(57)【要約】【課題】プロセスガス供給部を提供する。【解決手段】プロセスガス供給部１４０は、第１プロセスガスｇ１が流れる通路を提供する外管１４１と、外管の内部に位置し第２プロセスガスｇ２が流れる通路を提供する第１内管１４２と、外管の上部に位置し金属ソース１６３を収容して第２プロセスガスと金属ソースとが反応して第３プロセスガスｇ３を生成するガス反応部１６０と、外管の内部に位置し第３プロセスガスが流れる通路を提供する第２内管１４３と、外管の内部に位置し第４プロセスガスｇ４が流れる通路を提供する第３内管１４４と、外管で流れる第１プロセスガスを外管の外部の処理空間に供給する少なくとも１つの第１ガス噴射部１４６と、第２内管で流れる第３プロセスガスを外管の外部の処理空間に供給する少なくとも１つの第２ガス噴射部１４８と、第３内管で流れる第４プロセスガスを外管の外部の処理空間に供給する少なくとも１つの第３ガス噴射部１４９と、を含む。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１プロセスガスが流れる通路を提供する外管と、
前記外管の内部に位置し、第２プロセスガスが流れる通路を提供する第１内管と、
前記外管の上部に位置し、金属ソースを収容して、前記第２プロセスガスと前記金属ソースとが反応して第３プロセスガスを生成するガス反応部と、
前記外管の内部に位置し、前記第３プロセスガスが流れる通路を提供する第２内管と、
前記外管の内部に位置し、第４プロセスガスが流れる通路を提供する第３内管と、
前記外管の内部を流れる前記第１プロセスガスを前記外管の外部の処理空間に供給する少なくとも１つの第１ガス噴射部と、
前記第２内管の内部を流れる前記第３プロセスガスを前記外管の外部の前記処理空間に供給する少なくとも１つの第２ガス噴射部と、
前記第３内管の内部を流れる前記第４プロセスガスを前記外管の外部の前記処理空間に供給する少なくとも１つの第３ガス噴射部と、
を含むことを特徴とするプロセスガス供給部。
【請求項２】
それぞれの前記第１ガス噴射部、それぞれの前記第２ガス噴射部及びそれぞれの前記第３ガス噴射部は、前記処理空間に積層された複数の基板の間に向けるように形成されることを特徴とする請求項１に記載のプロセスガス供給部。
【請求項３】
それぞれの前記第１ガス噴射部とそれぞれの前記第２ガス噴射部は、同一方向に形成されることを特徴とする請求項２に記載のプロセスガス供給部。
【請求項４】
前記第１内管は、前記外管の中央部に位置することを特徴とする請求項１に記載のプロセスガス供給部。
【請求項５】
前記第２ガス噴射部及び前記第３ガス噴射部は、前記外管の外周面と連通されることを特徴とする請求項１に記載のプロセスガス供給部。
【請求項６】
前記第１内管の上端は、前記ガス反応部の下側面に連通されることを特徴とする請求項４に記載のプロセスガス供給部。
【請求項７】
前記第１プロセスガスは、窒化ガス、前記第２プロセスガスは、ハロゲンを含むガス、前記第３プロセスガスは、金属ハロゲンガス、前記第４プロセスガスは、ドーピングガスであることを特徴とする請求項１に記載のプロセスガス供給部。
【請求項８】
前記窒化ガスは、ＮＨ３ガスであり、前記ハロゲンを含むガスは、ＨＣｌガスであり、前記金属ソースは、ＧａまたはＡｌのうち少なくとも１つであり、前記金属ハロゲンガスは、ＧａＣｌガス、ＡｌＣｌガスまたはＡｌＣｌ３ガスのうち少なくとも１つであり、前記ドーピングガスは、ＳｉＨ４ガス、Ｓｉ２Ｈ６ガス、ＳｉＨ２Ｃｌ２（ＤＣＳ；ｄｉｃｈｌｏｒｏｓｉｌａｎｅ）ガスのうち少なくとも１つであることを特徴とする請求項７に記載のプロセスガス供給部。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロセスガス供給部に係り、より詳細には、１つのノズルで３種のガスを処理空間に供給することができるプロセスガス供給部に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ；ＬＥＤ）は、電流を光に変換させる半導体発光素子であって、情報通信機器を含めた電子装置の表示画像用光源として広く利用された。特に、白熱灯、蛍光灯などの在来式照明とは異なって、電気エネルギーを光エネルギーに切り替える効率が高くて、最高９０％までエネルギーを節減することができるという事実が知られながら、蛍光灯や白熱電球を代替しうる素子として広く脚光を浴びている。
