(57)【要約】本発明によれば、化学気相蒸着装置及びこれを用いた発光素子の製造方法が提供される。本発明の実施例による化学気相蒸着装置は、ウエハが装着される少なくとも一つのポケットが形成されたサセプタを備えるチャンバー本体と、上記チャンバー本体に開閉可能に備えられ、上記サセプタとの間に反応空間を形成するチャンバーカバーと、上記サセプタ上に反応ガスが流れるように上記反応空間に上記反応ガスを供給する反応ガス供給部と、上記サセプタと上記チャンバーカバーの間で上記チャンバーカバーの表面に沿って非反応ガスが流れるように上記反応空間に上記非反応ガスを供給して上記反応ガスの上記チャンバーカバーの表面との接触を遮断する非反応ガス供給部と、を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハが装着される少なくとも一つのポケットが形成されたサセプタを備えるチャンバー本体と、
前記チャンバー本体に開閉可能に備えられ、前記サセプタとの間に反応空間を形成するチャンバーカバーと、
前記サセプタ上に反応ガスが流れるように前記反応空間に前記反応ガスを供給する反応ガス供給部と、
前記サセプタと前記チャンバーカバーの間で前記チャンバーカバーの表面に沿って非反応ガスが流れるように前記反応空間に前記非反応ガスを供給して前記反応ガスの前記チャンバーカバーの表面との接触を遮断する非反応ガス供給部と、
を含むことを特徴とする化学気相蒸着装置。
【請求項２】
前記非反応ガス供給部は前記チャンバーカバーに備えられて外部から前記非反応ガスを導入する非反応ガス導入通路と、前記導入された非反応ガスを前記反応空間に噴射する非反応ガス噴射ホールを含むことを特徴とする請求項１に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項３】
前記非反応ガス噴射ホールは前記反応空間に露出する前記チャンバーカバーの下部面に複数個が分散されて配置されることを特徴とする請求項２に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項４】
前記チャンバーカバーは下部側に前記サセプタと対向し前記反応空間に露出するカバー部材を備えることを特徴とする請求項２に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項５】
前記カバー部材は前記チャンバーカバーに着脱可能に備えられることを特徴とする請求項４に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項６】
前記非反応ガス噴射ホールは前記反応空間に露出する前記カバー部材に複数個が分散されて配置されることを特徴とする請求項４に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項７】
前記非反応ガス導入通路は前記カバー部材を貫通して前記サセプタに向かって伸び、前記非反応ガス噴射ホールは前記反応空間内に露出した前記非反応ガス導入通路の周りに沿って形成されて放射方向に前記非反応ガスを噴射することを特徴とする請求項４に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項８】
前記非反応ガス導入通路と前記非反応ガス噴射ホールを連結する連結部をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項９】
前記連結部はその下端部が前記カバー部材を基準として前記サセプタに向かって前記反応空間をなす前記カバー部材と前記サセプタの間の距離の５％ないし５０％の間に位置することを特徴とする請求項８に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項１０】
前記連結部は前記非反応ガス導入通路の長さ方向に沿って上下に互いに離隔して多層構造で配置されることを特徴とする請求項８に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項１１】
前記連結部は前記反応空間内で前記非反応ガス導入通路の長さ方向に沿って上下に互いに離隔して多層構造で配置される複数のプレート部材を含むことを特徴とする請求項１０に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項１２】
前記複数のプレート部材は前記非反応ガス導入通路を中心にそれぞれ相違したサイズの半径を有する複数の同心円状に備えられ、上部から下部に向かって半径のサイズが小さくなる構造をなすことを特徴とする請求項１１に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項１３】
前記複数のプレート部材は前記非反応ガス導入通路に挿入固定されるか又は前記非反応ガス導入通路と一体をなすことを特徴とする請求項１１又は１２に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項１４】
前記非反応ガス噴射ホールは前記反応ガス供給部から供給される前記反応ガスの流れ方向に対応して前記反応ガスの流れ方向に沿って傾斜して備えられることを特徴とする請求項２ないし６のいずれか一項に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項１５】
前記非反応ガス供給部は前記非反応ガス噴射ホールから放射方向又は逆放射方向に前記非反応ガスを前記反応空間に噴射することを特徴とする請求項２ないし６のいずれか一項に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項１６】
前記非反応ガス供給部は前記チャンバーカバー内に備えられる非反応ガス貯蔵室をさらに含むことを特徴とする請求項２ないし７のいずれか一項に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項１７】
前記非反応ガス噴射ホールは前記非反応ガス導入通路を介して前記非反応ガス貯蔵室と連通し、前記非反応ガス貯蔵室に収容される前記非反応ガスを前記反応空間に噴射することを特徴とする請求項１６に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項１８】
前記非反応ガス噴射ホールは円形又はスリット構造を有することを特徴とする請求項１７に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項１９】
前記非反応ガス噴射ホールは前記チャンバーカバーの中心を基準として相違したサイズの半径を有する複数の同心円に沿って複数個が互いに離隔して配列され、各同心円の円周に沿って備えられる非反応ガス噴射ホールは該当同心円の円弧状に形成されることを特徴とする請求項１８に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項２０】
前記非反応ガス噴射ホールは各同心円の円周に沿って備えられる複数の非反応ガス噴射ホールとこれに隣接する同心円の円周に沿って備えられる他の複数の非反応ガス噴射ホールが互いにずれるように配置されることを特徴とする請求項１９に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項２１】
前記チャンバーカバーの中心から奇数番目の同心円にそれぞれ備えられる非反応ガス噴射ホール間の距離と、偶数番目の同心円にそれぞれ備えられる非反応ガス噴射ホール間の距離は同一であることを特徴とする請求項１９又は２０に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項２２】
前記非反応ガス噴射ホールは前記反応ガスの流れ方向に沿って前記非反応ガス導入通路から折れ曲がって備えられることを特徴とする請求項１７に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項２３】
前記チャンバーカバーは前記反応空間に露出する下面に複数の段差部が前記チャンバーカバーの中心に対して放射状に同心円をなして備えられることを特徴とする請求項１７に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項２４】
前記段差部は、
前記反応空間に前記非反応ガスを噴射するように前記非反応ガス噴射ホールが露出する垂直面と、前記反応ガスの流れ方向に沿って隣接する他の段差部の垂直面に向かって下向き傾斜して備えられる傾斜面を含むことを特徴とする請求項２３に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項２５】
前記段差部は、
前記反応空間に前記非反応ガスを噴射するように前記非反応ガス噴射ホールが露出する垂直面と、前記反応ガスの流れ方向に沿って隣接する他の段差部の垂直面まで伸びる平面を含むことを特徴とする請求項２３に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項２６】
前記反応ガス供給部は、
前記チャンバー本体の側端部の周りに沿って備えられて外部から導入される前記反応ガスを貯蔵する少なくとも一つの反応ガス貯蔵室と、前記反応ガス貯蔵室と前記反応空間を連通し前記反応ガス貯蔵室に貯蔵された前記反応ガスを前記反応空間に噴射する反応ガス噴射ホールを含むことを特徴とする請求項１に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項２７】
前記反応ガス貯蔵室内に少なくとも一つ備えられて前記反応ガス貯蔵室を複数の領域に区分する分離膜をさらに含むことを特徴とする請求項２６に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項２８】
前記反応ガス供給部は、
前記サセプタの中心軸内に少なくとも一つ備えられて外部から前記反応ガスを導入する反応ガス導入通路と、前記サセプタの中心から外周側に向かう放射状のガスの流れを形成するように前記反応ガス導入通路を通じて流入した前記反応ガスを前記反応空間に噴射する反応ガス噴射ホールを含むことを特徴とする請求項１に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項２９】
前記反応ガス供給部は、
前記チャンバーカバーの中心を貫通して前記サセプタに向かって伸びるように備えられて外部から前記反応ガスを導入する反応ガス導入通路と、前記チャンバーカバーの中心から外周側に向かう放射状のガスの流れを形成するように前記反応ガス導入通路の周りに沿って備えられて前記反応ガスを前記反応空間に噴射する反応ガス噴射ホールを含むことを特徴とする請求項１に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項３０】
前記非反応ガス供給部は、
前記チャンバーカバーを貫通して備えられ、前記反応ガス導入通路を内部に収容して前記反応ガス導入通路との間の空間を通じて前記非反応ガスを導入する非反応ガス導入通路と、
前記非反応ガス導入通路の周りに沿って形成されて放射状に前記非反応ガスを前記反応空間に噴射する非反応ガス噴射ホールと、を含み、
前記非反応ガス噴射ホールは前記チャンバーカバーと前記反応ガス噴射ホールの間に配置されることを特徴とする請求項２９に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項３１】
前記反応ガス導入通路は前記非反応ガス導入通路よりも前記サセプタに向かってさらに長く伸び、前記反応ガス噴射ホールは前記非反応ガス導入通路の下端部から前記反応空間に向かって露出することを特徴とする請求項３０に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項３２】
前記非反応ガス噴射ホールは複数個が前記非反応ガス導入通路の周りに沿って配列をなし、前記反応ガス噴射ホールは前記反応ガス導入通路の周りに沿って配列をなし、前記非反応ガス噴射ホールの配列と前記反応ガス噴射ホールの配列は並ぶか又はジグザグにずれるように配置されることを特徴とする請求項３０又は３１に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項３３】
前記チャンバーカバー内に備えられる冷媒貯蔵室をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項３４】
チャンバー本体内に備えられるサセプタ上のポケットに薄膜成長のためのウエハを装着させた後に前記チャンバー本体をチャンバーカバーで覆って気密を維持させる段階と、
前記チャンバーカバーに備えられる非反応ガス供給部を通じて外部から導入される非反応ガスを前記チャンバーカバーと前記サセプタの間で形成される反応空間に噴射する段階と、
前記チャンバー本体に備えられる反応ガス供給部から反応ガスを前記反応空間に噴射して前記ウエハの表面に薄膜を成長させる段階と、
前記チャンバー本体を開放して薄膜成長が完了した前記ウエハを交替する段階と、
を含むことを特徴とする発光素子の製造方法。
【請求項３５】
前記非反応ガスを噴射する段階は前記反応ガスを噴射する段階より先に行われるか又は同時に行われることを特徴とする請求項３４に記載の発光素子の製造方法。
【請求項３６】
前記反応ガスを噴射する段階は前記サセプタ上に前記反応ガスが流れるように前記反応空間に前記反応ガスを供給し、
前記非反応ガスを噴射する段階は前記チャンバーカバーの表面に沿って前記非反応ガスが流れるように前記反応空間に前記非反応ガスを供給して前記反応ガスの前記チャンバーカバーの表面との接触を遮断することを特徴とする請求項３４に記載の発光素子の製造方法。
【請求項３７】
前記非反応ガスを噴射する段階は前記反応ガス供給部から供給される前記反応ガスの流れ方向に対応して前記反応ガスの流れ方向に沿って前記非反応ガスを供給することを特徴とする請求項３４に記載の発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学気相蒸着装置及びこれを用いた発光素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、多様な産業分野で半導体素子の微細化と高効率、高出力ＬＥＤの開発などの要求の増大に応じて、品質や性能の低下なしに大量に生産できる化学気相蒸着（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ＣＶＤ）装置が求められている。
【０００３】
一般に、化学気相蒸着とは、反応チャンバーの内部に供給された反応ガスが加熱されたウエハの上部の表面で化学反応を起こしてエピタキシャル薄膜を成長させることをいう。
【０００４】
しかしながら、このような反応ガスは、蒸着対象物であるウエハの表面のみならず、反応チャンバーの上側の内部面でも化学反応を起こし、寄生蒸着によるダミーコーティング（ｄｕｍｍｙ  ｃｏａｔｉｎｇ）がチャンバーの内部面に蒸着される。このようなダミーコーティング等の蒸着物は、進行中の工程に変化を起こすか又は厚くなるにつれて脱落してパーティクルとして作用するため、収率が低下する原因となる。これを防止するために、周期的に蒸着物を除去すべきであるが、このような一連の作業は、生産性を低下させる問題点を有している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、当技術分野では、反応チャンバーの上部に位置する天井のような不要な部分に蒸着物が蒸着することを防止できる化学気相蒸着装置及びこれを用いた発光素子の製造方法が求められている。
【０００６】
また、反応チャンバー内での反応ガスの熱対流の発生を最小化してエピタキシャル薄膜の成長時に結晶性を向上させる化学気相蒸着装置及びこれを用いた発光素子の製造方法が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施例による化学気相蒸着装置は、ウエハが装着される少なくとも一つのポケットが形成されたサセプタを備えるチャンバー本体と、上記チャンバー本体に開閉可能に備えられ、上記サセプタとの間に反応空間を形成するチャンバーカバーと、上記サセプタ上に反応ガスが流れるように上記反応空間に上記反応ガスを供給する反応ガス供給部と、上記サセプタと上記チャンバーカバーの間で上記チャンバーカバーの表面に沿って非反応ガスが流れるように上記反応空間に上記非反応ガスを供給して上記反応ガスの上記チャンバーカバーの表面との接触を遮断する非反応ガス供給部と、を含む。
【０００８】
また、上記非反応ガス供給部は上記チャンバーカバーに備えられて外部から上記非反応ガスを導入する非反応ガス導入通路と、上記導入された非反応ガスを上記反応空間に噴射する非反応ガス噴射ホールと、を含むことができる。
