(57)【要約】      （修正有）【課題】サセプタ及び化学気相蒸着装置に関する。【解決手段】化学気相蒸着装置用サセプタ１００は、光透過性物質からなり基板１０１を収容するポケットを少なくとも一つ備えるサセプタ本体部１０４と、サセプタ本体部の上面に形成され、光吸収性物質になって前記サセプタ本体部を通過した光を吸収する光吸収部１０７とを含む。ポケットは、底部と、底部から上昇した位置に基板の周囲部を載せるように形成された係止段差部とを備え、係止段差部は、サセプタ本体部に形成されるか、または、ポケットまで延長されて形成された光吸収部の端部に形成される。【選択図】図４
2012134504.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を収容するための少なくとも一つのポケットが形成された上面と該上面に対向する下面を有し、光透過性物質からなるサセプタ本体部と、
前記サセプタ本体部の上面に形成された光吸収性物質からなる光吸収部と
を含む化学気相蒸着装置用サセプタ。
【請求項２】
前記ポケットは、底部と、該底部から上昇した位置に前記基板の周囲部を載せるように形成された係止段差部とを備えることを特徴とする請求項１に記載の化学気相蒸着装置用サセプタ。
【請求項３】
前記係止段差部は、前記サセプタ本体に形成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用サセプタ。
【請求項４】
前記係止段差部は、前記ポケットまで延長されて形成された前記光吸収部の端部に形成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用サセプタ。
【請求項５】
前記光透過性物質は、水晶（ｑｕａｒｔｚ）、サファイア及び透光性セラミックからなる群のうち少なくとも一つであることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の化学気相蒸着装置用サセプタ。
【請求項６】
前記光吸収性物質は、黒鉛（ｇｒａｐｈｉｔｅ）、炭化シリコン（ＳｉＣ）及び炭化シリコンがコーティングされた黒鉛からなる群のうち少なくとも一つであることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の化学気相蒸着装置用サセプタ。
【請求項７】
前記光吸収性物質は、波長４００ｎｍ〜１００μｍの光を吸収することを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の化学気相蒸着装置用サセプタ。
【請求項８】
チャンバと、
前記チャンバの内部に備えられた請求項１から７のいずれか１項に記載の化学気相蒸着装置用サセプタと、
前記サセプタの下面を加熱するように光を放出する加熱ランプと
を含む化学気相蒸着装置。
【請求項９】
前記基板の下面に形成された光吸収性物質からなる光吸収層をさらに含み、
前記光吸収層は、互いに異なる熱膨張係数を有する物質層が複数層積層されてい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】
基板を収容するための少なくとも一つのポケットが形成された上面と該上面に対向する下面を有し、光透過性物質からなるサセプタ本体部と、該サセプタ本体部の上面に形成された光吸収性物質からなる光吸収部とを含む化学気相蒸着装置用サセプタを設ける段階と、
光透過性物質からなる基板の下面に光吸収性物質からなる光吸収層を形成する段階と、
前記光吸収層が形成された前記基板を前記ポケットに装着し、化学気相蒸着装置のチャンバ内に配置する段階と、
前記サセプタ本体部の下面に光を照射して加熱する段階と
を含む化学気相蒸着装置を用いる基板の加熱方法。
【請求項１１】
前記基板は、水晶（ｑｕａｒｔｚ）、サファイア及び透光性セラミックからなる群のうち少なくとも一つであることを特徴とする請求項１０に記載の化学気相蒸着装置を用いる基板の加熱方法。
【請求項１２】
