きいサイズのサポートゾーン２３４の外囲に６つの小さいサイズのウエハサポートゾーン２３６を設けてよい。
【００３３】
図１に示すウエハサセプタ１００、図３に示すウエハサセプタ２０６、図５に示すウエハサセプタ２３２はそれぞれ直径３８０ｍｍのサセプタであることを例とする。このような直径サイズでは、従来のウエハサセプタ１００の設計で、３１枚の２インチウエハを積込めた。現行の反応室において、ウエハサセプタ１００で３１枚の２インチウエハを積込む場合に、シングルのエピタクシー工程により生産できた小さいサイズの発光ダイオードチップ（サイズ１０×２３ｍｉｌ２）の数が４３３３１８粒であり、又はミドルサイズの発光ダイオードチップ（サイズ２０×４０ｍｉｌ２）の数が１２５６７４粒である。ウエハサセプタ１００で７枚の４インチウエハを積込む場合に、シングルのエピタクシー工程により生産できた小さいサイズの発光ダイオードチップ（サイズ１０×２３ｍｉｌ２）の数が３９１３９１粒であり、又はミドルサイズの発光ダイオードチップ（サイズ２０×４０ｍｉｌ２）の数が１１３５０５粒である。３１枚の２インチウエハから７枚の４インチウエハに調整した後で、小さいサイズの発光ダイオードチップの産出量が約１０．７２％減少し、ミドルサイズの発光ダイオードチップの産出量が約１０．７１％減少した。
【００３４】
また、図３のウエハサセプタ２０６を使用する場合に、シングルのエピタクシー工程により生産できた小さいサイズの発光ダイオードチップ（サイズ１０×２３ｍｉｌ２）の数が４０５３６８粒であり、又はミドルサイズの発光ダイオードチップ（サイズ２０×４０ｍｉｌ２）の数が１１７５６０粒である。３１枚の２インチウエハサセプタに対して、小さいサイズの発光ダイオードチップの産出量が約６．８９％減少し、ミドルサイズの発光ダイオードチップの産出量が約６．９％減少した。しかし、７枚の４インチウエハサセプタに対して、小さいサイズの発光ダイオードチップの産出量が約３．５７％向上し、ミドルサイズの発光ダイオードチップの産出量が約３．５７％向上した。
【００３５】
また、図５のウエハサセプタ２３２を使用する場合に、シングルのエピタクシー工程により生産できた小さいサイズの発光ダイオードチップ（サイズ１０×２３ｍｉｌ２）の数が４７５２５９粒であり、又はミドルサイズの発光ダイオードチップ（サイズ２０×４０ｍｉｌ２）の数が１３７８２９粒である。３１枚の２インチウエハサセプタに対して、小さいサイズの発光ダイオードチップの産出量が約９．６８％増加し、ミドルサイズの発光ダイオードチップの産出量が約９．６７％増加した。そして、７枚の４インチウエハサセプタに対して、小さいサイズの発光ダイオードチップの産出量が更に約２１．４３％増加し、ミドルサイズの発光ダイオードチップの産出量が約２１．４３％増加した。
【００３６】
前記説明から分かるように、同一なサセプタサイズで、サイズが様々であるサポートゾーン設計によって、確かに大きいサイズのウエハの採用及びサセプタ使用空間の利用率の両方を配慮できる。そこで、前記実施形態にかかるサイズが様々であるサポートゾーンを有するサセプタを採用すれば、生産率を有効に向上でき、量産優勢を充分に持たせる。
【００３７】
前記実施形態から分かるように、本発明の長所の一つは、有機金属化学気相堆積装置のウエハサセプタに様々なサイズのウエハサポートゾーンが設けられるので、ウエハサセプタの使用空間をより有効に利用できることにある。
【００３８】
前記実施形態から分かるように、本発明のまた他の長所は、有機金属化学気相堆積装置のウエハサセプタが高いサポート空間を有するように設計されるので、ユニットの生産率を大幅に高め、更に生産能力を向上できることにある。
【００３９】
前記実施形態から分かるように、本発明の又一つの長所は、有機金属化学気相堆積装置がウエハサセプタの空間利用率とサイズが大きいウエハの採用との両方を配慮できるので、生産コストを有効に減少できることにある。
【００４０】
本発明では好適な実施例を前述の通り開示したが、これは本発明を限定するものではなく、当業者であれば、本発明の精神と範囲から逸脱しない限り、多様の変動や修正を加えることができ、従って、本発明の保護範囲は、後の特許請求の範囲の記載によって限定される。
【符号の説明】
【００４１】
１００  ウエハサセプタ１０４  ウエハサポートゾーン２００  有機金属化学気相堆積装置２０４  回転スタンド２０８  表面２１２  サポートゾーン２１６  サポートゾーン２２０  シャワーヘッド２２２  排気口２２６  開口部２３０  深さ２３４  サポートゾーン２３８  表面１０２  表面１０６  ウエハサポートゾーン２０２  反応室２０６  ウエハサセプタ２１０  ウエハ２１４  ウエハ２１８  ヒーター２２１  噴気孔２２４  反応気体２２８  深さ２３２  ウエハサセプタ２３６  サポートゾーン
【図１】
2011233865.tif 000003
【図２】
2011233865.tif 000004
【図３】
2011233865.tif 000005
【図４】
2011233865.tif 000006
【図５】
2011233865.tif 000007