【０００９】
また、上記非反応ガス噴射ホールは上記反応空間に露出する上記チャンバーカバーの下部面に複数個分散されて配置できる。
【００１０】
また、上記チャンバーカバーは下部側に上記サセプタと対向し上記反応空間に露出するカバー部材を備えることができる。
【００１１】
また、上記カバー部材は上記チャンバーカバーに着脱可能に備えられることができる。
【００１２】
また、上記非反応ガス噴射ホールは上記反応空間に露出する上記カバー部材に複数個分散されて配置できる。
【００１３】
また、上記非反応ガス導入通路は上記カバー部材を貫通して上記サセプタに向かって伸び、上記非反応ガス噴射ホールは上記反応空間内に露出した上記非反応ガス導入通路の周りに沿って形成されて放射方向に上記非反応ガスを噴射できる。
【００１４】
また、上記非反応ガス導入通路と上記非反応ガス噴射ホールを連結する連結部をさらに含むことができる。
【００１５】
また、上記連結部はその下端部が上記カバー部材を基準として上記サセプタに向かって上記反応空間をなす上記カバー部材と上記サセプタの間の距離の５％ないし５０％の間に位置できる。
【００１６】
また、上記連結部は上記非反応ガス導入通路の長さ方向に沿って上下に互いに離隔して多層構造で配置できる。
【００１７】
また、上記連結部は上記反応空間内で上記非反応ガス導入通路の長さ方向に沿って上下に互いに離隔して多層構造で配置される複数のプレート部材を含むことができる。
【００１８】
また、上記複数のプレート部材は上記非反応ガス導入通路を中心にそれぞれ相違したサイズの半径を有する複数の同心円状に備えられ、上部から下部に向かって半径のサイズが小さくなる構造をなすことができる。
【００１９】
また、上記複数のプレート部材は上記非反応ガス導入通路に挿入固定されるか又は上記非反応ガス導入通路と一体をなすことができる。
【００２０】
また、上記非反応ガス噴射ホールは上記反応ガス供給部から供給される上記反応ガスの流れ方向に対応して上記反応ガスの流れ方向に沿って傾斜して備えられることができる。
【００２１】
また、上記非反応ガス供給部は上記非反応ガス噴射ホールから放射方向又は逆放射方向に上記非反応ガスを上記反応空間に噴射できる。
【００２２】
また、上記非反応ガス供給部は上記チャンバーカバー内に備えられる非反応ガス貯蔵室をさらに含むことができる。
【００２３】
また、上記非反応ガス噴射ホールは上記非反応ガス導入通路を介して上記非反応ガス貯蔵室と連通し、上記非反応ガス貯蔵室に収容される上記非反応ガスを上記反応空間に噴射できる。
【００２４】
また、上記非反応ガス噴射ホールは円形又はスリット構造を有することができる。
【００２５】
また、上記非反応ガス噴射ホールは上記チャンバーカバーの中心を基準として相違したサイズの半径を有する複数の同心円に沿って複数個が互いに離隔して配列され、各同心円の円周に沿って備えられる非反応ガス噴射ホールは該当同心円の円弧状に形成できる。
【００２６】
また、上記非反応ガス噴射ホールは各同心円の円周に沿って備えられる複数の非反応ガス噴射ホールとこれに隣接する同心円の円周に沿って備えられる他の複数の非反応ガス噴射ホールが互いにずれるように配置できる。
【００２７】
また、上記チャンバーカバーの中心から奇数番目の同心円にそれぞれ備えられる非反応ガス噴射ホール間の距離と、偶数番目の同心円にそれぞれ備えられる非反応ガス噴射ホール間の距離は同一であることができる。
【００２８】
また、上記非反応ガス噴射ホールは上記反応ガスの流れ方向に沿って上記非反応ガス導入通路から折れ曲がって備えられることができる。
【００２９】
また、上記チャンバーカバーは上記反応空間に露出する下面に複数の段差部が上記チャンバーカバーの中心に対して放射状に同心円をなして備えられることができる。
【００３０】
また、上記段差部は、上記反応空間に上記非反応ガスを噴射するように上記非反応ガス噴射ホールが露出する垂直面と、上記反応ガスの流れ方向に沿って隣接する他の段差部の垂直面に向かって下向き傾斜して備えられる傾斜面と、を含むことができる。
【００３１】
また、上記段差部は、上記反応空間に上記非反応ガスを噴射するように上記非反応ガス噴射ホールが露出する垂直面と、上記反応ガスの流れ方向に沿って隣接する他の段差部の垂直面まで伸びる平面を含むことができる。
【００３２】
また、上記反応ガス供給部は、上記チャンバー本体の側端部の周りに沿って備えられて外部から導入される上記反応ガスを貯蔵する少なくとも一つの反応ガス貯蔵室と、上記反応ガス貯蔵室と上記反応空間を連通し上記反応ガス貯蔵室に貯蔵された上記反応ガスを上記反応空間に噴射する反応ガス噴射ホールと、を含むことができる。
【００３３】
また、上記反応ガス貯蔵室内に少なくとも一つ備えられて上記反応ガス貯蔵室を複数の領域に区分する分離膜をさらに含むことができる。
【００３４】
また、上記反応ガス供給部は、上記サセプタの中心軸内に少なくとも一つ備えられて外部から上記反応ガスを導入する反応ガス導入通路と、上記サセプタの中心から外周側に向かう放射状のガスの流れを形成するように上記反応ガス導入通路を通じて流入した上記反応ガスを上記反応空間に噴射する反応ガス噴射ホールを含むことができる。
【００３５】
また、上記反応ガス供給部は、上記チャンバーカバーの中心を貫通して上記サセプタに向かって伸びるように備えられて外部から上記反応ガスを導入する反応ガス導入通路と、上記チャンバーカバーの中心から外周側に向かう放射状のガスの流れを形成するように上記反応ガス導入通路の周りに沿って備えられて上記反応ガスを上記反応空間に噴射する反応ガス噴射ホールを含むことができる。
【００３６】
また、上記非反応ガス供給部は、上記チャンバーカバーを貫通して備えられ、上記反応ガス導入通路を内部に収容して上記反応ガス導入通路との間の空間を通じて上記非反応ガスを導入する非反応ガス導入通路と、上記非反応ガス導入通路の周りに沿って形成されて放射状に上記非反応ガスを上記反応空間に噴射する非反応ガス噴射ホールと、を含み、上記非反応ガス噴射ホールは上記チャンバーカバーと上記反応ガス噴射ホールの間に配置できる。
【００３７】
また、上記反応ガス導入通路は上記非反応ガス導入通路よりも上記サセプタに向かってさらに長く伸び、上記反応ガス噴射ホールは上記非反応ガス導入通路の下端部から上記反応空間に向かって露出できる。
【００３８】
また、上記非反応ガス噴射ホールは複数個が上記非反応ガス導入通路の周りに沿って配列をなし、上記反応ガス噴射ホールは上記反応ガス導入通路の周りに沿って配列をなし、上記非反応ガス噴射ホールの配列と上記反応ガス噴射ホールの配列は並ぶか又はジグザグにずれるように配置できる。
【００３９】
また、上記チャンバーカバー内に備えられる冷媒貯蔵室をさらに含むことができる。
【００４０】
本発明の一実施例による発光素子の製造方法は、チャンバー本体内に備えられるサセプタ上のポケットに薄膜成長のためのウエハを装着させた後に上記チャンバー本体をチャンバーカバーで覆って気密を維持させる段階と、上記チャンバーカバーに備えられる非反応ガス供給部を通じて外部から導入される非反応ガスを上記チャンバーカバーと上記サセプタの間で形成される反応空間に噴射する段階と、上記チャンバー本体に備えられる反応ガス供給部から反応ガスを上記反応空間に噴射して上記ウエハの表面に薄膜を成長させる段階と、上記チャンバー本体を開放して薄膜成長が完了した上記ウエハを交替する段階と、を含む。
【００４１】
また、上記非反応ガスを噴射する段階は上記反応ガスを噴射する段階より先に行われるか又は同時に行われることができる。
【００４２】
また、上記反応ガスを噴射する段階は上記サセプタ上に上記反応ガスが流れるように上記反応空間に上記反応ガスを供給し、上記非反応ガスを噴射する段階は上記チャンバーカバーの表面に沿って上記非反応ガスが流れるように上記反応空間に上記非反応ガスを供給して上記反応ガスの上記チャンバーカバーの表面との接触を遮断できる。
【００４３】
また、上記非反応ガスを噴射する段階は上記反応ガス供給部から供給される上記反応ガスの流れ方向に対応して上記反応ガスの流れ方向に沿って上記非反応ガスを供給できる。
【発明の効果】
【００４４】
本発明に係る化学気相蒸着装置では、チャンバーカバーの表面に沿って非反応ガスが流れているので、反応チャンバーの天井部分への蒸着物の蒸着が抑制されることにより、反応ガスの流れに影響を与えず、安定した流れを維持できるため、より優れた品質の薄膜成長をなす効果がある。
【００４５】
また、ダミーコーティングのような蒸着物の付着が抑制されることにより、蒸着物の除去などのための定期補修期間が長くなって生産性が向上する長所がある。
【００４６】
また、パーティクルのような不純物の発生が減少して収率が向上し、工程再現性が向上して品質が向上する長所がある。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施例による化学気相蒸着装置を概略的に示す図面である。
【図２】図１の反応ガス供給部と非反応ガス供給部を通したガスの流れを概略的に説明する図面である。
【図３】図１の非反応ガス供給部の他の実施例を概略的に示す図面である。
【図４】図１の反応ガス供給部の他の実施例を概略的に示す図面である。
【図５】図１の反応ガス供給部の他の実施例を概略的に示す図面である。
【図６】図１の非反応ガス供給部の変形例を概略的に示す図面である。
【図７】（ａ）図５の反応ガス供給部に対する非反応ガス供給部のさらに他の実施例を概略的に示す図面である。  （ｂ）図５の反応ガス供給部に対する非反応ガス供給部のさらに他の実施例を概略的に示す図面である。
【図８】（ａ）図７の反応ガス供給部と非反応ガス供給部を一部拡大した態様を概略的に示す図面である。  （ｂ）図７の反応ガス供給部と非反応ガス供給部を一部拡大した態様を概略的に示す図面である。
【図９】図７の反応ガス供給部と非反応ガス供給部の構造による反応ガスと非反応ガスの流れを概略的に示すシミュレーション結果である。
【図１０】図４の反応ガス供給部に対する非反応ガス供給部のさらに他の実施例を概略的に示す図面である。
【図１１】本発明の他の実施例による化学気相蒸着装置を概略的に示す図面である。
【図１２】図１１の反応ガス供給部と非反応ガス供給部を通したガスの流れを概略的に説明する図面である。
【図１３】図１１の非反応ガス供給部の変形例を概略的に示す図面である。
【図１４】図１３の反応ガス供給部と非反応ガス供給部を通したガスの流れを概略的に説明する図面である。
【図１５】図１１の化学気相蒸着装置に対する他の実施例を概略的に示す図面である。
【図１６】図１５の非反応ガス供給部の変形例を概略的に示す図面である。
【図１７】図１１ないし図１６の非反応ガス供給部の噴射スリットの構造を概略的に示す図面である。
【図１８】本発明のさらに他の実施例による化学気相蒸着装置を概略的に示す図面である。
【図１９】図１８の反応ガス供給部と非反応ガス供給部を通したガスの流れを概略的に説明する図面である。
【図２０】上記化学気相蒸着装置が用いられるシステムを概略的に示す図面である。
【図２１】図２０のシステムによりウエハ上に成長した薄膜の構造を概略的に示す図面である。
【図２２】図２１の薄膜に電極を形成した状態を概略的に示す図面である。
【図２３】本発明の一実施例により製造された発光素子を用いた発光素子パッケージを概略的に示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
本発明の実施例による化学気相蒸着装置及びこれを用いた発光素子の製造方法を図面を参照して説明する。しかしながら、本発明の実施例は多様な他の形態に変形でき、本発明の範囲は後述する実施例に限定されるものではない。本発明の実施例は、本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。
【００４９】
したがって、図面に示された構成要素の形状及びサイズなどは、より明確な説明のために誇張されることがある。なお、図面において実質的に同一の構成と機能を有する構成要素には同一の又は類似した参照符号を用いる。
【００５０】
図１ないし図１０を参照して本発明の一実施例による化学気相蒸着装置について説明する。
【００５１】
図１は本発明の実施例による化学気相蒸着装置を概略的に示す図面であり、図２は図１の反応ガス供給部と非反応ガス供給部を通したガスの流れを概略的に説明する図面であり、図３は図１の非反応ガス供給部の他の実施例を概略的に示す図面であり、図４及び図５は図１の反応ガス供給部の他の実施例を概略的に示す図面であり、図６は図１の非反応ガス供給部の変形例を概略的に示す図面であり、図７ａ及び図７ｂは図５の反応ガス供給部に対する非反応ガス供給部のさらに他の実施例を概略的に示す図面であり、図８ａ及び図８ｂは図７の反応ガス供給部と非反応ガス供給部を一部拡大した態様を概略的に示す図面であり、図９は図７の反応ガス供給部と非反応ガス供給部の構造による反応ガスと非反応ガスの流れを概略的に示すシミュレーション結果であり、図１０は図４の反応ガス供給部に対する非反応ガス供給部のさらに他の実施例を概略的に示す図面である。
【００５２】
図１及び図２を参照すると、本発明の一実施例による化学気相蒸着装置１００は、チャンバー本体１０、チャンバーカバー２０、反応ガス供給部３０、非反応ガス供給部４０を含んで構成される。
【００５３】
チャンバー本体１０は中空形の内部空間を有し、図示するように少なくとも一つのウエハＷが上部に装着されるサセプタ１１及び加熱手段１３を内部空間に備える。そして、サセプタ１１と対向する上部側には反応ガスＧが化学反応を起こす反応空間１５を設ける。上記チャンバー本体１０は、耐磨耗性及び耐熱性と耐腐食性に優れたメタル材質（ＳＵＳ３１６Ｌ材質）からなる。
【００５４】
サセプタ１１はグラファイト（ｇｒａｐｈｉｔｅ）材質の物質からなり、その上面には蒸着対象物であるウエハＷが装着されるポケット１２を備える。ポケット１２のサイズはウエハＷのサイズに応じて変わり、ウエハＷのサイズ（直径）に対して０．５％ないし２％程度大きく形成する。ポケット１２のサイズがウエハＷのサイズに対して２％以上大きいと、ポケット１２内でウエハＷが左右に揺れるか又は一方の方向に偏るため、ウエハＷ上で成長する薄膜の均一度の特性が悪くなるという問題が発生する。ポケット１２のサイズのウエハＷのサイズに対する拡大が０．５％未満の場合、ウエハＷの装着又は着脱の際にフリー空間が足りなくなるため、作業の便宜性が落ちる問題が発生する。
【００５５】
一方、ポケット１２は、装着するウエハＷの厚さに対して１％ないし３０％程度深く形成する。ポケット１２をウエハＷの厚さに対して１％未満の深さで形成すると、高温加熱工程中にウエハＷで曲がり現象（ｂｏｗｉｎｇ）が発生してウエハＷが均一に加熱されないという問題と、サセプタ１１の公／自転回転速度によってウエハＷがポケット１２から外れるという問題が発生する。ポケット１２をウエハＷの厚さに対して３０％以上深く形成する、反応ガス供給部３０から供給される反応ガスＧの流れがウエハＷに十分に到達することができないため、蒸着の均一性及び反応ガスの効率性が低下して蒸着厚さの成長速度が低下するという問題が発生する。
【００５６】
サセプタ１１の下部に加熱手段１３を備えることによりサセプタ１１に輻射熱を提供し、これにより、サセプタ１１のポケット１２に装着されるウエハＷの温度を１００ないし１３００度まで調節できる。加熱手段１３は、電源の印加時に熱を発生させる電熱部材の一種であり、ポケット１２に対応する領域に位置し、銅又はタングステン材質からなるが、これに限定されるものではない。
【００５７】
チャンバーカバー２０は、チャンバー本体１０を密封して気密を維持し、チャンバー本体１０に対して開閉可能に備えられる。また、チャンバーカバー２０はその内部に非反応ガスｇを収容する非反応ガス貯蔵室４３を備え、サセプタ１１との間に反応空間１５を形成するカバー部材５０を下部側に備える。本実施形態では、カバー部材５０によってチャンバーカバー２０の内部に非反応ガス貯蔵室４３を形成することを示している。しかしながら、上記非反応ガス貯蔵室４３は必須に形成される空間ではなく、チャンバーカバー２０は内部に空間がない構造を有することもできる。この場合、カバー部材５０は、チャンバーカバー２０の底面に付着される。以下では、チャンバーカバー２０内に非反応ガス貯蔵室４３を備える構造について説明する。
【００５８】
チャンバー本体１０と結合するチャンバーカバー２０の下端部には、図示されてはいないが、確実な密封を維持するためにオーリング（ｏ‐ｒｉｎｇ）のような密封部材を備える。
【００５９】