前記基板の下面に光吸収層を蒸着して形成することを特徴とする請求項１０または１１に記載の化学気相蒸着装置を用いる基板の加熱方法。
【請求項１３】
前記基板の下面に光吸収層をボンディングして形成することを特徴とする請求項１０または１１に記載の化学気相蒸着装置を用いる基板の加熱方法。
【請求項１４】
基板を収容するための少なくとも一つのポケットが形成された上面と該上面に対向する下面を有し、光透過性物質からなるサセプタ本体部と、該サセプタ本体部の上面に形成された光吸収性物質からなる光吸収部とを含む化学気相蒸着装置用サセプタを設ける段階と、
前記ポケットに光吸収層を装着する段階と、
前記光吸収層上に基板を装着して化学気相蒸着装置のチャンバ内に配置する段階と、
前記サセプタ本体部の下面に光を照射して加熱する段階と
を含む化学気相蒸着装置を用いる基板の加熱方法。
【請求項１５】
前記光吸収層は、互いに異なる熱膨張係数を有する物質が複数層積層されていることを特徴とする請求項１０から１４の何れか１項に記載の化学気相蒸着装置を用いる基板の加熱方法。
【請求項１６】
請求項１０から１５の何れか１項に記載の加熱方法によって基板を加熱する段階と、
半導体の原料となるソースガスを前記基板に蒸着させる段階と
を有する基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サセプタ及び化学気相蒸着装置に関し、より詳細には、半導体成長用基板の不均一な加熱を防止できる化学気相蒸着装置用サセプタ及びこれを含む化学気相蒸着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体素子の微細化と高効率・高出力ＬＥＤの開発などにより化学的気相蒸着（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ＣＶＤ）技術のうち金属有機化学的気相蒸着法（Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ＭＯＣＶＤ）に対する関心が増えている。
【０００３】
このＭＯＣＶＤは化学的気相成長法（ＣＶＤ）の一つであり、有機金属の熱分解反応を用いて半導体基板上に金属化合物を堆積、付着させる化合物半導体の気相成長法のことを意味するが、ＭＯＣＶＤは反応ガスをウェーハ上で反応物質薄膜の化学的蒸気蒸着を引き起こさせながら、加熱されたウェーハ上を通過させ、連続的な処理を行ってウェーハ上に多数の層が作られるようにする。
【０００４】
このとき、ウェーハ表面の全域において薄膜が均一な厚さを有するようにすることが必要となるが、このためには、ウェーハを加熱する温度がウェーハの全域において均一になるように調節することが重要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、サセプタに装着された基板の加熱時、基板に反り現象が発生しても、基板を均一に加熱することで優れた品質の半導体を成長させることができるサセプタ及び化学気相蒸着装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面による化学気相蒸着装置用サセプタは、基板を収容するための少なくとも一つのポケットが形成された上面と該上面に対向する下面を有し、光透過性物質からなるサセプタ本体部と、該サセプタ本体部の上面に形成された光吸収性物質からなる光吸収部とを含む。
【０００７】
上記ポケットは、底部と、該底部から上昇した位置に上記基板の周囲部を載せるように形成された係止段差部とを備えることができる。
【０００８】
上記係止段差部は、上記サセプタ本体部に形成されるか、または、上記ポケットまで延長されて形成された上記光吸収部の端部に形成されることができる。
【０００９】
上記光透過性物質は、水晶（ｑｕａｒｔｚ）、サファイア及び透光性セラミックからなる群のうち少なくとも一つであることができる。
【００１０】
上記光吸収性物質は、黒鉛（ｇｒａｐｈｉｔｅ）、炭化シリコン（ＳｉＣ）及び炭化シリコンがコーティングされた黒鉛からなる群のうち少なくとも一つであることができる。