【０００３】
このようなＬＥＤ素子の製造工程は、大きくエピ工程、チップ工程、パッケージ工程に分類されうる。エピ工程は、基板上に化合物半導体をエピタキシャル成長（ｅｐｉｔａｘｉａｌ  ｇｒｏｗｔｈ）させる工程を言い、チップ工程は、エピタキシャル成長された基板の各部分に電極を形成してエピチップを製造する工程を言い、パッケージ工程は、このように製造されたエピチップにリード（Ｌｅａｄ）を連結し、光が最大限外部に放出されるようにパッケージングする工程を言う。
【０００４】
このような工程中でも、エピ工程は、ＬＥＤ素子の発光効率を決定する最も核心的な工程であると言える。これは、基板上に化合物半導体がエピタキシャル成長されない場合、結晶の内部に欠陥が発生し、このような欠陥は、非発光センター（ｎｏｎｒａｄｉａｔｉｖｅ  ｃｅｎｔｅｒ）として作用して、ＬＥＤ素子の発光効率を低下させるためである。
【０００５】
このようなエピ工程、すなわち、基板上にエピタキシャル層を形成させる工程には、ＬＰＥ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｐｈａｓｅ  Ｅｐｉｔａｘｙ）、ＶＰＥ（Ｖａｐｏｒ  Ｐｈａｓｅ  Ｅｐｉｔａｘｙ）、ＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｂｅａｍ  Ｅｐｉｔａｘｙ）、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）方法などが使われているが、そのうちでも、特に、有機金属化学気相蒸着法（Ｍｅｔａｌ−Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ＭＯＣＶＤ）またはハイドライド気相エピタキシー法（Ｈｙｄｒｉｄｅ  Ｖａｐｏｒ  Ｐｈａｓｅ  Ｅｐｉｔａｘｙ；ＨＶＰＥ）が主に使われている。
【０００６】
このような工程のために、基板上にエピタキシャル層を形成する反応を起こすのに必要なプロセスガスを基板上に供給するためのプロセスガス供給部がエピタキシャル層を形成するための装置に含まれるが、プロセスガス供給部は、プロセスガスを安定して供給することが最も重要である。
【０００７】
図１は、従来の蒸着膜形成装置１０を示す図面であり、図２は、従来のプロセスガス供給部４０を示す図面である。図２の（ａ）は、プロセスガス供給部４０の斜視図であり、図２の（ｂ）は、透明斜視図であり、図２の（ｃ）は、断面図である。
【０００８】
図１を参照すれば、従来の蒸着膜（エピタキシャル層）形成装置１０は、チャンバ２０、基板支持部３０、プロセスガス供給部４０及び金属ハロゲンガス形成装置６０を含みうる。
【０００９】
チャンバ２０は、四角形または円形の形態を有し、蒸着膜が形成される空間を提供する。基板支持部３０は、複数で構成され、基板支持部３０は、層で配列設けられる。プロセスガス供給部４０は、基板支持部３０の中央には中央貫通ホール（図示せず）を貫通して設けられ、チャンバ２０の内部に蒸着膜の形成のために必要なプロセスガス（ｇ’：ｇ１’、ｇ３’）を供給する。
【００１０】
図２を参照すれば、プロセスガス供給部４０は、外管４１と外管４１の内部に位置する少なくとも１つの内管４２とからなる二重管状であり得る。外管４１は、第１ガス供給部４４を通じてチャンバ２０内に金属ハロゲンガスｇ３’（例えば、ＧａＣｌガス）が供給され、内管４２は、第２ガス供給部４３を通じてチャンバ２０内に窒化ガスｇ１’（例えば、ＮＨ３ガス）が供給されうる。
【００１１】