カバー部材５０は、全体的にチャンバーカバー２０に対応する円形の形状を有し、チャンバーカバー２０の内部を覆うようにチャンバーカバー２０の下部面に着脱可能に備えられてサセプタ１１との間に反応空間１５を形成する。このようなカバー部材５０は、蒸着工程時に発生するダミーコーティング（ｄｕｍｍｙ  ｃｏａｔｉｎｇ）がチャンバーカバー２０内に付着されないように反応ガスＧとの接触を遮断し、且つ高温雰囲気下でチャンバーカバー２０に熱変形が発生しないように熱を遮断する役割をする。カバー部材５０は、耐熱性に優れた材質で形成され、例えば、石英（ｑｕａｒｔｚ）又はＳｉＣがコーティングされた黒鉛（ｇｒａｐｈｉｔｅ）などからなる。上記カバー部材は、約３ｍｍないし２０ｍｍ程度の厚さで形成されるが、これに限定されるものではない。
【００６０】
カバー部材５０は、反応空間１５に流れる反応ガスＧが安定した層流流動（ｌａｍｉｎａｒ  ｆｌｏｗ）の流れを形成するようにサセプタ１１と水平を維持する構造で形成される。そして、サセプタ１１の上面とカバー部材５０の下面との間の間隔に該当する反応空間１５の高さは１０ｍｍないし１００ｍｍである。反応空間１５の高さが１０ｍｍより小さいと、反応ガスの流れが安定しないため、蒸着の均一性が悪くなるという問題があり、１００ｍｍより大きいと、反応ガス供給部からウエハ上面に到達するガスの効率性が低下して蒸着速度が低下するという問題がある。
【００６１】
カバー部材５０は、複数の分割部材で分割されて各分割部材が互いに結合して形成されるか又は単一の部材で形成される。したがって、反応空間１５に露出したカバー部材５０の表面に付着されたダミーコーティングを除去するかクラックのような欠陥が発生したカバー部材５０を交替でき、特に、複数の分割部材で結合された場合は該当分割部材のみを交替することにより維持及び補修が容易になるという長所を有する。
【００６２】
チャンバーカバー２０には後述する非反応ガス供給部４０が備えられることにより、チャンバー本体１０の天井をなすカバー部材５０の表面に寄生蒸着による蒸着物の付着を防止する。
【００６３】
反応ガス供給部３０は、対向するサセプタ１１とカバー部材５０の間でサセプタ１１上に反応ガスＧが流れるように反応空間１５に反応ガスＧを供給できる。具体的には、反応ガス供給部３０は、図示するように、チャンバー本体１０の外周側から中心部方向に反応ガスＧが流れるガスの流れを形成するようにチャンバーカバー２０と結合するチャンバー本体１０の上端部に逆放射形（ｉｎｖｅｒｓｅ‐ｒａｄｉａｌ  ｔｙｐｅ）の構造で備えられる。反応ガスＧとしてはＴＭＧａ、ＴＥＧａ、ＴＭＡｌ、ＴＭＩｎ、ＮＨ３などのガスを用いる。
【００６４】
このような反応ガス供給部３０は、チャンバー本体１０の側端部の周りに沿って備えられて外部から導入される反応ガスＧを貯蔵する少なくとも一つの反応ガス貯蔵室３１と、反応ガス貯蔵室３１と反応空間１５を連通し反応ガス貯蔵室３１に貯蔵された反応ガスＧを反応空間１５に噴射する反応ガス噴射ホール３２を含む。反応ガス貯蔵室３１が単一の反応ガス貯蔵室３１である場合は、反応ガス貯蔵室３１に沿って原料ガスとキャリアガスが混合された状態で貯蔵されて噴射されるか又は原料ガスのみが噴射される。また、反応ガス貯蔵室３１内に分離膜（図示せず）を少なくとも一つ備えることにより、反応ガス貯蔵室３１を複数の領域に区分できる。この場合、反応ガスを一定の圧力で噴射し、且つ反応ガス別に区分して噴射できる。反応ガス貯蔵室３１は、反応空間１５の１％ないし１０％程度のサイズで設けられる。反応ガスＧを貯蔵する反応ガス貯蔵室３１のサイズが１％より小さいと、反応ガスＧが予め十分に混合されないため、反応ガスＧの均一性が低下するという問題があり、１０％より大きいと、チャンバー本体１０のサイズが大きくなって空間効率性が落ちるという短所がある。
【００６５】
反応ガス供給部３０から反応空間１５に供給された反応ガスＧは、チャンバー本体１０の外周側から中心へ流れ、サセプタ１１の中心軸１４の中心部に備えられるガス排出部６０を介して外部に排気される。
【００６６】
一方、反応ガス供給部３０’、３０’’は、図４及び図５のように、上記チャンバー本体１０の中心部から外周側に反応ガスＧが流れるガスの流れを形成するように上記チャンバーカバー２０又は上記チャンバー本体１０の中心軸に沿って放射形（ｒａｄｉａｌ  ｔｙｐｅ）の構造で備えられる。
【００６７】
具体的には、図４のように、本発明の他の実施例による上記反応ガス供給部３０’は、上記サセプタ１１の中心軸内に少なくとも一つ以上備えられて外部から反応ガスＧを導入する反応ガス導入通路３３と、サセプタ１１の中心から外周側に向かう放射状のガスの流れを形成するように反応ガス導入通路３３を通じて流入した反応ガスＧを反応空間１５に噴射する反応ガス噴射ホール３２と、を含む。反応ガス噴射ホール３２は、１ｍｍないし１０ｍｍ程度のサイズで形成される。反応ガス噴射ホール３２のサイズが１ｍｍより小さいと、反応ガスＧの流速が速すぎて均一な層流を得ることが困難であり、１０ｍｍより大きいと、反応ガスＧの流速が遅すぎてガス効率性が低下して蒸着速度が低下する問題が発生する。
【００６８】
また、図５のように、本発明のさらに他の実施例による上記反応ガス供給部３０’’は、チャンバーカバー２０の中心を貫通して備えられて外部から反応ガスＧを導入する反応ガス導入通路３３と、チャンバーカバー２０の中心から外周側に向かう放射状のガスの流れを形成するように反応ガス導入通路３３を通じて流入した反応ガスＧを反応空間１５に噴射する反応ガス噴射ホール３２と、を含む。ここで、反応ガス導入通路３３は、噴射される反応ガスＧがサセプタ１１の表面に沿って流れるようにサセプタ１１に向かって所定の長さだけ伸びる。
【００６９】
図面には反応ガス導入通路３３が単一で備えることを示しているが、これに限定されず、複数備えることもできる。この場合、反応ガス別に区分して反応空間１５に噴射できる。反応ガス導入通路３３を通じて供給された反応ガスＧは、反応ガス噴射ホール３２を通してサセプタ１１の中心から外周側に向かって放射状に噴射されて流れ、チャンバー本体１０の側端部の周りに沿って備えられるか又は下部に備えられる不図示のガス排出部を通じて外部に排気される。
【００７０】
非反応ガス供給部４０は、サセプタ１１とチャンバーカバー２０の間でチャンバーカバー２０の表面、具体的には、反応空間１５に露出するカバー部材５０の表面に沿って非反応ガスｇが流れるように反応空間１５に非反応ガスｇを供給して反応ガスＧの上記チャンバーカバー２０の表面との接触を遮断する。これにより、反応空間１５に流れる反応ガスＧによってチャンバー本体１０の天井であるカバー部材５０の表面に寄生蒸着による蒸着物の付着が遮断できる。非反応ガスｇとしては、Ｈ２、Ｎ２などのガスを用いる。
【００７１】
図１に示すように、非反応ガス供給部４０は、カバー部材５０を貫通してサセプタ１１に向かうように備えられる非反応ガス噴射ホール４１を複数含む。複数の非反応ガス噴射ホール４１は、カバー部材５０の全領域にわたって分散されて形成されるか、反応ガス供給部３０の反応ガス噴射ホール３２の位置に対応して反応ガス噴射ホール３２から噴射される反応ガスＧの流れ方向に沿って形成されるか又は化学反応が起こるウエハＷの位置に対応して形成される。
【００７２】
カバー部材５０を貫通した複数の非反応ガス噴射ホール４１は、上記チャンバーカバー２０内の非反応ガス貯蔵室４３と連通して外部のパイプ２２を介して非反応ガス貯蔵室４３に貯蔵された非反応ガスｇを反応空間１５に噴射する。また、図３のように、カバー部材５０を貫通した複数の非反応ガス噴射ホール４１は、チャンバーカバー２０の外部から非反応ガスｇを導入する非反応ガス導入通路４２と直接連通して非反応ガスｇを反応空間１５に噴射する。この場合、チャンバーカバー２０内には、非反応ガス貯蔵室４３の代わりに冷媒貯蔵室７０を備えることができる。冷媒貯蔵室７０内には冷却水のような冷媒Ｃが満たされ、カバー部材５０を含んでチャンバーカバー２０を冷却させ、これにより、蒸着物の発生をより抑制する。
【００７３】
複数の非反応ガス噴射ホール４１は、反応ガス供給部３０から供給される反応ガスＧの流れ方向に対応して反応ガスＧの流れ方向に沿って傾斜して備えられることができる。具体的には、図６ａのように反応ガス供給部３０がチャンバー本体の側端部の周りに沿って備えられて反応ガスＧが逆放射形の構造で流れる場合、非反応ガス噴射ホール４１も反応ガスＧの流れに沿ってチャンバーカバー２０の中心に向かうように傾斜して備えられる。また、図６ｂのように反応ガス供給部３０’がチャンバー本体１０の中心軸に沿って備えられて反応ガスＧが放射形の構造で流れる場合、非反応ガス噴射ホール４１も反応ガスＧの流れに沿ってチャンバーカバー２０の外周側の縁に向かうように傾斜して備えられる。このように、非反応ガス噴射ホール４１を反応ガスＧの流れに対応して傾斜して形成することにより、非反応ガスｇによって反応ガスＧが影響を受けることなく安定した層流流動を維持し、且つ反応ガスＧのカバー部材５０との接触を確実に遮断できる。
【００７４】
図７ａ及び図７ｂは、図５の反応ガス供給部に対する非反応ガス供給部のさらに他の実施例を概略的に示す図面である。具体的には、図７ａのように非反応ガス供給部４０’は、カバー部材５０を貫通してサセプタ１１に向かって伸びる非反応ガス導入通路４２と、反応空間１５に伸びた非反応ガス導入通路４２の周りに沿って形成されて放射状に非反応ガスｇを噴射する非反応ガス噴射ホール４１と、を含む。非反応ガス噴射ホール４１は、複数備えられる。そして、非反応ガス導入通路４２は、非反応ガス貯蔵室４３と連通して内部に収容された非反応ガスｇを反応空間１５に導入する。
【００７５】
また、図７ｂのように、非反応ガス供給部４０’は、カバー部材５０と共に上記チャンバーカバー２０を貫通して上記サセプタ１１に向かって伸びる非反応ガス導入通路４２と、反応空間１５に伸びた非反応ガス導入通路４２の周りに沿って形成されて放射状に非反応ガスｇを噴射する非反応ガス噴射ホール４１と、を含む。非反応ガス噴射ホール４１は、複数備えられる。そして、非反応ガス導入通路４２は、それ自体が上記チャンバーカバー２０の外部に伸びて非反応ガスｇを直接的に導入しながら反応空間１５に噴射する。この場合、チャンバーカバー２０内には、非反応ガス貯蔵室４３の代わりに冷却水のような冷媒Ｃが満たされる冷媒貯蔵室７０を備えることができる。
【００７６】
一方、反応ガス供給部３０’’は、図５のように、チャンバーカバー２０の中心に沿って備えられて放射形の反応ガスの流れを形成する構造で備えられる。
【００７７】
このように、反応ガス供給部３０’’の反応ガス導入通路３３がチャンバーカバー２０の中心を貫通して備えられる場合、非反応ガス導入通路４２は、反応ガス導入通路３３の周りに沿って備えられる。具体的には、カバー部材５０を貫通して備えられる非反応ガス導入通路４２は、反応ガス導入通路３３の直径より大きい直径を有して反応ガス導入通路３３を内部に収容し、反応ガス導入通路３３との間の空間を通じて非反応ガスｇを反応空間１５に導入する。非反応ガス導入通路４２は、反応ガス導入通路３３の長さより短く形成できる。即ち、反応ガス導入通路３３は非反応ガス導入通路４２の下端部からサセプタ１１に向かってさらに長く伸び、反応ガス噴射ホール３２は非反応ガス導入通路４２の下端部から伸びた反応ガス導入通路３３の側面の周りに沿って備えられて非反応ガス導入通路４２の下端部から反応空間１５に向かって露出する。したがって、複数の非反応ガス噴射ホール４１は、カバー部材５０と反応ガス噴射ホール３２の間に配置され、反応ガス導入通路３３に備えられた反応ガス噴射ホール３２よりもカバー部材５０にさらに近く配置される。具体的には、図８ａ及び図８ｂのように、複数の非反応ガス噴射ホール４１は、カバー部材５０に隣接し、互いに所定間隔で離隔して非反応ガス導入通路４２の周りに沿って配列をなして配置される。反応ガス噴射ホール３２は、非反応ガス噴射ホール４１と同じく配列をなし、カバー部材５０を基準として非反応ガス噴射ホール４１の配列より下側（サセプタに近い側）に配置される。図面には、非反応ガス噴射ホール４１が一つの配列をなし、反応ガス噴射ホール３２が複数の配列をなすことを示しているが、これに限定されず、各配列の数を多様に変更できる。非反応ガス噴射ホール４１の配列と反応ガス噴射ホール３２の配列は、図８ａのように並んで配置されるか、又は図８ｂのように互いにずれるようにジグザグに配置できる。
【００７８】
図９は、図７の反応ガス供給部と非反応ガス供給部の構造による反応ガスと非反応ガスの流れを概略的に示すシミュレーション結果である。図９ａに示すように、反応ガスＧは、非反応ガスｇによってカバー部材５０とは接触せずにサセプタ１１に隣接する下側で流れていることが確認できる。そして、図９ｂに示すように、非反応ガスｇは、ほとんどがカバー部材５０の表面に沿って流れていることが確認できる。
【００７９】
図１０は、図４の反応ガス供給部に対する非反応ガス供給部のさらに他の実施例を概略的に示す図面である。
【００８０】
図１０に示される非反応ガス供給部４０’は、図７のようにカバー部材５０を貫通してサセプタ１１に向かって伸びる非反応ガス導入通路４２と、反応空間１５に伸びた非反応ガス導入通路４２の周りに沿って形成されて放射状に非反応ガスｇを噴射する複数の非反応ガス噴射ホール４１と、非反応ガス導入通路４２と非反応ガス噴射ホール４１を連結する連結部４４と、を含む。この場合、反応ガス供給部３０’は、図４のように、サセプタ１１の中心に沿って備えられて放射形の反応ガスの流れを形成する構造で備えられる。
【００８１】
連結部４４は、その下端部が、カバー部材５０を基準として、サセプタ１１に向かって反応空間１５をなすカバー部材５０とサセプタ１１との間の距離の５％ないし５０％の間に位置するように備えられる。連結部４４の下端部がカバー部材５０から５％未満の距離に位置する場合、非反応ガスｇの流量が少なくなって反応空間１５の外郭まで非反応ガスｇが十分に伝達されないため、非反応ガスｇにより反応ガスＧを遮断する効果が十分に得られない。また、連結部４４の下端部がカバー部材５０から５０％以上の距離に位置する場合は、反応ガスＧの流れに過度な影響を与えるため、層流流動の妨げ及びこれによる膜均一性の特性低下の問題が発生する。
【００８２】
このような連結部４４の反応空間１５内での位置範囲は、図７のように連結部４４を通らずに非反応ガス導入通路４２と連結されて反応空間１５に露出する非反応ガス噴射ホール４１に対しても適用できる。
【００８３】
図１１ないし図１７を参照して本発明の他の実施例による化学気相蒸着装置について説明する。
【００８４】
図１１は本発明の他の実施例による化学気相蒸着装置を概略的に示す図面であり、図１２は図１１の反応ガス供給部と非反応ガス供給部を通したガスの流れを概略的に説明する図面であり、図１３は図１１の非反応ガス供給部の変形例を概略的に示す図面であり、図１４は図１３の反応ガス供給部と非反応ガス供給部を通したガスの流れを概略的に説明する図面であり、図１５は図１１の化学気相蒸着装置に対する他の実施例を概略的に示す図面であり、図１６は図１５の非反応ガス供給部の変形例を概略的に示す図面であり、図１７は図１１ないし図１６の非反応ガス供給部の噴射スリットの構造を概略的に示す図面である。
【００８５】
図１１ないし図１４を参照すると、本発明の他の実施例による化学気相蒸着装置１００’は、チャンバー本体１０、チャンバーカバー２０、反応ガス供給部３０、非反応ガス供給部４０を含んで構成される。
【００８６】
チャンバー本体１０は、中空形の内部空間を有し、図示するように少なくとも一つのウエハＷが上部に装着されるサセプタ１１及び加熱手段１３を内部空間に備える。そして、サセプタ１１の上部側には、反応ガスＧが化学反応を起こす反応空間１５が設けられる。チャンバー本体１０は、耐磨耗性及び耐熱性と耐腐食性に優れたメタル材質からなる。
【００８７】
サセプタ１１は、チャンバー本体１０の中心部に位置してチャンバー本体１０の中心とサセプタ１１の中心軸が実質的に一致するようにし、上面には蒸着対象物であるウエハＷが装着されるように陥没形成される円盤形のポケット１２を少なくとも一つ以上備える。サセプタ１１の下部側には加熱手段１３を備えてサセプタ１１に輻射熱を提供し、これにより、サセプタ１１に装着されたウエハＷを加熱する。加熱手段１３は、電源印加時に熱を発生させる電熱部材の一種であり、ポケット１２に対応する領域に位置するように配置する。
【００８８】
チャンバーカバー２０は、チャンバー本体１０を密封して気密を維持し、チャンバー本体１０に対して開閉可能に備えられる。そして、チャンバー本体１０と結合するときにサセプタ１１との間に反応空間１５を形成する。チャンバー本体１０と結合するチャンバーカバー２０の下端部には、確実な密封を維持するためにオーリング（ｏ‐ｒｉｎｇ）のような密封部材２５を備える。
【００８９】