【００１１】
上記光吸収性物質は、波長４００ｎｍ〜１００μｍの光を吸収することができる。
【００１２】
本発明の他の側面による化学気相蒸着装置は、チャンバと、上記チャンバの内部に備えられ、基板を収容するための少なくとも一つのポケットが形成された上面と該上面に対向する下面を有し、光透過性物質からなるサセプタ本体部、該サセプタ本体部の上面に形成された光吸収性物質からなる光吸収部を含む化学気相蒸着装置用サセプタと、上記サセプタの下面を加熱するように光を放出する加熱ランプとを含むことができる。
【００１３】
上記ポケットは、底部と、該底部から上昇した位置に上記基板の周囲部を載せるように形成された係止段差部とを備えることができる。
【００１４】
上記基板と上記光吸収層は、結合または分離されていることができる。
【００１５】
上記ポケットは、上記基板が装着される係止段差部と底を含み、上記ポケットの底は上記係止段差部と所定の間隔をおいて離隔されることができる。
【００１６】
上記係止段差部は、上記サセプタ本体部に形成されるか、または、上記ポケットまで延長されて形成された上記光吸収部の端部に形成されることができる。
【００１７】
上記光吸収性物質は、波長４００ｎｍ〜１００μｍの光を吸収することができる。
【００１８】
上記光透過性物質は、水晶（ｑｕａｒｔｚ）、サファイア及び透光性セラミックからなる群のうち少なくとも一つであることができる。
【００１９】
上記光吸収性物質は、黒鉛（ｇｒａｐｈｉｔｅ）、炭化シリコン（ＳｉＣ）及び炭化シリコンがコーティングされた黒鉛からなる群のうち少なくとも一つであることができる。
【００２０】
上記基板の下面に形成された光吸収性物質からなる光吸収層をさらに含み、上記光吸収層は、互いに異なる熱膨張係数を有する物質層が複数層積層されていることができる。
【００２１】
本発明のさらに他の側面による化学気相蒸着装置を用いる基板の加熱方法は、基板を収容するための少なくとも一つのポケットが形成された上面と該上面に対向する下面を有し、光透過性物質からなるサセプタ本体部と、該サセプタ本体部の上面に形成された光吸収性物質からなる光吸収部とを含む化学気相蒸着装置用サセプタを設ける段階と、光透過性物質からなる基板の下面に光吸収性物質からなる光吸収層を形成する段階と、上記光吸収層が形成された上記基板を上記ポケットに装着する段階と、上記光吸収層が形成された上記基板を上記ポケットに装着し、化学気相蒸着装置のチャンバ内に配置する段階と、上記サセプタ本体部の下面に光を照射して加熱する段階とを含む。
【００２２】
上記基板は、水晶（ｑｕａｒｔｚ）、サファイア及び透光性セラミックからなる群のうち少なくとも一つであることができる。
【００２３】
上記基板の下面に光吸収層を蒸着またはボンディングして形成することができる。
【００２４】
上記光吸収層は、互いに異なる熱膨張係数を有する物質が複数層積層されていることができる。
【００２５】
本発明のさらに他の側面による化学気相蒸着装置を用いる基板の加熱方法は、基板を収容するための少なくとも一つのポケットが形成された上面と該上面に対向する下面を有し、光透過性物質からなるサセプタ本体部と、該サセプタ本体部の上面に形成された光吸収性物質からなる光吸収部とを含む化学気相蒸着装置用サセプタを設ける段階と、上記ポケットに光吸収層を装着する段階と、上記光吸収層上に基板を装着し、化学気相蒸着装置のチャンバ内に配置する段階と、上記サセプタ本体部の下面に光を照射して加熱する段階とを含む。
【００２６】
上記光吸収層は、互いに異なる熱膨張係数を有する物質が複数層積層されていることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の実施例によると、基板の加熱時、基板に反り現象が発生しても、基板を均一に加熱することで、基板上で優れた品質の半導体を成長させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】従来のサセプタを示した構成図である。