チャンバーカバー２０は、反応空間１５に露出する下面に複数の段差部２１がチャンバーカバー２０の中心に対して放射状に同心円をなして備えられる。そして、チャンバーカバー２０には、後述する非反応ガス供給部４０が備えられ、チャンバー本体１０の天井をなすチャンバーカバー２０の表面に寄生蒸着による蒸着物の付着を防止する。非反応ガス供給部４０は、段差部２１に沿って反応空間１５と連通して反応空間１５に非反応ガスｇを供給する。これに関する具体的な説明は後述する。
【００９０】
チャンバーカバー２０は、非反応ガス供給部４０の他にその内部に冷媒貯蔵室７０を備え、非反応ガス供給部４０と共にチャンバーカバー２０を冷却できる。
【００９１】
反応ガス供給部３０は、対向するサセプタ１１とチャンバーカバー２０の間でサセプタ１１上に反応ガスＧが流れるように反応空間１５に反応ガスＧを供給する。具体的には、反応ガス供給部３０は、図示されようにチャンバー本体１０の外周側から中心部に反応ガスＧが流れるガスの流れを形成するようにチャンバーカバー２０と結合するチャンバー本体１０の上端部に逆放射形（ｉｎｖｅｒｓｅ‐ｒａｄｉａｌ  ｔｙｐｅ）の構造で備えられる。反応ガスＧとしては、ＴＭＧａ、ＴＥＧａ、ＴＭＡｌ、ＴＭＩｎ、ＮＨ３などのガスを用いる。
【００９２】
このような反応ガス供給部３０は、チャンバー本体１０の側端部の周りに沿って備えられて反応ガス導入通路３３を通じて外部から導入される反応ガスＧを貯蔵する少なくとも一つの反応ガス貯蔵室３１と、反応ガス貯蔵室３１と反応空間１５を連通し反応ガス貯蔵室３１に貯蔵された反応ガスＧを反応空間１５に噴射する反応ガス噴射ホール３２と、を含む。したがって、反応ガス貯蔵室３１が単一の反応ガス貯蔵室３１である場合は、反応ガス貯蔵室３１に沿って原料ガスが混合された状態で貯蔵されて噴射されるか又は単一の原料ガスのみが噴射される。また、反応ガス貯蔵室３１内に分離膜（図示せず）を少なくとも一つ備えることにより、反応ガス貯蔵室３１を複数の領域に区分できる。この場合、反応ガスＧが一定の圧力で噴射されるようにし、且つ反応ガス別に区分して噴射できる。そして、反応ガス供給部３０から反応空間１５に供給された反応ガスＧは、チャンバー本体１０の外周側から中心に流れ、サセプタ１１の中心軸１４内に備えられるガス排出部６０を通じて外部に排気される。
【００９３】
一方、反応ガス供給部３０は、図１５及び図１６のようにチャンバー本体１０の中心から外周側方向に反応ガスＧが流れるガスの流れを形成するようにチャンバーカバー２０とチャンバー本体１０の中心軸に沿って放射形（ｒａｄｉａｌ  ｔｙｐｅ）の構造で備えられる。
【００９４】
具体的には、図１５のように、本発明の他の実施例による反応ガス供給部３０’は、チャンバーカバー２０の中心を貫通して備えられて外部から反応ガスＧを導入する反応ガス導入通路３３と、チャンバーカバー２０の中心から外周側に向かう放射状のガスの流れを形成するように反応ガス導入通路３３を通じて流入した反応ガスＧを反応空間１５に噴射する反応ガス噴射ホール３２と、を含む。ここで、反応ガス導入通路３３は、噴射される反応ガスＧがサセプタ１１の表面に沿って流れるようにチャンバーカバー２０からサセプタ１１に向かって所定長さだけ伸びることが好ましい。
【００９５】
図面には、反応ガス導入通路３３が単一で備えられることを示しているが、これに限定せず、複数備えられることができる。この場合、反応ガスＧ別に区分して反応空間１５に噴射できる。反応ガス導入通路３３を通じて供給された反応ガスＧは、反応ガス噴射ホール３２を通してサセプタ１１の中心から外周側に向かって放射状に噴射されて流れ、サセプタ１１の縁の周りに沿って隣接して備えられるガス排出部６０’を通じて外部に排気される。
【００９６】
非反応ガス供給部４０は、サセプタ１１とチャンバーカバー２０の間で反応ガスＧが流れる方向にチャンバーカバー２０の表面に沿って非反応ガスｇが流れるように反応空間１５に非反応ガスｇを供給して反応ガスＧのチャンバーカバー２０の表面との接触を遮断する。これにより、反応空間１５に流れる反応ガスＧによってチャンバー本体１０の天井であるチャンバーカバー２０の下部の表面に寄生蒸着による蒸着物（ｄｕｍｍｙ  ｃｏａｔｉｎｇ）の付着を遮断できる。非反応ガスｇとしては、Ｈ２、Ｎ２などを用いる。
【００９７】
図示するように、非反応ガス供給部４０は、チャンバーカバー２０内に備えられて外部から導入される非反応ガスｇを収容する非反応ガス貯蔵室４３と、複数個がチャンバーカバー２０の中心に対して放射状に備えられて非反応ガス貯蔵室４３と連通して非反応ガスｇを反応空間１５に噴射する非反応ガス噴射ホール４１と、を含む。ここで、非反応ガス噴射ホール４１は、円形ではなくスリット構造を有することもできる。そして、非反応ガス噴射ホール４１は、非反応ガス導入通路４２を介して非反応ガス貯蔵室４３と連結する。
【００９８】
非反応ガス貯蔵室４３は、チャンバーカバー２０の内部に形成される所定サイズの空間であり、チャンバーカバー２０を貫通して備えられるパイプ２２を介して外部から非反応ガスｇが供給されて収容する。非反応ガス貯蔵室４３は、単一構造で形成されるか、又は図１６のように放射状に備えられる非反応ガス噴射ホール４１に対応して複数個が環状に同心円をなして重なる構造で形成される。
【００９９】
非反応ガス噴射ホール４１は、図１７のようにチャンバーカバー２０の中心を基準として相違したサイズの半径を有する複数の同心円に沿って複数個が互いに一定間隔で離隔して配列され、各同心円の円周に沿って備えられる非反応ガス噴射ホール４１は、該当同心円の円弧状に形成できる。図面には、各同心円に沿って非反応ガス噴射ホール４１、４１’が４個ずつ備えられることを示しているが、これに限定されず、非反応ガス噴射ホール４１、４１’の個数を多様に変化できる。
【０１００】
特に、非反応ガス噴射ホール４１を、各同心円の円周に沿って備えられる複数の非反応ガス噴射ホールとこれに隣接する同心円の円周に沿って備えられる他の複数の非反応ガス噴射ホール４１’が互いにずれるように配置する。具体的には、チャンバーカバー２０の中心を基準として仮想の同心円が複数（図面には９個）で一定間隔で離隔して描かれ、各同心円には複数（図面には４個）の非反応ガス噴射ホール４１、４１’を互いに一定間隔で離隔して配置する。そして、チャンバーカバー２０の中心からそれぞれ奇数番目の同心円に備えられる非反応ガス噴射ホール４１とこれに隣接する偶数番目の同心円に備えられる非反応ガス噴射ホール４１’を、放射状に重ならずに互いにずれるように配置する。したがって、奇数番目の同心円に備えられる非反応ガス噴射ホール４１の間に偶数番目の同心円に備えられる非反応ガス噴射ホール４１’がそれぞれ位置するように配置する。ここで、奇数番目の同心円にそれぞれ備えられる非反応ガス噴射ホール４１−１、４１−３、４１−５、４１−７、４１−９間の距離ｄ（例えば、一番目の同心円に備えられる非反応ガス噴射ホール４１−１と三番目の同心円に備えられる非反応ガス噴射ホール４１−３の間の距離）と、偶数番目の同心円にそれぞれ備えられる非反応ガス噴射ホール４１’−２、４１’−４、４１’−６、４１’−８間の距離ｄ（例えば、二番目の同心円に備えられる非反応ガス噴射ホール４１’−２と四番目の同心円に備えられる非反応ガス噴射ホール４１’−４の間の距離）は同一であることが好ましい。距離ｄは２０ｍｍないし５０ｍｍの間である。距離ｄが２０ｍｍより短い場合は、非反応ガス噴射ホール４１間の間隔が狭いため、非反応ガス噴射ホール４１の形成が容易ではない上、非反応ガスｇの噴射量が多くなりすぎるという問題があり、距離ｄが５０ｍｍ以上である場合は、非反応ガスｇが拡散されるにつれ、チャンバーカバー２０を遮断する機能が弱くなって蒸着物の発生防止効果が減るという問題がある。したがって、非反応ガスｇによって蒸着物の付着防止効果が顕著な領域は、非反応ガス噴射ホール間の距離ｄが２０ｍｍないし５０ｍｍの間であることが分かる。
【０１０１】
一方、非反応ガス噴射ホール４１は、反応ガス供給部３０から供給される反応ガスＧの流れ方向に対応して反応ガスＧの流れ方向に沿って非反応ガス導入通路４２から折れ曲がって備えられる。具体的には、図１１ないし図１４のように、反応ガス供給部３０がチャンバー本体１０の側端部の周りに沿って備えられて反応ガスＧが逆放射形の構造で流れる場合、非反応ガス噴射ホール４１も反応ガスＧの流れに沿ってチャンバーカバー２０の中心に向かうように折れ曲がって備えられる。また、図１５及び図１６のように、反応ガス供給部３０’がチャンバー本体１０の中心に沿って備えられて反応ガスＧが放射形の構造で流れる場合、非反応ガス噴射ホール４１も反応ガスＧの流れに沿ってチャンバーカバー１０の外周側の縁に向かうように折れ曲がって備えられる。このように、非反応ガス噴射ホール４１を反応ガスＧの流れに対応して折れ曲がるようにすることにより、非反応ガスｇによって反応ガスＧが影響を受けずに安定した層流流動を維持するようにし、且つ反応ガスＧのチャンバーカバー２０との接触をより効果的に遮断できる。
【０１０２】
上述したように、チャンバーカバー２０の反応空間１５に露出する下面には、複数の段差部２１がチャンバーカバー２０の中心に対して放射状に同心円をなして備えられる。そして、非反応ガス噴射ホール４１がなす同心円は、段差部２１の同心円と対応する位置に備えられる。したがって、非反応ガス噴射ホール４１は、チャンバーカバー２０の段差部２１を介して反応空間１５と連通する。具体的には、段差部は、図１２のように、反応空間１５に非反応ガスｇを噴射するように非反応ガス噴射ホール４１が露出する垂直面２１−１と、反応ガスＧの流れ方向に沿って隣接する他の段差部２１の垂直面２１−１に向かって下向き傾斜して備えられる傾斜面２１−２と、を含む。また、段差部２１’は、図１４のように反応空間１５に非反応ガスｇを噴射するように非反応ガス噴射ホール４１が露出する垂直面２１’−１と、反応ガスＧの流れ方向に沿って隣接する他の段差部２１’の垂直面２１’−１まで伸びる平面２１’−２と、を含む。
【０１０３】
一方、図１１及び図１３のように、ガス排出部６０がサセプタ１１の中心軸１４内に備えられて反応ガスが逆放射形のガスの流れを有する構造では、ガス排出部６０と対向する上部にカバー部材５０を備えてチャンバーカバーの表面に寄生蒸着による蒸着物の付着を遮断できる。具体的には、カバー部材５０は、ガス排出部６０の両側に備えられるポケット１２の間の距離に相当するサイズの直径を有するように形成されて中心部に備えられる非反応ガス噴射ホール４１から噴射される非反応ガスｇによってカバーされない上記チャンバーカバー２０の表面をカバーするようにする。カバー部材５０は、石英材質からなることが好ましく、支持部５１を介して上記サセプタ１１上に配置できる。
【０１０４】
図１８及び図１９を参照して本発明のさらに他の実施例による化学気相蒸着装置について説明する。図１８は本発明のさらに他の実施例による化学気相蒸着装置を概略的に示す図面であり、図１９は図１８の反応ガス供給部と非反応ガス供給部を通したガスの流れを概略的に説明する図面である。
【０１０５】
図１８及び図１９を参照すると、本発明のさらに他の実施例による化学気相蒸着装置１００’’は、チャンバー本体１０、チャンバーカバー２０、反応ガス供給部３０、非反応ガス供給部４０’、カバー部材５０を含んで構成される。
【０１０６】
図１８及び図１９に示された実施例において、化学気相蒸着装置の構成は、図１５及び図１６に示された実施例の場合と実質的に同一である。但し、非反応ガス供給部の構造が図１５及び図１６に示された実施例と異なるため、以下では、上述した実施例と重複する部分に関する説明は省略し、非反応ガス供給部に関する構成を主として説明する。
【０１０７】
図示されているように、非反応ガス供給部４０’は、チャンバーカバー２０の中心部を貫通してサセプタ１１に向かって伸びる非反応ガス導入通路４２と、非反応ガス導入通路４２の周りに沿って形成されて放射状に非反応ガスｇを噴射する複数の非反応ガス噴射ホール４１と、非反応ガス導入通路４２と非反応ガス噴射ホール４１を連結する連結部４４と、を含む。
【０１０８】
連結部４４は、複数のプレート部材４５を含み、複数のプレート部材４５が反応空間１５に伸びた非反応ガス導入通路４２に挿入固定されて非反応ガス導入通路４２の長さ方向に沿って上下に互いに離隔して配置される多層構造を有する。特に、プレート部材４５は、非反応ガス導入通路４２を基準としてそれぞれ相違したサイズの半径を有する複数の同心円形を有し、チャンバーカバー２０からサセプタ１１に向かって半径のサイズが小さくなる階段式構造をなす。この場合、隣接するプレート部材４５の間の半径サイズの差は、図１１ないし図１７の実施例で説明した非反応ガス噴射ホール４１の間の距離ｄだけの差を有する。プレート部材４５は、熱による変形が少ない材質、例えば、石英などからなる。本実施形態では、連結部４４を構成するプレート部材４５が別途の構成要素であり非反応ガス導入通路４２に挿入固定されると説明したが、これに限定されるものではない。プレート部材４５は、非反応ガス導入通路４２の外側面から伸びる構造で備えられて非反応ガス導入通路４２と一体をなすこともできる。
【０１０９】
非反応ガス噴射ホール４１は、多層構造で配置される連結部４４を介して非反応ガス導入通路４２とそれぞれ連結されて非反応ガス導入通路４２を通じて導入される非反応ガスｇを反応空間１５に噴射する。特に、多層構造で配置される連結部４４のプレート部材４５は、下部のサセプタ１１の方から上部のチャンバーカバー２０の方に向かって半径のサイズが次第に増加する階段式構造を有するため、各連結部４４を構成する各プレート部材４５の端部に備えられる各非反応ガス噴射ホール４１も上記増加された半径のサイズに対応して下部から上部に向かって非反応ガス導入通路４２からの距離が増加するようになる。したがって、サセプタの中心から外周側へ遠くなっても、非反応ガスが噴射できるため、蒸着物の付着防止効果の減少を防止できる。
【０１１０】
反応ガス供給部３０は、非反応ガス供給部４０の非反応ガス導入通路４２内に備えられて外部から反応ガスＧを導入する反応ガス導入通路３３と、反応ガス導入通路３３の端部に備えられてサセプタ１１の中心から外周側に向かう放射状のガスの流れを形成するように反応ガスＧを噴射する反応ガス噴射ホール３２と、を含む。図示されているように、反応ガス噴射ホール３２は、非反応ガス導入通路４２の最下側にサセプタ１１に近接して配置されてサセプタ１１の表面に反応ガスが流れるように反応ガスＧを供給する。
【０１１１】
非反応ガス供給部４０がチャンバーカバー２０を貫通して備えられることにより、チャンバーカバー２０内には冷媒貯蔵室７０が備えられてカバー部材５０を含んでチャンバーカバー２０を冷却できる。
【０１１２】
一方、図２０ないし図２２を参照して図１ないし図１９に示された化学気相蒸着装置を用いた発光素子の製造方法について説明する。図２０は上記化学気相蒸着装置が用いられるシステムを概略的に示す図面であり、図２１は図２０のシステムによりウエハ上に成長した薄膜の構造を概略的に示す図面であり、図２２は図２１の薄膜に電極を形成した状態を概略的に示す図面である。
【０１１３】
図２０に示されているように、化学気相蒸着装置１００は、管路２００を介して反応ガス貯蔵所４００及び非反応ガス貯蔵所２１０、２２０とそれぞれ連結されて反応ガス及び非反応ガスを供給される。上記反応ガスと非反応ガスは、噴射マニホルド３００により化学気相蒸着装置１００への流れが制御される。反応ガス貯蔵所４００と非反応ガス貯蔵所２１０、２２０は、化学気相蒸着装置１００の排気ライン１１０と連結され、差圧コントロール５００により外部に排気される一部の反応ガス及び非反応ガスの流れが制御される。化学気相蒸着装置１００は、排気ライン１１０を通じて蒸着工程後の上記反応ガス及び非反応ガスを外部に放出し、放出される上記反応ガス及び非反応ガスは、フィルター６００を経てスクラバー９００に排気される。なお、説明していない図面符号７００はスロットルバルブであり、図面符号８００はポンプである。
【０１１４】
以下では、上述したシステムで上記化学気相蒸着装置を用いて製造される発光素子の製造方法について説明する。上記発光素子は、上記化学気相蒸着装置により成長した薄膜からなる発光素子ダイを含む。
【０１１５】
まず、図１ないし図１９で説明したチャンバー本体１０とチャンバーカバー２０を含む化学気相蒸着装置１００において、チャンバー本体１０内に備えられるサセプタ１１上の各ポケット１２に薄膜成長のためのウエハＷを装着させる（ローディング）。ウエハＷは、サファイア、窒化ガリウム、窒化アルミニウム、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、シリコン、ガリウム酸化物（Ｇａ２Ｏ３）、亜鉛酸化物（ＺｎＯ）などを含み、サファイアとしては、ｃ面／ｒ面／ｍ面サファイアなどを用いる。ウエハＷとしては、サセプタ１１上のポケット１２のサイズに応じて２インチ、４インチ、６インチ、８インチ、１２インチのウエハなどを用いる。サセプタ１１は、２インチウエハの場合は全部で３０ないし１４０枚程度のウエハＷを一回に装着でき、４インチウエハの場合は、８ないし４０枚、６インチウエハの場合は５ないし２０枚、８インチウエハの場合は４ないし１２枚、１２インチウエハの場合は１ないし４枚のウエハＷを装着できる。サセプタ１１のポケット１２の形態は、ウエハＷが装着される表面は滑らかな形態であり、両端部や中間部には一つ又は多数の不図示の溝（ｇｒｏｏｖｅ）が形成される。このような溝は、高温加熱時に均一に熱を分散させてウエハのＢｏｗｉｎｇによる曲がりを防止できる。