【図２】従来のサセプタに基板を装着し、加熱した時の状態を示す。
【図３】本発明の一側面による化学気相蒸着装置用サセプタを示す。
【図４】本発明の実施例による化学気相蒸着装置用サセプタと基板を示す。
【図５】本発明の他の実施例による化学気相蒸着装置用サセプタと基板を示す。
【図６】本発明の他の側面として、化学気相蒸着装置を概念的に示す。
【図７】本発明のさらに他の側面として、化学気相蒸着装置を用いる基板の加熱方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面を参照し本発明の具体的な実施例について詳細に説明する。
【００３０】
但し、本発明の思想は提示される実施例に限らず、本発明の思想を理解する当業者は同一の思想の範囲内で他の構成要素を追加、変更、削除などを通して退歩的な他の発明や本発明の思想の範囲内に含まれる他の実施例を容易に提案することができ、これも本願発明の思想の範囲内に含まれる。
【００３１】
また、各実施例の図面に示す同一または類似する思想の範囲内で機能が同一または類似する構成要素は同一または類似の参照符号を用いて説明する。
【００３２】
図１は、従来のサセプタを示した構成図である。図１の（ａ）を参照すると、上記サセプタ１０は、上部面に作業対象物である基板が載置されて装着されるように一定の深さで陥没形成されるポケット１５を複数備えている。図１の（ｂ）は、図１の（ａ）に示すサセプタ１０をＸ−Ｘ'方向に沿って切断した断面図である。
【００３３】
図２は、従来のサセプタに基板を装着し、加熱した時の状態を示す。図２を参照すると、基板１１、２１に熱を加えるとき、基板の反り現象（ｂｏｗｉｎｇ  ｅｆｆｅｃｔ）が発生する。
【００３４】
サセプタ１０の左側ポケットにおける基板１１がサセプタ１０の方向に膨らんで反っている。この場合、基板１１の中心部がポケットの底１４と接し、基板１１の端部はポケットの底１４から離れ、基板１１の中心部の温度が基板１１の端部の温度より高くなるため基板温度が不均一となる。
【００３５】
サセプタ１０の右側ポケットにおける基板２１は、上側に膨らんで反っている。この場合、基板２１の端部がポケットの底１４と接し、基板２１の中心部はポケットの底１４から離れ、基板２１の端部の温度が基板２１の中心部の温度より高くなるため基板温度が不均一となる。
【００３６】
図３は、本発明の一側面による化学気相蒸着装置用サセプタを示す。図３の（ａ）を参照すると、化学気相蒸着装置用サセプタ１００はサセプタ本体部１０４及び光吸収部１０７を含んでいる。
【００３７】
サセプタ本体部１０４は光透過性物質からなり、少なくとも１つのポケット１０５を備える。光透過性物質は、水晶（ｑｕａｒｔｚ）、サファイア及び透光性セラミックからなる群のうち少なくとも一つであることができる。
【００３８】
ポケット１０５は、基板が装着される係止段差部１０５ａ及び底１０５ｂを含むことができる。係止段差部１０５ａは、底１０５ｂから上昇した位置に基板の周囲部を載せるように形成されている。後述するように、係止段差部１０５ａが底１０５ｂから上昇した位置に形成され、加熱された基板がサセプタ側に膨らんで反るようになる場合は、基板を収容できる空間を形成し、上記基板が底１０５ｂに触れないようにする。
【００３９】
光吸収部１０７は上記サセプタ本体部１０４の上面に形成され、光吸収性物質からなるため上記サセプタ本体部１０４を通過した光を吸収することができる。光吸収部１０７は、ポケットの底１１５ｂの少なくとも一部を覆わないようにサセプタ本体部１０４の上面に形成されるとよい。光吸収性物質は、黒鉛（ｇｒａｐｈｉｔｅ）、炭化シリコン（ＳｉＣ）及び炭化シリコン（ＳｉＣ）がコーティングされた黒鉛からなる群のうち少なくとも一つであることができる。上記光吸収性物質は波長４００ｎｍ〜１００μｍの光を吸収することができる。
【００４０】