【０１１６】
ウエハＷがサセプタ１１上に装着（ローディング）された後には、チャンバーカバー２０でチャンバー本体１０を覆って気密を維持させる。チャンバー本体１０の内部の気密は、真空ポンプなどを用いて内部の真空度が１０−９ないし１０−１０ｔｏｒｒを維持するようにする。真空ポンプとしては、乾式（ｄｒｙ）ポンプ、スクロール（ｓｃｒｏｌｌ）ポンプ又はロータリー（Ｒｏｔａｒｙ）ポンプなどを用いる。容量に応じて異なるが、特に、乾式ポンプは、ガス排気速度が速く、高真空度を望むときに一般に用いられる。
【０１１７】
次に、チャンバーカバー２０内の非反応ガス貯蔵室２１に収容される非反応ガスｇを、チャンバーカバー２０に装着されたカバー部材５０に備えられる非反応ガス供給部４０を通じてカバー部材５０とサセプタ１１の間で形成される反応空間１５に噴射する。非反応ガスｇとしては、窒素、水素、ヘリウムなどを用いる。そして、チャンバー本体１０内に備えられる反応ガス供給部３０を通じて反応ガスＧを反応空間１５に噴射してウエハＷの表面に薄膜を成長させる。具体的には、反応ガスＧを噴射する段階では、サセプタ１１の表面に沿って反応ガスＧが流れるように反応空間１５に反応ガスＧを供給し、非反応ガスｇを噴射する段階では、カバー部材５０の表面に沿って非反応ガスｇが流れるように反応空間１５に非反応ガスｇを供給することにより、下部側に流れる反応ガスＧの上部側であるカバー部材５０の表面との接触を遮断する。この際、反応ガスＧと非反応ガスｇが円滑な流れを維持するように、非反応ガスｇを、反応ガス供給部３０から供給される反応ガスＧの流れ方向に対応して反応ガスＧの流れ方向に沿って供給する。そして、非反応ガスｇを噴射する段階は、反応ガスＧを噴射する段階より先に行われるか又は同時に行われる。４インチサファイアウエハＷ上への窒化ガリウム（ＧａＮ）半導体薄膜の形成を基準として工程を詳細に説明すると、加熱手段１３によりサセプタ１１上のウエハＷの温度が５００ないし１３００度となるように調整し、反応空間１５のウエハＷ上にＴＭＧａ、ＴＥＧａ、ＮＨ３、ＴＭＩｎ、ＴＭＡｌ、Ｃｐ２Ｍｇ、ＳｉＨ４、ＤＴＢＳｉ、ＣＢｒ４の反応ガスＧを供給し、Ｎ２、Ｈ２の非反応ガスｇを上記カバー部材５０の表面に沿って供給してウエハＷ上で薄膜成長工程を行う。
【０１１８】
次に、ウエハＷ上で薄膜成長が完了すると、ウエハＷの温度が１００度程度となるまで自然冷却させた後、チャンバー本体１０を開放して薄膜成長が完了したウエハＷを取り出し（アンローディング）、新たな蒸着対象ウエハに交替する。
【０１１９】
成長が完了した薄膜Ｌ、即ち、半導体層は、図２１に示されているようにサファイアウエハＷ上に順次積層されたバッファー層１、ｎ−ＧａＮ層２、発光層３、電子遮断層（ＥＢＬ）４、ｐ−ＧａＮ層５を含む。バッファー層１は、窒化物などからなるアンドープ半導体層として用いられ、その上に成長する半導体層であるＧａＮ層の格子欠陥を緩和させるために、ＧａＮ層の成長前に低温領域（５００度ないし６００度）でウエハＷ上に形成される。ｎ−ＧａＮ層２はマイナス電極の形成のためにＧａＮにＳｉをドープして形成され、ｐ−ＧａＮ層５はプラス電極の形成のためにＧａＮにＭｇをドープして形成される。発光層３は、ｎ−ＧａＮ層２とｐ−ＧａＮ層５の間に形成され、電子と正孔の再結合によって所定エネルギーを有する光を放出する。発光層３には、量子井戸層と量子障壁層が交互に積層された多重量子井戸（ＭＱＷ）構造、例えば、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ構造が用いられる。電子遮断層４は、発光層３を通過した電子を遮断するように発光層３とｐ−ＧａＮ層５の間に形成される。電子遮断層４が発光層３の上部に配置されて上記ｎ−ＧａＮ層２から発光層３を通過する電子の流れを遮断するため、発光層３での電子と正孔の再結合効率を増加させる。電子遮断層４は、ＡｌＧａＮ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮが交互に積層された超格子構造を有し、電子遮断層４を構成するＡｌＧａＮ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮは互いに異なる厚さで構成される。例えば、電子遮断層４は、ＡｌＧａｎ／ＧａＮ／ＩｎＧａＮが繰り返し積層された構造からなり、ＡｌＧａＮ層は、発光層３からｐ−ＧａＮ層５に近いほどその厚さが減少し、ＧａＮ層及びＩｎＧａＮ層は、発光層３からｐ−ＧａＮ層５に近いほどその厚さが増加する。この場合、ＡｌＧａＮは、大きなバンドギャップエネルギーを有するため、ｎ−ＧａＮ層２から発光層３に注入される電子が発光層３を過ぎてｐ−ＧａＮ層５まで越えてくることを防止すると共に、ｐ−ＧａＮ層５に近いほどその厚さが減少することにより、正孔の発光層３への注入効率を低下させない。また、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ層は、ＡｌＧａＮ層よりバンドギャップエネルギーが小さいことから、電子が発光層３を過ぎてｐ−ＧａＮ層５まで越えてくる可能性があるが、ｐ−ＧａＮ層５の方に近いほど厚さが増加するため、電子が越えてくることを効果的に遮断できる。
【０１２０】
次に、半導体薄膜成長が完了したウエハＷは、エッチング工程、電極形成工程、研磨工程などを経てからダイシング工程などを経て図２２に示すように個別のダイＤにシンギュレートされる。そして、各ダイＤは、パッケージング工程を経て製品として完成する。図２３に示すように、パッケージ本体１０１０のリードフレーム１０２０上に実装され、上記電極形成工程により形成された各電極６ａ、６ｂと上記リードフレーム１０２０をワイヤ１０３０により電気的に連結し、透明樹脂又は蛍光体が含有された樹脂からなるモールディング部材１０４０で上記ダイＤをモールディングして個別の発光素子パッケージ１０００として完成する。
【０１２１】
このような一連の工程を経て完成された発光素子パッケージ１０００は、ＴＶ  ＢＬＵ、モニター、ノートパソコン、携帯電話製品などのディスプレイ用市場と室内及び室外ＬＥＤ照明市場、そして、ヘッドランプ、方向指示器、ダッシュボード、車両の室内灯のように、電装用市場で光源として多様に用いられる。
【符号の説明】
【０１２２】
１０  チャンバー本体
１１  サセプタ
１２  ポケット
１３  加熱手段
１５  反応空間
２０  チャンバーカバー
３０  反応ガス供給部
３２  反応ガス噴射ホール
４０  非反応ガス供給部
４１  非反応ガス噴射ホール
【図１】
2014507788.tif 000003
【図２】
2014507788.tif 000004
【図３】
2014507788.tif 000005
【図４】
2014507788.tif 000006
【図５】
2014507788.tif 000007
【図６】
2014507788.tif 000008
【図７】
2014507788.tif 000009
【図８】
2014507788.tif 000010
【図９】
2014507788.tif 000011
【図１０】
2014507788.tif 000012
【図１１】
2014507788.tif 000013
【図１２】
2014507788.tif 000014
【図１３】
2014507788.tif 000015
【図１４】
2014507788.tif 000016
【図１５】
2014507788.tif 000017
【図１６】
2014507788.tif 000018
【図１７】
2014507788.tif 000019
【図１８】
2014507788.tif 000020
【図１９】
2014507788.tif 000021
【図２０】
2014507788.tif 000022
【図２１】
2014507788.tif 000023
【図２２】
2014507788.tif 000024
【図２３】
2014507788.tif 000025
【手続補正書】
【提出日】平成25年6月27日(2013.6.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハが装着される少なくとも一つのポケットが形成されたサセプタを備えるチャンバー本体と、
前記チャンバー本体に開閉可能に備えられ、前記サセプタとの間に反応空間を形成するチャンバーカバーと、
前記サセプタ上に反応ガスが流れるように前記反応空間に前記反応ガスを供給する反応ガス供給部と、
前記サセプタと前記チャンバーカバーの間で前記チャンバーカバーの表面に沿って非反応ガスが流れるように前記反応空間に前記非反応ガスを供給して前記反応ガスの前記チャンバーカバーの表面との接触を遮断する非反応ガス供給部と、
を含むことを特徴とする化学気相蒸着装置。
【請求項２】
前記非反応ガス供給部は前記チャンバーカバーに備えられて外部から前記非反応ガスを導入する非反応ガス導入通路と、前記導入された非反応ガスを前記反応空間に噴射する非反応ガス噴射ホールを含むことを特徴とする請求項１に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項３】
前記非反応ガス噴射ホールは前記反応空間に露出する前記チャンバーカバーの下部面に複数個が分散されて配置されることを特徴とする請求項２に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項４】
前記チャンバーカバーは下部側に前記サセプタと対向し前記反応空間に露出するカバー部材を備えることを特徴とする請求項２に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項５】
前記非反応ガス噴射ホールは前記反応空間に露出する前記カバー部材に複数個が分散されて配置されることを特徴とする請求項４に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項６】
前記非反応ガス導入通路は前記カバー部材を貫通して前記サセプタに向かって伸び、前記非反応ガス噴射ホールは前記反応空間内に露出した前記非反応ガス導入通路の周りに沿って形成されて放射方向に前記非反応ガスを噴射することを特徴とする請求項４に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項７】
前記非反応ガス噴射ホールは前記反応ガス供給部から供給される前記反応ガスの流れ方向に対応して前記反応ガスの流れ方向に沿って傾斜して備えられることを特徴とする請求項２ないし６のいずれか一項に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項８】
前記非反応ガス供給部は前記チャンバーカバー内に備えられる非反応ガス貯蔵室をさらに含み、前記非反応ガス噴射ホールは前記非反応ガス導入通路を介して前記非反応ガス貯蔵室と連通し、前記非反応ガス貯蔵室に収容される前記非反応ガスを前記反応空間に噴射することを特徴とする請求項２ないし７のいずれか一項に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項９】
チャンバー本体内に備えられるサセプタ上のポケットに薄膜成長のためのウエハを装着した後に前記チャンバー本体をチャンバーカバーで覆って気密を維持させる段階と、
前記チャンバーカバーに備えられる非反応ガス供給部を通じて外部から導入される非反応ガスを前記チャンバーカバーと前記サセプタとの間に形成される反応空間に噴射する段階と、
前記チャンバー本体に備えられる反応ガス供給部から反応ガスを前記反応空間に噴射して前記ウエハの表面に薄膜を成長させる段階と、
前記チャンバー本体を開放して薄膜成長が完了した前記ウエハを交替する段階と、
を含むことを特徴とする発光素子の製造方法。
【請求項１０】
前記反応ガスを噴射する段階は前記サセプタ上に前記反応ガスが流れるように前記反応空間に前記反応ガスを供給し、
前記非反応ガスを噴射する段階は前記チャンバーカバーの表面に沿って前記非反応ガスが流れるように前記反応空間に前記非反応ガスを供給して前記反応ガスの前記チャンバーカバーの表面との接触を遮断することを特徴とする請求項９に記載の発光素子の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学気相蒸着装置及びこれを用いた発光素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、多様な産業分野で半導体素子の微細化と高効率、高出力ＬＥＤの開発などの要求の増大に応じて、品質や性能の低下なしに大量に生産できる化学気相蒸着（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ＣＶＤ）装置が求められている。
【０００３】
一般に、化学気相蒸着とは、反応チャンバーの内部に供給された反応ガスが加熱されたウエハの上部の表面で化学反応を起こしてエピタキシャル薄膜を成長させることをいう。
【０００４】
しかしながら、このような反応ガスは、蒸着対象物であるウエハの表面のみならず、反応チャンバーの上側の内部面でも化学反応を起こし、寄生蒸着によるダミーコーティング（ｄｕｍｍｙ  ｃｏａｔｉｎｇ）がチャンバーの内部面に蒸着される。このようなダミーコーティング等の蒸着物は、進行中の工程に変化を起こすか又は厚くなるにつれて脱落してパーティクルとして作用するため、収率が低下する原因となる。これを防止するために、周期的に蒸着物を除去すべきであるが、このような一連の作業は、生産性を低下させる問題点を有している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、当技術分野では、反応チャンバーの上部に位置する天井のような不要な部分に蒸着物が蒸着することを防止できる化学気相蒸着装置及びこれを用いた発光素子の製造方法が求められている。
【０００６】
また、反応チャンバー内での反応ガスの熱対流の発生を最小化してエピタキシャル薄膜の成長時に結晶性を向上させる化学気相蒸着装置及びこれを用いた発光素子の製造方法が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施例による化学気相蒸着装置は、ウエハが装着される少なくとも一つのポケットが形成されたサセプタを備えるチャンバー本体と、上記チャンバー本体に開閉可能に備えられ、上記サセプタとの間に反応空間を形成するチャンバーカバーと、上記サセプタ上に反応ガスが流れるように上記反応空間に上記反応ガスを供給する反応ガス供給部と、上記サセプタと上記チャンバーカバーの間で上記チャンバーカバーの表面に沿って非反応ガスが流れるように上記反応空間に上記非反応ガスを供給して上記反応ガスの上記チャンバーカバーの表面との接触を遮断する非反応ガス供給部と、を含む。
【０００８】
また、上記非反応ガス供給部は上記チャンバーカバーに備えられて外部から上記非反応ガスを導入する非反応ガス導入通路と、上記導入された非反応ガスを上記反応空間に噴射する非反応ガス噴射ホールと、を含むことができる。
【０００９】
また、上記非反応ガス噴射ホールは上記反応空間に露出する上記チャンバーカバーの下部面に複数個分散されて配置できる。
【００１０】
また、上記チャンバーカバーは下部側に上記サセプタと対向し上記反応空間に露出するカバー部材を備えることができる。
【００１１】
また、上記非反応ガス噴射ホールは上記反応空間に露出する上記カバー部材に複数個分散されて配置できる。
【００１２】
また、上記非反応ガス導入通路は上記カバー部材を貫通して上記サセプタに向かって伸び、上記非反応ガス噴射ホールは上記反応空間内に露出した上記非反応ガス導入通路の周りに沿って形成されて放射方向に上記非反応ガスを噴射できる。
【００１３】
また、上記非反応ガス噴射ホールは上記反応ガス供給部から供給される上記反応ガスの流れ方向に対応して上記反応ガスの流れ方向に沿って傾斜して備えられることができる。
【００１４】
また、上記非反応ガス供給部は上記チャンバーカバー内に備えられる非反応ガス貯蔵室をさらに含むことができる。
【００１５】
本発明の一実施例による発光素子の製造方法は、チャンバー本体内に備えられるサセプタ上のポケットに薄膜成長のためのウエハを装着させた後に上記チャンバー本体をチャンバーカバーで覆って気密を維持させる段階と、上記チャンバーカバーに備えられる非反応ガス供給部を通じて外部から導入される非反応ガスを上記チャンバーカバーと上記サセプタの間で形成される反応空間に噴射する段階と、上記チャンバー本体に備えられる反応ガス供給部から反応ガスを上記反応空間に噴射して上記ウエハの表面に薄膜を成長させる段階と、上記チャンバー本体を開放して薄膜成長が完了した上記ウエハを交替する段階と、を含む。
【００１６】
また、上記反応ガスを噴射する段階は上記サセプタ上に上記反応ガスが流れるように上記反応空間に上記反応ガスを供給し、上記非反応ガスを噴射する段階は上記チャンバーカバーの表面に沿って上記非反応ガスが流れるように上記反応空間に上記非反応ガスを供給して上記反応ガスの上記チャンバーカバーの表面との接触を遮断できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る化学気相蒸着装置では、チャンバーカバーの表面に沿って非反応ガスが流れているので、反応チャンバーの天井部分への蒸着物の蒸着が抑制されることにより、反応ガスの流れに影響を与えず、安定した流れを維持できるため、より優れた品質の薄膜成長をなす効果がある。
【００１８】
また、ダミーコーティングのような蒸着物の付着が抑制されることにより、蒸着物の除去などのための定期補修期間が長くなって生産性が向上する長所がある。
【００１９】
また、パーティクルのような不純物の発生が減少して収率が向上し、工程再現性が向上して品質が向上する長所がある。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施例による化学気相蒸着装置を概略的に示す図面である。
【図２】図１の反応ガス供給部と非反応ガス供給部を通したガスの流れを概略的に説明する図面である。
【図３】図１の非反応ガス供給部の他の実施例を概略的に示す図面である。
【図４】図１の反応ガス供給部の他の実施例を概略的に示す図面である。
【図５】図１の反応ガス供給部の他の実施例を概略的に示す図面である。
【図６】図１の非反応ガス供給部の変形例を概略的に示す図面である。
【図７】（ａ）図５の反応ガス供給部に対する非反応ガス供給部のさらに他の実施例を概略的に示す図面である。  （ｂ）図５の反応ガス供給部に対する非反応ガス供給部のさらに他の実施例を概略的に示す図面である。
【図８】（ａ）図７の反応ガス供給部と非反応ガス供給部を一部拡大した態様を概略的に示す図面である。  （ｂ）図７の反応ガス供給部と非反応ガス供給部を一部拡大した態様を概略的に示す図面である。
【図９】図７の反応ガス供給部と非反応ガス供給部の構造による反応ガスと非反応ガスの流れを概略的に示すシミュレーション結果である。
【図１０】図４の反応ガス供給部に対する非反応ガス供給部のさらに他の実施例を概略的に示す図面である。
【図１１】本発明の他の実施例による化学気相蒸着装置を概略的に示す図面である。
【図１２】図１１の反応ガス供給部と非反応ガス供給部を通したガスの流れを概略的に説明する図面である。
【図１３】図１１の非反応ガス供給部の変形例を概略的に示す図面である。
【図１４】図１３の反応ガス供給部と非反応ガス供給部を通したガスの流れを概略的に説明する図面である。
【図１５】図１１の化学気相蒸着装置に対する他の実施例を概略的に示す図面である。
【図１６】図１５の非反応ガス供給部の変形例を概略的に示す図面である。
【図１７】図１１ないし図１６の非反応ガス供給部の噴射スリットの構造を概略的に示す図面である。
【図１８】本発明のさらに他の実施例による化学気相蒸着装置を概略的に示す図面である。
【図１９】図１８の反応ガス供給部と非反応ガス供給部を通したガスの流れを概略的に説明する図面である。
【図２０】上記化学気相蒸着装置が用いられるシステムを概略的に示す図面である。
【図２１】図２０のシステムによりウエハ上に成長した薄膜の構造を概略的に示す図面である。
【図２２】図２１の薄膜に電極を形成した状態を概略的に示す図面である。
【図２３】本発明の一実施例により製造された発光素子を用いた発光素子パッケージを概略的に示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の実施例による化学気相蒸着装置及びこれを用いた発光素子の製造方法を図面を参照して説明する。しかしながら、本発明の実施例は多様な他の形態に変形でき、本発明の範囲は後述する実施例に限定されるものではない。本発明の実施例は、本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。
【００２２】
したがって、図面に示された構成要素の形状及びサイズなどは、より明確な説明のために誇張されることがある。なお、図面において実質的に同一の構成と機能を有する構成要素には同一の又は類似した参照符号を用いる。
【００２３】
図１ないし図１０を参照して本発明の一実施例による化学気相蒸着装置について説明する。
【００２４】
図１は本発明の実施例による化学気相蒸着装置を概略的に示す図面であり、図２は図１の反応ガス供給部と非反応ガス供給部を通したガスの流れを概略的に説明する図面であり、図３は図１の非反応ガス供給部の他の実施例を概略的に示す図面であり、図４及び図５は図１の反応ガス供給部の他の実施例を概略的に示す図面であり、図６は図１の非反応ガス供給部の変形例を概略的に示す図面であり、図７ａ及び図７ｂは図５の反応ガス供給部に対する非反応ガス供給部のさらに他の実施例を概略的に示す図面であり、図８ａ及び図８ｂは図７の反応ガス供給部と非反応ガス供給部を一部拡大した態様を概略的に示す図面であり、図９は図７の反応ガス供給部と非反応ガス供給部の構造による反応ガスと非反応ガスの流れを概略的に示すシミュレーション結果であり、図１０は図４の反応ガス供給部に対する非反応ガス供給部のさらに他の実施例を概略的に示す図面である。
【００２５】
図１及び図２を参照すると、本発明の一実施例による化学気相蒸着装置１００は、チャンバー本体１０、チャンバーカバー２０、反応ガス供給部３０、非反応ガス供給部４０を含んで構成される。
【００２６】
チャンバー本体１０は中空形の内部空間を有し、図示するように少なくとも一つのウエハＷが上部に装着されるサセプタ１１及び加熱手段１３を内部空間に備える。そして、サセプタ１１と対向する上部側には反応ガスＧが化学反応を起こす反応空間１５を設ける。上記チャンバー本体１０は、耐磨耗性及び耐熱性と耐腐食性に優れたメタル材質（ＳＵＳ３１６Ｌ材質）からなる。
【００２７】
サセプタ１１はグラファイト（ｇｒａｐｈｉｔｅ）材質の物質からなり、その上面には蒸着対象物であるウエハＷが装着されるポケット１２を備える。ポケット１２のサイズはウエハＷのサイズに応じて変わり、ウエハＷのサイズ（直径）に対して０．５％ないし２％程度大きく形成する。ポケット１２のサイズがウエハＷのサイズに対して２％以上大きいと、ポケット１２内でウエハＷが左右に揺れるか又は一方の方向に偏るため、ウエハＷ上で成長する薄膜の均一度の特性が悪くなるという問題が発生する。ポケット１２のサイズのウエハＷのサイズに対する拡大が０．５％未満の場合、ウエハＷの装着又は着脱の際にフリー空間が足りなくなるため、作業の便宜性が落ちる問題が発生する。
【００２８】
一方、ポケット１２は、装着するウエハＷの厚さに対して１％ないし３０％程度深く形成する。ポケット１２をウエハＷの厚さに対して１％未満の深さで形成すると、高温加熱工程中にウエハＷで曲がり現象（ｂｏｗｉｎｇ）が発生してウエハＷが均一に加熱されないという問題と、サセプタ１１の公／自転回転速度によってウエハＷがポケット１２から外れるという問題が発生する。ポケット１２をウエハＷの厚さに対して３０％以上深く形成する、反応ガス供給部３０から供給される反応ガスＧの流れがウエハＷに十分に到達することができないため、蒸着の均一性及び反応ガスの効率性が低下して蒸着厚さの成長速度が低下するという問題が発生する。
【００２９】
サセプタ１１の下部に加熱手段１３を備えることによりサセプタ１１に輻射熱を提供し、これにより、サセプタ１１のポケット１２に装着されるウエハＷの温度を１００ないし１３００度まで調節できる。加熱手段１３は、電源の印加時に熱を発生させる電熱部材の一種であり、ポケット１２に対応する領域に位置し、銅又はタングステン材質からなるが、これに限定されるものではない。
【００３０】
チャンバーカバー２０は、チャンバー本体１０を密封して気密を維持し、チャンバー本体１０に対して開閉可能に備えられる。また、チャンバーカバー２０はその内部に非反応ガスｇを収容する非反応ガス貯蔵室４３を備え、サセプタ１１との間に反応空間１５を形成するカバー部材５０を下部側に備える。本実施形態では、カバー部材５０によってチャンバーカバー２０の内部に非反応ガス貯蔵室４３を形成することを示している。しかしながら、上記非反応ガス貯蔵室４３は必須に形成される空間ではなく、チャンバーカバー２０は内部に空間がない構造を有することもできる。この場合、カバー部材５０は、チャンバーカバー２０の底面に付着される。以下では、チャンバーカバー２０内に非反応ガス貯蔵室４３を備える構造について説明する。
【００３１】
チャンバー本体１０と結合するチャンバーカバー２０の下端部には、図示されてはいないが、確実な密封を維持するためにオーリング（ｏ‐ｒｉｎｇ）のような密封部材を備える。
【００３２】
カバー部材５０は、全体的にチャンバーカバー２０に対応する円形の形状を有し、チャンバーカバー２０の内部を覆うようにチャンバーカバー２０の下部面に着脱可能に備えられてサセプタ１１との間に反応空間１５を形成する。このようなカバー部材５０は、蒸着工程時に発生するダミーコーティング（ｄｕｍｍｙ  ｃｏａｔｉｎｇ）がチャンバーカバー２０内に付着されないように反応ガスＧとの接触を遮断し、且つ高温雰囲気下でチャンバーカバー２０に熱変形が発生しないように熱を遮断する役割をする。カバー部材５０は、耐熱性に優れた材質で形成され、例えば、石英（ｑｕａｒｔｚ）又はＳｉＣがコーティングされた黒鉛（ｇｒａｐｈｉｔｅ）などからなる。上記カバー部材は、約３ｍｍないし２０ｍｍ程度の厚さで形成されるが、これに限定されるものではない。
【００３３】
カバー部材５０は、反応空間１５に流れる反応ガスＧが安定した層流流動（ｌａｍｉｎａｒ  ｆｌｏｗ）の流れを形成するようにサセプタ１１と水平を維持する構造で形成される。そして、サセプタ１１の上面とカバー部材５０の下面との間の間隔に該当する反応空間１５の高さは１０ｍｍないし１００ｍｍである。反応空間１５の高さが１０ｍｍより小さいと、反応ガスの流れが安定しないため、蒸着の均一性が悪くなるという問題があり、１００ｍｍより大きいと、反応ガス供給部からウエハ上面に到達するガスの効率性が低下して蒸着速度が低下するという問題がある。
【００３４】
カバー部材５０は、複数の分割部材で分割されて各分割部材が互いに結合して形成されるか又は単一の部材で形成される。したがって、反応空間１５に露出したカバー部材５０の表面に付着されたダミーコーティングを除去するかクラックのような欠陥が発生したカバー部材５０を交替でき、特に、複数の分割部材で結合された場合は該当分割部材のみを交替することにより維持及び補修が容易になるという長所を有する。
【００３５】
チャンバーカバー２０には後述する非反応ガス供給部４０が備えられることにより、チャンバー本体１０の天井をなすカバー部材５０の表面に寄生蒸着による蒸着物の付着を防止する。
【００３６】
反応ガス供給部３０は、対向するサセプタ１１とカバー部材５０の間でサセプタ１１上に反応ガスＧが流れるように反応空間１５に反応ガスＧを供給できる。具体的には、反応ガス供給部３０は、図示するように、チャンバー本体１０の外周側から中心部方向に反応ガスＧが流れるガスの流れを形成するようにチャンバーカバー２０と結合するチャンバー本体１０の上端部に逆放射形（ｉｎｖｅｒｓｅ‐ｒａｄｉａｌ  ｔｙｐｅ）の構造で備えられる。反応ガスＧとしてはＴＭＧａ、ＴＥＧａ、ＴＭＡｌ、ＴＭＩｎ、ＮＨ３などのガスを用いる。
【００３７】
このような反応ガス供給部３０は、チャンバー本体１０の側端部の周りに沿って備えられて外部から導入される反応ガスＧを貯蔵する少なくとも一つの反応ガス貯蔵室３１と、反応ガス貯蔵室３１と反応空間１５を連通し反応ガス貯蔵室３１に貯蔵された反応ガスＧを反応空間１５に噴射する反応ガス噴射ホール３２を含む。反応ガス貯蔵室３１が単一の反応ガス貯蔵室３１である場合は、反応ガス貯蔵室３１に沿って原料ガスとキャリアガスが混合された状態で貯蔵されて噴射されるか又は原料ガスのみが噴射される。また、反応ガス貯蔵室３１内に分離膜（図示せず）を少なくとも一つ備えることにより、反応ガス貯蔵室３１を複数の領域に区分できる。この場合、反応ガスを一定の圧力で噴射し、且つ反応ガス別に区分して噴射できる。反応ガス貯蔵室３１は、反応空間１５の１％ないし１０％程度のサイズで設けられる。反応ガスＧを貯蔵する反応ガス貯蔵室３１のサイズが１％より小さいと、反応ガスＧが予め十分に混合されないため、反応ガスＧの均一性が低下するという問題があり、１０％より大きいと、チャンバー本体１０のサイズが大きくなって空間効率性が落ちるという短所がある。
【００３８】
反応ガス供給部３０から反応空間１５に供給された反応ガスＧは、チャンバー本体１０の外周側から中心へ流れ、サセプタ１１の中心軸１４の中心部に備えられるガス排出部６０を介して外部に排気される。
【００３９】
一方、反応ガス供給部３０’、３０’’は、図４及び図５のように、上記チャンバー本体１０の中心部から外周側に反応ガスＧが流れるガスの流れを形成するように上記チャンバーカバー２０又は上記チャンバー本体１０の中心軸に沿って放射形（ｒａｄｉａｌ  ｔｙｐｅ）の構造で備えられる。
【００４０】
具体的には、図４のように、本発明の他の実施例による上記反応ガス供給部３０’は、上記サセプタ１１の中心軸内に少なくとも一つ以上備えられて外部から反応ガスＧを導入する反応ガス導入通路３３と、サセプタ１１の中心から外周側に向かう放射状のガスの流れを形成するように反応ガス導入通路３３を通じて流入した反応ガスＧを反応空間１５に噴射する反応ガス噴射ホール３２と、を含む。反応ガス噴射ホール３２は、１ｍｍないし１０ｍｍ程度のサイズで形成される。反応ガス噴射ホール３２のサイズが１ｍｍより小さいと、反応ガスＧの流速が速すぎて均一な層流を得ることが困難であり、１０ｍｍより大きいと、反応ガスＧの流速が遅すぎてガス効率性が低下して蒸着速度が低下する問題が発生する。
【００４１】
また、図５のように、本発明のさらに他の実施例による上記反応ガス供給部３０’’は、チャンバーカバー２０の中心を貫通して備えられて外部から反応ガスＧを導入する反応ガス導入通路３３と、チャンバーカバー２０の中心から外周側に向かう放射状のガスの流れを形成するように反応ガス導入通路３３を通じて流入した反応ガスＧを反応空間１５に噴射する反応ガス噴射ホール３２と、を含む。ここで、反応ガス導入通路３３は、噴射される反応ガスＧがサセプタ１１の表面に沿って流れるようにサセプタ１１に向かって所定の長さだけ伸びる。
【００４２】
図面には反応ガス導入通路３３が単一で備えることを示しているが、これに限定されず、複数備えることもできる。この場合、反応ガス別に区分して反応空間１５に噴射できる。反応ガス導入通路３３を通じて供給された反応ガスＧは、反応ガス噴射ホール３２を通してサセプタ１１の中心から外周側に向かって放射状に噴射されて流れ、チャンバー本体１０の側端部の周りに沿って備えられるか又は下部に備えられる不図示のガス排出部を通じて外部に排気される。
【００４３】
非反応ガス供給部４０は、サセプタ１１とチャンバーカバー２０の間でチャンバーカバー２０の表面、具体的には、反応空間１５に露出するカバー部材５０の表面に沿って非反応ガスｇが流れるように反応空間１５に非反応ガスｇを供給して反応ガスＧの上記チャンバーカバー２０の表面との接触を遮断する。これにより、反応空間１５に流れる反応ガスＧによってチャンバー本体１０の天井であるカバー部材５０の表面に寄生蒸着による蒸着物の付着が遮断できる。非反応ガスｇとしては、Ｈ２、Ｎ２などのガスを用いる。
【００４４】
図１に示すように、非反応ガス供給部４０は、カバー部材５０を貫通してサセプタ１１に向かうように備えられる非反応ガス噴射ホール４１を複数含む。複数の非反応ガス噴射ホール４１は、カバー部材５０の全領域にわたって分散されて形成されるか、反応ガス供給部３０の反応ガス噴射ホール３２の位置に対応して反応ガス噴射ホール３２から噴射される反応ガスＧの流れ方向に沿って形成されるか又は化学反応が起こるウエハＷの位置に対応して形成される。
【００４５】