本発明の一実施例のサセプタ本体部１０４は光透過物質からなる。したがって光吸収部１０７がサセプタ本体部１０４の上面に形成されていない場合、加熱ランプ１２０で光を照射してサセプタ１００及び基板１０１を加熱するときに、光がサセプタを透過してしまい、サセプタは加熱されずに、チャンバ内部の他の部分が加熱されたり、基板のみが加熱されることがある。この場合、サセプタと基板との間に急激な温度差が発生することがある。
【００４１】
光吸収部１０７は、加熱ランプ１２０の光を遮断し、吸収することで、光がサセプタ１００を透過してしまわないようにすることを目的として形成される。すなわち、光吸収部１０７は光を遮る機能を有する。また、光吸収部１０７によって光が吸収され、サセプタ１００が加熱されることにより、基板１０１の周囲において基板１０１との温度差が発生せず、基板１０１を均一に加熱することができる。
【００４２】
図３の（ｂ）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用サセプタ１１０において、係止段差部１1５ａはポケット１１５まで延長されて形成された光吸収部１１７の端部に形成されることができる。サセプタ本体部１１４及びポケット１１５、ポケットの底１１５ｂをはじめ、それ以外の構成は図３の（ａ）に対する説明と殆ど同一であるため、詳細な説明は省略する。
【００４３】
図４は、本発明の一実施例による化学気相蒸着装置用サセプタと基板を示す。図４の（ａ）を参照すると、サセプタ１００は基板１０１及び上記基板１０１下面に形成され、光吸収性物質からなる第１光吸収層１０２を備えることができる。
【００４４】
基板１０１と第１光吸収層１０２は、分離されていてもよく、基板１０１に第１光吸収層１０２を蒸着したり、基板１０１に第１光吸収層１０２をボンディングして結合してもよい。
【００４５】
基板１０１は、例えば、光透過性材質として、水晶（ｑｕａｒｔｚ）、サファイア及び透光性セラミックからなる群のうち少なくとも一つであることができる。基板１０１の上面は半導体構造が積層されることができる。
【００４６】
第１光吸収層１０２は光吸収性物質からなり、サセプタのサセプタ本体部を通過する光を吸収して基板１０１に熱を伝達する。光吸収性物質は、黒鉛（ｇｒａｐｈｉｔｅ）、炭化シリコン（ＳｉＣ）及び炭化シリコン（ＳｉＣ）がコーティングされた黒鉛からなる群のうち少なくとも一つであることができる。第１光吸収層１０２の熱膨張係数は基板１０１の熱膨張係数に近いものが好ましい。そのため、基板１０１に反り現象が発生しても、第１光吸収層１０２が基板１０１に密着して基板１０１に熱を均一に伝達することが好ましい。
【００４７】
図４の（ｂ）を参照すると、サセプタ１００は基板１０１及び上記基板１０１の下部に形成され、光吸収性物質からなる第２光吸収層１０３を備えることができる。第２光吸収層１０３は互いに異なる熱膨張係数を有する物質層１０３ａ、１０３ｂが積層されていることができる。互いに異なる熱膨張係数を有する物質を適切に組み合わせて基板１０１の熱膨張係数に近いように第２光吸収層１０３を構成することができる。基板１０１及び第２光吸収層１０３は結合されていてもよく、分離されていてもよい。基板１０１に熱を均一に加えるためには、基板１０１と第２光吸収層１０３が結合されていることが好ましい。
【００４８】
図５は、本発明の他の実施例による化学気相蒸着装置用サセプタと基板を示す。図５の（ａ）、（ｂ）は、図３の（ｂ）に開示されたサセプタ１１０に基板を装着した様子を示す。図５の（ａ）、（ｂ）は、それぞれ図４の（ａ）、（ｂ）と殆ど同一であるため、詳細な説明は省略する。
【００４９】
図６は、本発明の他の側面として、化学気相蒸着装置を概念的に示す。図６の（ａ）を参照すると、基板１０１及びサセプタ１０４が充分に加熱される前の化学気相蒸着装置を示す。化学気相蒸着装置は、チャンバ（図示せず）、サセプタ１０４及び加熱ランプ１２０を含むことができる。チャンバ（図示せず）は基板１０１とサセプタ１００を備える空間である。
【００５０】