カバー部材５０を貫通した複数の非反応ガス噴射ホール４１は、上記チャンバーカバー２０内の非反応ガス貯蔵室４３と連通して外部のパイプ２２を介して非反応ガス貯蔵室４３に貯蔵された非反応ガスｇを反応空間１５に噴射する。また、図３のように、カバー部材５０を貫通した複数の非反応ガス噴射ホール４１は、チャンバーカバー２０の外部から非反応ガスｇを導入する非反応ガス導入通路４２と直接連通して非反応ガスｇを反応空間１５に噴射する。この場合、チャンバーカバー２０内には、非反応ガス貯蔵室４３の代わりに冷媒貯蔵室７０を備えることができる。冷媒貯蔵室７０内には冷却水のような冷媒Ｃが満たされ、カバー部材５０を含んでチャンバーカバー２０を冷却させ、これにより、蒸着物の発生をより抑制する。
【００４６】
複数の非反応ガス噴射ホール４１は、反応ガス供給部３０から供給される反応ガスＧの流れ方向に対応して反応ガスＧの流れ方向に沿って傾斜して備えられることができる。具体的には、図６ａのように反応ガス供給部３０がチャンバー本体の側端部の周りに沿って備えられて反応ガスＧが逆放射形の構造で流れる場合、非反応ガス噴射ホール４１も反応ガスＧの流れに沿ってチャンバーカバー２０の中心に向かうように傾斜して備えられる。また、図６ｂのように反応ガス供給部３０’がチャンバー本体１０の中心軸に沿って備えられて反応ガスＧが放射形の構造で流れる場合、非反応ガス噴射ホール４１も反応ガスＧの流れに沿ってチャンバーカバー２０の外周側の縁に向かうように傾斜して備えられる。このように、非反応ガス噴射ホール４１を反応ガスＧの流れに対応して傾斜して形成することにより、非反応ガスｇによって反応ガスＧが影響を受けることなく安定した層流流動を維持し、且つ反応ガスＧのカバー部材５０との接触を確実に遮断できる。
【００４７】
図７ａ及び図７ｂは、図５の反応ガス供給部に対する非反応ガス供給部のさらに他の実施例を概略的に示す図面である。具体的には、図７ａのように非反応ガス供給部４０’は、カバー部材５０を貫通してサセプタ１１に向かって伸びる非反応ガス導入通路４２と、反応空間１５に伸びた非反応ガス導入通路４２の周りに沿って形成されて放射状に非反応ガスｇを噴射する非反応ガス噴射ホール４１と、を含む。非反応ガス噴射ホール４１は、複数備えられる。そして、非反応ガス導入通路４２は、非反応ガス貯蔵室４３と連通して内部に収容された非反応ガスｇを反応空間１５に導入する。
【００４８】
また、図７ｂのように、非反応ガス供給部４０’は、カバー部材５０と共に上記チャンバーカバー２０を貫通して上記サセプタ１１に向かって伸びる非反応ガス導入通路４２と、反応空間１５に伸びた非反応ガス導入通路４２の周りに沿って形成されて放射状に非反応ガスｇを噴射する非反応ガス噴射ホール４１と、を含む。非反応ガス噴射ホール４１は、複数備えられる。そして、非反応ガス導入通路４２は、それ自体が上記チャンバーカバー２０の外部に伸びて非反応ガスｇを直接的に導入しながら反応空間１５に噴射する。この場合、チャンバーカバー２０内には、非反応ガス貯蔵室４３の代わりに冷却水のような冷媒Ｃが満たされる冷媒貯蔵室７０を備えることができる。
【００４９】
一方、反応ガス供給部３０’’は、図５のように、チャンバーカバー２０の中心に沿って備えられて放射形の反応ガスの流れを形成する構造で備えられる。
【００５０】
このように、反応ガス供給部３０’’の反応ガス導入通路３３がチャンバーカバー２０の中心を貫通して備えられる場合、非反応ガス導入通路４２は、反応ガス導入通路３３の周りに沿って備えられる。具体的には、カバー部材５０を貫通して備えられる非反応ガス導入通路４２は、反応ガス導入通路３３の直径より大きい直径を有して反応ガス導入通路３３を内部に収容し、反応ガス導入通路３３との間の空間を通じて非反応ガスｇを反応空間１５に導入する。非反応ガス導入通路４２は、反応ガス導入通路３３の長さより短く形成できる。即ち、反応ガス導入通路３３は非反応ガス導入通路４２の下端部からサセプタ１１に向かってさらに長く伸び、反応ガス噴射ホール３２は非反応ガス導入通路４２の下端部から伸びた反応ガス導入通路３３の側面の周りに沿って備えられて非反応ガス導入通路４２の下端部から反応空間１５に向かって露出する。したがって、複数の非反応ガス噴射ホール４１は、カバー部材５０と反応ガス噴射ホール３２の間に配置され、反応ガス導入通路３３に備えられた反応ガス噴射ホール３２よりもカバー部材５０にさらに近く配置される。具体的には、図８ａ及び図８ｂのように、複数の非反応ガス噴射ホール４１は、カバー部材５０に隣接し、互いに所定間隔で離隔して非反応ガス導入通路４２の周りに沿って配列をなして配置される。反応ガス噴射ホール３２は、非反応ガス噴射ホール４１と同じく配列をなし、カバー部材５０を基準として非反応ガス噴射ホール４１の配列より下側（サセプタに近い側）に配置される。図面には、非反応ガス噴射ホール４１が一つの配列をなし、反応ガス噴射ホール３２が複数の配列をなすことを示しているが、これに限定されず、各配列の数を多様に変更できる。非反応ガス噴射ホール４１の配列と反応ガス噴射ホール３２の配列は、図８ａのように並んで配置されるか、又は図８ｂのように互いにずれるようにジグザグに配置できる。
【００５１】
図９は、図７の反応ガス供給部と非反応ガス供給部の構造による反応ガスと非反応ガスの流れを概略的に示すシミュレーション結果である。図９ａに示すように、反応ガスＧは、非反応ガスｇによってカバー部材５０とは接触せずにサセプタ１１に隣接する下側で流れていることが確認できる。そして、図９ｂに示すように、非反応ガスｇは、ほとんどがカバー部材５０の表面に沿って流れていることが確認できる。
【００５２】
図１０は、図４の反応ガス供給部に対する非反応ガス供給部のさらに他の実施例を概略的に示す図面である。
【００５３】
図１０に示される非反応ガス供給部４０’は、図７のようにカバー部材５０を貫通してサセプタ１１に向かって伸びる非反応ガス導入通路４２と、反応空間１５に伸びた非反応ガス導入通路４２の周りに沿って形成されて放射状に非反応ガスｇを噴射する複数の非反応ガス噴射ホール４１と、非反応ガス導入通路４２と非反応ガス噴射ホール４１を連結する連結部４４と、を含む。この場合、反応ガス供給部３０’は、図４のように、サセプタ１１の中心に沿って備えられて放射形の反応ガスの流れを形成する構造で備えられる。
【００５４】
連結部４４は、その下端部が、カバー部材５０を基準として、サセプタ１１に向かって反応空間１５をなすカバー部材５０とサセプタ１１との間の距離の５％ないし５０％の間に位置するように備えられる。連結部４４の下端部がカバー部材５０から５％未満の距離に位置する場合、非反応ガスｇの流量が少なくなって反応空間１５の外郭まで非反応ガスｇが十分に伝達されないため、非反応ガスｇにより反応ガスＧを遮断する効果が十分に得られない。また、連結部４４の下端部がカバー部材５０から５０％以上の距離に位置する場合は、反応ガスＧの流れに過度な影響を与えるため、層流流動の妨げ及びこれによる膜均一性の特性低下の問題が発生する。
【００５５】
このような連結部４４の反応空間１５内での位置範囲は、図７のように連結部４４を通らずに非反応ガス導入通路４２と連結されて反応空間１５に露出する非反応ガス噴射ホール４１に対しても適用できる。
【００５６】
図１１ないし図１７を参照して本発明の他の実施例による化学気相蒸着装置について説明する。
【００５７】
図１１は本発明の他の実施例による化学気相蒸着装置を概略的に示す図面であり、図１２は図１１の反応ガス供給部と非反応ガス供給部を通したガスの流れを概略的に説明する図面であり、図１３は図１１の非反応ガス供給部の変形例を概略的に示す図面であり、図１４は図１３の反応ガス供給部と非反応ガス供給部を通したガスの流れを概略的に説明する図面であり、図１５は図１１の化学気相蒸着装置に対する他の実施例を概略的に示す図面であり、図１６は図１５の非反応ガス供給部の変形例を概略的に示す図面であり、図１７は図１１ないし図１６の非反応ガス供給部の噴射スリットの構造を概略的に示す図面である。
【００５８】
図１１ないし図１４を参照すると、本発明の他の実施例による化学気相蒸着装置１００’は、チャンバー本体１０、チャンバーカバー２０、反応ガス供給部３０、非反応ガス供給部４０を含んで構成される。
【００５９】
チャンバー本体１０は、中空形の内部空間を有し、図示するように少なくとも一つのウエハＷが上部に装着されるサセプタ１１及び加熱手段１３を内部空間に備える。そして、サセプタ１１の上部側には、反応ガスＧが化学反応を起こす反応空間１５が設けられる。チャンバー本体１０は、耐磨耗性及び耐熱性と耐腐食性に優れたメタル材質からなる。
【００６０】
サセプタ１１は、チャンバー本体１０の中心部に位置してチャンバー本体１０の中心とサセプタ１１の中心軸が実質的に一致するようにし、上面には蒸着対象物であるウエハＷが装着されるように陥没形成される円盤形のポケット１２を少なくとも一つ以上備える。サセプタ１１の下部側には加熱手段１３を備えてサセプタ１１に輻射熱を提供し、これにより、サセプタ１１に装着されたウエハＷを加熱する。加熱手段１３は、電源印加時に熱を発生させる電熱部材の一種であり、ポケット１２に対応する領域に位置するように配置する。
【００６１】
チャンバーカバー２０は、チャンバー本体１０を密封して気密を維持し、チャンバー本体１０に対して開閉可能に備えられる。そして、チャンバー本体１０と結合するときにサセプタ１１との間に反応空間１５を形成する。チャンバー本体１０と結合するチャンバーカバー２０の下端部には、確実な密封を維持するためにオーリング（ｏ‐ｒｉｎｇ）のような密封部材２５を備える。
【００６２】
チャンバーカバー２０は、反応空間１５に露出する下面に複数の段差部２１がチャンバーカバー２０の中心に対して放射状に同心円をなして備えられる。そして、チャンバーカバー２０には、後述する非反応ガス供給部４０が備えられ、チャンバー本体１０の天井をなすチャンバーカバー２０の表面に寄生蒸着による蒸着物の付着を防止する。非反応ガス供給部４０は、段差部２１に沿って反応空間１５と連通して反応空間１５に非反応ガスｇを供給する。これに関する具体的な説明は後述する。
【００６３】
チャンバーカバー２０は、非反応ガス供給部４０の他にその内部に冷媒貯蔵室７０を備え、非反応ガス供給部４０と共にチャンバーカバー２０を冷却できる。
【００６４】
反応ガス供給部３０は、対向するサセプタ１１とチャンバーカバー２０の間でサセプタ１１上に反応ガスＧが流れるように反応空間１５に反応ガスＧを供給する。具体的には、反応ガス供給部３０は、図示されようにチャンバー本体１０の外周側から中心部に反応ガスＧが流れるガスの流れを形成するようにチャンバーカバー２０と結合するチャンバー本体１０の上端部に逆放射形（ｉｎｖｅｒｓｅ‐ｒａｄｉａｌ  ｔｙｐｅ）の構造で備えられる。反応ガスＧとしては、ＴＭＧａ、ＴＥＧａ、ＴＭＡｌ、ＴＭＩｎ、ＮＨ３などのガスを用いる。
【００６５】
このような反応ガス供給部３０は、チャンバー本体１０の側端部の周りに沿って備えられて反応ガス導入通路３３を通じて外部から導入される反応ガスＧを貯蔵する少なくとも一つの反応ガス貯蔵室３１と、反応ガス貯蔵室３１と反応空間１５を連通し反応ガス貯蔵室３１に貯蔵された反応ガスＧを反応空間１５に噴射する反応ガス噴射ホール３２と、を含む。したがって、反応ガス貯蔵室３１が単一の反応ガス貯蔵室３１である場合は、反応ガス貯蔵室３１に沿って原料ガスが混合された状態で貯蔵されて噴射されるか又は単一の原料ガスのみが噴射される。また、反応ガス貯蔵室３１内に分離膜（図示せず）を少なくとも一つ備えることにより、反応ガス貯蔵室３１を複数の領域に区分できる。この場合、反応ガスＧが一定の圧力で噴射されるようにし、且つ反応ガス別に区分して噴射できる。そして、反応ガス供給部３０から反応空間１５に供給された反応ガスＧは、チャンバー本体１０の外周側から中心に流れ、サセプタ１１の中心軸１４内に備えられるガス排出部６０を通じて外部に排気される。
【００６６】
一方、反応ガス供給部３０は、図１５及び図１６のようにチャンバー本体１０の中心から外周側方向に反応ガスＧが流れるガスの流れを形成するようにチャンバーカバー２０とチャンバー本体１０の中心軸に沿って放射形（ｒａｄｉａｌ  ｔｙｐｅ）の構造で備えられる。
【００６７】
具体的には、図１５のように、本発明の他の実施例による反応ガス供給部３０’は、チャンバーカバー２０の中心を貫通して備えられて外部から反応ガスＧを導入する反応ガス導入通路３３と、チャンバーカバー２０の中心から外周側に向かう放射状のガスの流れを形成するように反応ガス導入通路３３を通じて流入した反応ガスＧを反応空間１５に噴射する反応ガス噴射ホール３２と、を含む。ここで、反応ガス導入通路３３は、噴射される反応ガスＧがサセプタ１１の表面に沿って流れるようにチャンバーカバー２０からサセプタ１１に向かって所定長さだけ伸びることが好ましい。
【００６８】
図面には、反応ガス導入通路３３が単一で備えられることを示しているが、これに限定せず、複数備えられることができる。この場合、反応ガスＧ別に区分して反応空間１５に噴射できる。反応ガス導入通路３３を通じて供給された反応ガスＧは、反応ガス噴射ホール３２を通してサセプタ１１の中心から外周側に向かって放射状に噴射されて流れ、サセプタ１１の縁の周りに沿って隣接して備えられるガス排出部６０’を通じて外部に排気される。
【００６９】
非反応ガス供給部４０は、サセプタ１１とチャンバーカバー２０の間で反応ガスＧが流れる方向にチャンバーカバー２０の表面に沿って非反応ガスｇが流れるように反応空間１５に非反応ガスｇを供給して反応ガスＧのチャンバーカバー２０の表面との接触を遮断する。これにより、反応空間１５に流れる反応ガスＧによってチャンバー本体１０の天井であるチャンバーカバー２０の下部の表面に寄生蒸着による蒸着物（ｄｕｍｍｙ  ｃｏａｔｉｎｇ）の付着を遮断できる。非反応ガスｇとしては、Ｈ２、Ｎ２などを用いる。
【００７０】
図示するように、非反応ガス供給部４０は、チャンバーカバー２０内に備えられて外部から導入される非反応ガスｇを収容する非反応ガス貯蔵室４３と、複数個がチャンバーカバー２０の中心に対して放射状に備えられて非反応ガス貯蔵室４３と連通して非反応ガスｇを反応空間１５に噴射する非反応ガス噴射ホール４１と、を含む。ここで、非反応ガス噴射ホール４１は、円形ではなくスリット構造を有することもできる。そして、非反応ガス噴射ホール４１は、非反応ガス導入通路４２を介して非反応ガス貯蔵室４３と連結する。
【００７１】
非反応ガス貯蔵室４３は、チャンバーカバー２０の内部に形成される所定サイズの空間であり、チャンバーカバー２０を貫通して備えられるパイプ２２を介して外部から非反応ガスｇが供給されて収容する。非反応ガス貯蔵室４３は、単一構造で形成されるか、又は図１６のように放射状に備えられる非反応ガス噴射ホール４１に対応して複数個が環状に同心円をなして重なる構造で形成される。
【００７２】
非反応ガス噴射ホール４１は、図１７のようにチャンバーカバー２０の中心を基準として相違したサイズの半径を有する複数の同心円に沿って複数個が互いに一定間隔で離隔して配列され、各同心円の円周に沿って備えられる非反応ガス噴射ホール４１は、該当同心円の円弧状に形成できる。図面には、各同心円に沿って非反応ガス噴射ホール４１、４１’が４個ずつ備えられることを示しているが、これに限定されず、非反応ガス噴射ホール４１、４１’の個数を多様に変化できる。
【００７３】
特に、非反応ガス噴射ホール４１を、各同心円の円周に沿って備えられる複数の非反応ガス噴射ホールとこれに隣接する同心円の円周に沿って備えられる他の複数の非反応ガス噴射ホール４１’が互いにずれるように配置する。具体的には、チャンバーカバー２０の中心を基準として仮想の同心円が複数（図面には９個）で一定間隔で離隔して描かれ、各同心円には複数（図面には４個）の非反応ガス噴射ホール４１、４１’を互いに一定間隔で離隔して配置する。そして、チャンバーカバー２０の中心からそれぞれ奇数番目の同心円に備えられる非反応ガス噴射ホール４１とこれに隣接する偶数番目の同心円に備えられる非反応ガス噴射ホール４１’を、放射状に重ならずに互いにずれるように配置する。したがって、奇数番目の同心円に備えられる非反応ガス噴射ホール４１の間に偶数番目の同心円に備えられる非反応ガス噴射ホール４１’がそれぞれ位置するように配置する。ここで、奇数番目の同心円にそれぞれ備えられる非反応ガス噴射ホール４１−１、４１−３、４１−５、４１−７、４１−９間の距離ｄ（例えば、一番目の同心円に備えられる非反応ガス噴射ホール４１−１と三番目の同心円に備えられる非反応ガス噴射ホール４１−３の間の距離）と、偶数番目の同心円にそれぞれ備えられる非反応ガス噴射ホール４１’−２、４１’−４、４１’−６、４１’−８間の距離ｄ（例えば、二番目の同心円に備えられる非反応ガス噴射ホール４１’−２と四番目の同心円に備えられる非反応ガス噴射ホール４１’−４の間の距離）は同一であることが好ましい。距離ｄは２０ｍｍないし５０ｍｍの間である。距離ｄが２０ｍｍより短い場合は、非反応ガス噴射ホール４１間の間隔が狭いため、非反応ガス噴射ホール４１の形成が容易ではない上、非反応ガスｇの噴射量が多くなりすぎるという問題があり、距離ｄが５０ｍｍ以上である場合は、非反応ガスｇが拡散されるにつれ、チャンバーカバー２０を遮断する機能が弱くなって蒸着物の発生防止効果が減るという問題がある。したがって、非反応ガスｇによって蒸着物の付着防止効果が顕著な領域は、非反応ガス噴射ホール間の距離ｄが２０ｍｍないし５０ｍｍの間であることが分かる。
【００７４】
一方、非反応ガス噴射ホール４１は、反応ガス供給部３０から供給される反応ガスＧの流れ方向に対応して反応ガスＧの流れ方向に沿って非反応ガス導入通路４２から折れ曲がって備えられる。具体的には、図１１ないし図１４のように、反応ガス供給部３０がチャンバー本体１０の側端部の周りに沿って備えられて反応ガスＧが逆放射形の構造で流れる場合、非反応ガス噴射ホール４１も反応ガスＧの流れに沿ってチャンバーカバー２０の中心に向かうように折れ曲がって備えられる。また、図１５及び図１６のように、反応ガス供給部３０’がチャンバー本体１０の中心に沿って備えられて反応ガスＧが放射形の構造で流れる場合、非反応ガス噴射ホール４１も反応ガスＧの流れに沿ってチャンバーカバー１０の外周側の縁に向かうように折れ曲がって備えられる。このように、非反応ガス噴射ホール４１を反応ガスＧの流れに対応して折れ曲がるようにすることにより、非反応ガスｇによって反応ガスＧが影響を受けずに安定した層流流動を維持するようにし、且つ反応ガスＧのチャンバーカバー２０との接触をより効果的に遮断できる。
【００７５】
上述したように、チャンバーカバー２０の反応空間１５に露出する下面には、複数の段差部２１がチャンバーカバー２０の中心に対して放射状に同心円をなして備えられる。そして、非反応ガス噴射ホール４１がなす同心円は、段差部２１の同心円と対応する位置に備えられる。したがって、非反応ガス噴射ホール４１は、チャンバーカバー２０の段差部２１を介して反応空間１５と連通する。具体的には、段差部は、図１２のように、反応空間１５に非反応ガスｇを噴射するように非反応ガス噴射ホール４１が露出する垂直面２１−１と、反応ガスＧの流れ方向に沿って隣接する他の段差部２１の垂直面２１−１に向かって下向き傾斜して備えられる傾斜面２１−２と、を含む。また、段差部２１’は、図１４のように反応空間１５に非反応ガスｇを噴射するように非反応ガス噴射ホール４１が露出する垂直面２１’−１と、反応ガスＧの流れ方向に沿って隣接する他の段差部２１’の垂直面２１’−１まで伸びる平面２１’−２と、を含む。
【００７６】
一方、図１１及び図１３のように、ガス排出部６０がサセプタ１１の中心軸１４内に備えられて反応ガスが逆放射形のガスの流れを有する構造では、ガス排出部６０と対向する上部にカバー部材５０を備えてチャンバーカバーの表面に寄生蒸着による蒸着物の付着を遮断できる。具体的には、カバー部材５０は、ガス排出部６０の両側に備えられるポケット１２の間の距離に相当するサイズの直径を有するように形成されて中心部に備えられる非反応ガス噴射ホール４１から噴射される非反応ガスｇによってカバーされない上記チャンバーカバー２０の表面をカバーするようにする。カバー部材５０は、石英材質からなることが好ましく、支持部５１を介して上記サセプタ１１上に配置できる。
【００７７】
図１８及び図１９を参照して本発明のさらに他の実施例による化学気相蒸着装置について説明する。図１８は本発明のさらに他の実施例による化学気相蒸着装置を概略的に示す図面であり、図１９は図１８の反応ガス供給部と非反応ガス供給部を通したガスの流れを概略的に説明する図面である。
【００７８】
図１８及び図１９を参照すると、本発明のさらに他の実施例による化学気相蒸着装置１００’’は、チャンバー本体１０、チャンバーカバー２０、反応ガス供給部３０、非反応ガス供給部４０’、カバー部材５０を含んで構成される。
【００７９】
図１８及び図１９に示された実施例において、化学気相蒸着装置の構成は、図１５及び図１６に示された実施例の場合と実質的に同一である。但し、非反応ガス供給部の構造が図１５及び図１６に示された実施例と異なるため、以下では、上述した実施例と重複する部分に関する説明は省略し、非反応ガス供給部に関する構成を主として説明する。
【００８０】
図示されているように、非反応ガス供給部４０’は、チャンバーカバー２０の中心部を貫通してサセプタ１１に向かって伸びる非反応ガス導入通路４２と、非反応ガス導入通路４２の周りに沿って形成されて放射状に非反応ガスｇを噴射する複数の非反応ガス噴射ホール４１と、非反応ガス導入通路４２と非反応ガス噴射ホール４１を連結する連結部４４と、を含む。
【００８１】
連結部４４は、複数のプレート部材４５を含み、複数のプレート部材４５が反応空間１５に伸びた非反応ガス導入通路４２に挿入固定されて非反応ガス導入通路４２の長さ方向に沿って上下に互いに離隔して配置される多層構造を有する。特に、プレート部材４５は、非反応ガス導入通路４２を基準としてそれぞれ相違したサイズの半径を有する複数の同心円形を有し、チャンバーカバー２０からサセプタ１１に向かって半径のサイズが小さくなる階段式構造をなす。この場合、隣接するプレート部材４５の間の半径サイズの差は、図１１ないし図１７の実施例で説明した非反応ガス噴射ホール４１の間の距離ｄだけの差を有する。プレート部材４５は、熱による変形が少ない材質、例えば、石英などからなる。本実施形態では、連結部４４を構成するプレート部材４５が別途の構成要素であり非反応ガス導入通路４２に挿入固定されると説明したが、これに限定されるものではない。プレート部材４５は、非反応ガス導入通路４２の外側面から伸びる構造で備えられて非反応ガス導入通路４２と一体をなすこともできる。
【００８２】
非反応ガス噴射ホール４１は、多層構造で配置される連結部４４を介して非反応ガス導入通路４２とそれぞれ連結されて非反応ガス導入通路４２を通じて導入される非反応ガスｇを反応空間１５に噴射する。特に、多層構造で配置される連結部４４のプレート部材４５は、下部のサセプタ１１の方から上部のチャンバーカバー２０の方に向かって半径のサイズが次第に増加する階段式構造を有するため、各連結部４４を構成する各プレート部材４５の端部に備えられる各非反応ガス噴射ホール４１も上記増加された半径のサイズに対応して下部から上部に向かって非反応ガス導入通路４２からの距離が増加するようになる。したがって、サセプタの中心から外周側へ遠くなっても、非反応ガスが噴射できるため、蒸着物の付着防止効果の減少を防止できる。
【００８３】
反応ガス供給部３０は、非反応ガス供給部４０の非反応ガス導入通路４２内に備えられて外部から反応ガスＧを導入する反応ガス導入通路３３と、反応ガス導入通路３３の端部に備えられてサセプタ１１の中心から外周側に向かう放射状のガスの流れを形成するように反応ガスＧを噴射する反応ガス噴射ホール３２と、を含む。図示されているように、反応ガス噴射ホール３２は、非反応ガス導入通路４２の最下側にサセプタ１１に近接して配置されてサセプタ１１の表面に反応ガスが流れるように反応ガスＧを供給する。
【００８４】
非反応ガス供給部４０がチャンバーカバー２０を貫通して備えられることにより、チャンバーカバー２０内には冷媒貯蔵室７０が備えられてカバー部材５０を含んでチャンバーカバー２０を冷却できる。
【００８５】
一方、図２０ないし図２２を参照して図１ないし図１９に示された化学気相蒸着装置を用いた発光素子の製造方法について説明する。図２０は上記化学気相蒸着装置が用いられるシステムを概略的に示す図面であり、図２１は図２０のシステムによりウエハ上に成長した薄膜の構造を概略的に示す図面であり、図２２は図２１の薄膜に電極を形成した状態を概略的に示す図面である。
【００８６】
図２０に示されているように、化学気相蒸着装置１００は、管路２００を介して反応ガス貯蔵所４００及び非反応ガス貯蔵所２１０、２２０とそれぞれ連結されて反応ガス及び非反応ガスを供給される。上記反応ガスと非反応ガスは、噴射マニホルド３００により化学気相蒸着装置１００への流れが制御される。反応ガス貯蔵所４００と非反応ガス貯蔵所２１０、２２０は、化学気相蒸着装置１００の排気ライン１１０と連結され、差圧コントロール５００により外部に排気される一部の反応ガス及び非反応ガスの流れが制御される。化学気相蒸着装置１００は、排気ライン１１０を通じて蒸着工程後の上記反応ガス及び非反応ガスを外部に放出し、放出される上記反応ガス及び非反応ガスは、フィルター６００を経てスクラバー９００に排気される。なお、説明していない図面符号７００はスロットルバルブであり、図面符号８００はポンプである。
【００８７】
以下では、上述したシステムで上記化学気相蒸着装置を用いて製造される発光素子の製造方法について説明する。上記発光素子は、上記化学気相蒸着装置により成長した薄膜からなる発光素子ダイを含む。
【００８８】
まず、図１ないし図１９で説明したチャンバー本体１０とチャンバーカバー２０を含む化学気相蒸着装置１００において、チャンバー本体１０内に備えられるサセプタ１１上の各ポケット１２に薄膜成長のためのウエハＷを装着させる（ローディング）。ウエハＷは、サファイア、窒化ガリウム、窒化アルミニウム、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、シリコン、ガリウム酸化物（Ｇａ２Ｏ３）、亜鉛酸化物（ＺｎＯ）などを含み、サファイアとしては、ｃ面／ｒ面／ｍ面サファイアなどを用いる。ウエハＷとしては、サセプタ１１上のポケット１２のサイズに応じて２インチ、４インチ、６インチ、８インチ、１２インチのウエハなどを用いる。サセプタ１１は、２インチウエハの場合は全部で３０ないし１４０枚程度のウエハＷを一回に装着でき、４インチウエハの場合は、８ないし４０枚、６インチウエハの場合は５ないし２０枚、８インチウエハの場合は４ないし１２枚、１２インチウエハの場合は１ないし４枚のウエハＷを装着できる。サセプタ１１のポケット１２の形態は、ウエハＷが装着される表面は滑らかな形態であり、両端部や中間部には一つ又は多数の不図示の溝（ｇｒｏｏｖｅ）が形成される。このような溝は、高温加熱時に均一に熱を分散させてウエハのＢｏｗｉｎｇによる曲がりを防止できる。
【００８９】
ウエハＷがサセプタ１１上に装着（ローディング）された後には、チャンバーカバー２０でチャンバー本体１０を覆って気密を維持させる。チャンバー本体１０の内部の気密は、真空ポンプなどを用いて内部の真空度が１０−９ないし１０−１０ｔｏｒｒを維持するようにする。真空ポンプとしては、乾式（ｄｒｙ）ポンプ、スクロール（ｓｃｒｏｌｌ）ポンプ又はロータリー（Ｒｏｔａｒｙ）ポンプなどを用いる。容量に応じて異なるが、特に、乾式ポンプは、ガス排気速度が速く、高真空度を望むときに一般に用いられる。
【００９０】
次に、チャンバーカバー２０内の非反応ガス貯蔵室２１に収容される非反応ガスｇを、チャンバーカバー２０に装着されたカバー部材５０に備えられる非反応ガス供給部４０を通じてカバー部材５０とサセプタ１１の間で形成される反応空間１５に噴射する。非反応ガスｇとしては、窒素、水素、ヘリウムなどを用いる。そして、チャンバー本体１０内に備えられる反応ガス供給部３０を通じて反応ガスＧを反応空間１５に噴射してウエハＷの表面に薄膜を成長させる。具体的には、反応ガスＧを噴射する段階では、サセプタ１１の表面に沿って反応ガスＧが流れるように反応空間１５に反応ガスＧを供給し、非反応ガスｇを噴射する段階では、カバー部材５０の表面に沿って非反応ガスｇが流れるように反応空間１５に非反応ガスｇを供給することにより、下部側に流れる反応ガスＧの上部側であるカバー部材５０の表面との接触を遮断する。この際、反応ガスＧと非反応ガスｇが円滑な流れを維持するように、非反応ガスｇを、反応ガス供給部３０から供給される反応ガスＧの流れ方向に対応して反応ガスＧの流れ方向に沿って供給する。そして、非反応ガスｇを噴射する段階は、反応ガスＧを噴射する段階より先に行われるか又は同時に行われる。４インチサファイアウエハＷ上への窒化ガリウム（ＧａＮ）半導体薄膜の形成を基準として工程を詳細に説明すると、加熱手段１３によりサセプタ１１上のウエハＷの温度が５００ないし１３００度となるように調整し、反応空間１５のウエハＷ上にＴＭＧａ、ＴＥＧａ、ＮＨ３、ＴＭＩｎ、ＴＭＡｌ、Ｃｐ２Ｍｇ、ＳｉＨ４、ＤＴＢＳｉ、ＣＢｒ４の反応ガスＧを供給し、Ｎ２、Ｈ２の非反応ガスｇを上記カバー部材５０の表面に沿って供給してウエハＷ上で薄膜成長工程を行う。
【００９１】
次に、ウエハＷ上で薄膜成長が完了すると、ウエハＷの温度が１００度程度となるまで自然冷却させた後、チャンバー本体１０を開放して薄膜成長が完了したウエハＷを取り出し（アンローディング）、新たな蒸着対象ウエハに交替する。
【００９２】
成長が完了した薄膜Ｌ、即ち、半導体層は、図２１に示されているようにサファイアウエハＷ上に順次積層されたバッファー層１、ｎ−ＧａＮ層２、発光層３、電子遮断層（ＥＢＬ）４、ｐ−ＧａＮ層５を含む。バッファー層１は、窒化物などからなるアンドープ半導体層として用いられ、その上に成長する半導体層であるＧａＮ層の格子欠陥を緩和させるために、ＧａＮ層の成長前に低温領域（５００度ないし６００度）でウエハＷ上に形成される。ｎ−ＧａＮ層２はマイナス電極の形成のためにＧａＮにＳｉをドープして形成され、ｐ−ＧａＮ層５はプラス電極の形成のためにＧａＮにＭｇをドープして形成される。発光層３は、ｎ−ＧａＮ層２とｐ−ＧａＮ層５の間に形成され、電子と正孔の再結合によって所定エネルギーを有する光を放出する。発光層３には、量子井戸層と量子障壁層が交互に積層された多重量子井戸（ＭＱＷ）構造、例えば、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ構造が用いられる。電子遮断層４は、発光層３を通過した電子を遮断するように発光層３とｐ−ＧａＮ層５の間に形成される。電子遮断層４が発光層３の上部に配置されて上記ｎ−ＧａＮ層２から発光層３を通過する電子の流れを遮断するため、発光層３での電子と正孔の再結合効率を増加させる。電子遮断層４は、ＡｌＧａＮ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮが交互に積層された超格子構造を有し、電子遮断層４を構成するＡｌＧａＮ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮは互いに異なる厚さで構成される。例えば、電子遮断層４は、ＡｌＧａｎ／ＧａＮ／ＩｎＧａＮが繰り返し積層された構造からなり、ＡｌＧａＮ層は、発光層３からｐ−ＧａＮ層５に近いほどその厚さが減少し、ＧａＮ層及びＩｎＧａＮ層は、発光層３からｐ−ＧａＮ層５に近いほどその厚さが増加する。この場合、ＡｌＧａＮは、大きなバンドギャップエネルギーを有するため、ｎ−ＧａＮ層２から発光層３に注入される電子が発光層３を過ぎてｐ−ＧａＮ層５まで越えてくることを防止すると共に、ｐ−ＧａＮ層５に近いほどその厚さが減少することにより、正孔の発光層３への注入効率を低下させない。また、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ層は、ＡｌＧａＮ層よりバンドギャップエネルギーが小さいことから、電子が発光層３を過ぎてｐ−ＧａＮ層５まで越えてくる可能性があるが、ｐ−ＧａＮ層５の方に近いほど厚さが増加するため、電子が越えてくることを効果的に遮断できる。
【００９３】
次に、半導体薄膜成長が完了したウエハＷは、エッチング工程、電極形成工程、研磨工程などを経てからダイシング工程などを経て図２２に示すように個別のダイＤにシンギュレートされる。そして、各ダイＤは、パッケージング工程を経て製品として完成する。図２３に示すように、パッケージ本体１０１０のリードフレーム１０２０上に実装され、上記電極形成工程により形成された各電極６ａ、６ｂと上記リードフレーム１０２０をワイヤ１０３０により電気的に連結し、透明樹脂又は蛍光体が含有された樹脂からなるモールディング部材１０４０で上記ダイＤをモールディングして個別の発光素子パッケージ１０００として完成する。
【００９４】
このような一連の工程を経て完成された発光素子パッケージ１０００は、ＴＶ  ＢＬＵ、モニター、ノートパソコン、携帯電話製品などのディスプレイ用市場と室内及び室外ＬＥＤ照明市場、そして、ヘッドランプ、方向指示器、ダッシュボード、車両の室内灯のように、電装用市場で光源として多様に用いられる。
【符号の説明】
【００９５】
１０  チャンバー本体
１１  サセプタ
１２  ポケット
１３  加熱手段
１５  反応空間
２０  チャンバーカバー
３０  反応ガス供給部
３２  反応ガス噴射ホール
４０  非反応ガス供給部
４１  非反応ガス噴射ホール
【国際調査報告】
2014507788.tif 000026
2014507788.tif 000027
2014507788.tif 000028
2014507788.tif 000029