基板１０１は充分に加熱される前であるため、基板１０１の反り現象が発生せず、比較的直線形状を維持している。基板１０１及びサセプタ１００の上側には上記基板１０１に蒸着される半導体の原料となるソースガスが流れている。
【００５１】
加熱ランプ１２０は、サセプタ１００の下面に光を照射し、サセプタ本体部１０４を経て光吸収部１０７まで熱を伝達する。加熱ランプ１２０から放出される光の波長は、例えば、約４００ｎｍ〜１００μｍであることができる。より好ましくは、赤外線領域の波長、即ち、約７００ｎｍ〜１００μｍである。
【００５２】
図６の（ｂ）を参照すると、サセプタ１００及び基板が充分に加熱され、基板に反り現象が発生した状態を示す。サセプタ１００の左側ポケットにおける基板は、第１光吸収層１０２方向に膨らんで反っている。係止段差部１０５ａは、ポケットの底１０５ｂから上昇した位置に形成され、反った基板１０１を収容できる空間を具備している。
【００５３】
サセプタ１００の右側ポケットにおける基板１０１は、基板１０１方向に膨らんで反っている。本発明の実施例によると、基板１０１が基板１０１方向に膨らんでいても第１光吸収層１０２方向に膨らんでいても基板１０１と第１光吸収層１０２が密着しており、半導体層が形成される基板１０１に熱を均一に供給して均一な温度を維持できるため、優れた品質の半導体層が形成される。
【００５４】
図７は、本発明のさらに他の側面による、化学気相蒸着装置を用いて基板を加熱する方法を示すフローチャートである。
【００５５】
図７を参照すると、サセプタ本体部及び光吸収部を含む化学気相蒸着装置用サセプタを設ける（７１０）。上記化学気相蒸着装置用サセプタは、光透過性物質からなるサセプタ本体部の上面に光吸収性物質を塗布したり蒸着することで光吸収部を形成することができる。または、サセプタ本体部の上面に光吸収部をボンディングしてサセプタを設けてもよい。
【００５６】
光透過性物質からなる基板の下面に、光吸収性物質からなる光吸収層を形成する（７２０）。一例として、上記基板の下面に光吸収層を蒸着して形成することができる。他の例としては、基板の下面に光吸収層をボンディングして形成することができる。
【００５７】
上記光吸収層が形成された上記基板を上記ポケットに装着し、化学気相蒸着装置のチャンバ内に配置する（７３０）。上記光吸収層がポケットの係止段差部に載せられるように、上記基板を上記ポケットに装着することができる。
【００５８】
基板の下面に光吸収層を形成する（７２０）代わりに、基板と分離された別途の光吸収層をポケットに装着し、その上に基板を装着してもよい。
【００５９】
その次に、上記サセプタ本体部の下面に加熱ランプを用いて光を照射することで、上記サセプタ及び基板を加熱する（７４０）。
【００６０】
以上、本発明の好ましい実施例について図示し説明したが、本発明は上述した特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲で請求する本発明の要旨を逸脱することなく当該発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば種々の変形実施が可能であることはもとより、かかる変形実施を、本発明の技術的思想や見込みと別に理解してはいけない。
【符号の説明】
【００６１】
１０、１００、１１０  サセプタ
１１、２１、１０１  基板
１４、１０５ｂ、１１５ｂ  ポケットの底
１５、１０５、１１５  ポケット
１０２、１０３  光吸収層
１０４、１１４  サセプタ本体部
１０５ａ、１１５ａ  係止段差部
１０７、１１７  光吸収部
１２０  加熱ランプ
【図１】
2012134504.tif 000003
【図２】
2012134504.tif 000004
【図３】
2012134504.tif 000005
【図４】
2012134504.tif 000006
【図５】
2012134504.tif 000007
【図６】
2012134504.tif 000008
【図７】
2012134504.tif 000009