従来の蒸着膜形成装置１０は、金属ハロゲンガス形成装置６０を通じて金属ハロゲンガスｇ３’を供給されうる。金属ハロゲンガス形成装置６０は、両端にハロゲンを含むガス供給部６１及び金属ハロゲンガス供給部６２が形成され、内部に金属ソース６６を収容する金属ソース収容部６５を含む。ハロゲンを含むガス供給部６１を通じて金属ハロゲンガス形成装置６０の内部に供給されたハロゲンを含むガスｇ２’（例えば、ＨＣｌ）は、金属ソース収容部６５の金属ソース６６と反応して金属ハロゲンガスｇ３’を生成することができる。金属ハロゲンガスｇ３’は、金属ハロゲンガス供給部６２を通じて排出されて移送管５０を通じてプロセスガス供給部４０に供給されうる。
【００１２】
前記のような従来の蒸着膜形成装置１０は、金属ハロゲンガスｇ３’を生成するために別途の金属ハロゲンガス形成装置６０を外部に備えている。金属ハロゲンガスｇ３’の一例として、ＧａＣｌは、６００℃以下では液化または凝結される性質を有しており、ＧａＣｌを供給するプロセスガス供給部４０の温度を６００℃を超過する高温に保持させなければならないが、金属ハロゲンガス形成装置６０がチャンバ２０の外部に配されるために、高温に保持するのに難点があり、プロセスガス供給部４０内でＧａＣｌが液化または凝結されて、ＧａＣｌガスがチャンバ２０内に安定して供給されないという問題点があった。また、金属ハロゲンガス形成装置６０をチャンバ２０の外部に別途に備えなければならないので、装置の大きさが増加するという問題点があった。
【００１３】
そして、従来の蒸着膜形成装置１０のプロセスガス供給部４０の構造では、２種のガス（例えば、ＧａＣｌガス、ＮＨ３ガス）のみが供給されるので、ドーピングガス（例えば、ＳｉＨ４）の供給時には、他のガスと混合して供給しなければならないという問題点があり、それを避けるために、別途のドーピングガス供給管（図示せず）を形成する場合、干渉を避けるために、チャンバ２０内の設計全体を変更しなければならない煩わしさがあった。
【００１４】
そして、従来の蒸着膜形成装置１０のプロセスガス供給部４０の構造では、第１ガス供給部４４と第２ガス供給部４３とがチャンバ２０内にガスを供給する方向が異なるので［図２の（ｃ）参照］、すなわち、第１ガス供給部４４と第２ガス供給部４３とがチャンバ２０の外周面にわたって交差して形成されているので、反応ガスであるＧａＣｌガスｇ３’とＮＨ３ガスｇ１’との反応率を均一に制御しにくいという問題点があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、前記のような従来技術の諸問題点を解決するために案出されたものであって、プロセスガスを安定して供給し、装置の大きさを減少させたプロセスガス供給部を提供することをその目的とする。
【００１６】
また、本発明は、３種のガスを同時に供給することができるプロセスガス供給部を提供することをその目的とする。
【００１７】
また、本発明は、均一な反応率を有するようにプロセスガスを供給することができるプロセスガス供給部を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
前記の目的を果たすために、本発明の一実施形態によるプロセスガス供給部は、第１プロセスガスが流れる通路を提供する外管と、前記外管の内部に位置し、第２プロセスガスが流れる通路を提供する第１内管と、前記外管の上部に位置し、金属ソースを収容して、前記第２プロセスガスと前記金属ソースとが反応して第３プロセスガスを生成するガス反応部と、前記外管の内部に位置し、前記第３プロセスガスが流れる通路を提供する第２内管と、前記外管の内部に位置し、第４プロセスガスが流れる通路を提供する第３内管と、前記外管で流れる第１プロセスガスを前記外管の外部の処理空間に供給する少なくとも１つの第１ガス噴射部と、前記第２内管で流れる前記第３プロセスガスを前記外管の外部の前記処理空間に供給する少なくとも１つの第２ガス噴射部と、前記第３内管で流れる前記第４プロセスガスを前記外管の外部の前記処理空間に供給する少なくとも１つの第３ガス噴射部と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
前記のように構成された本発明によれば、複数の基板上に均一にエピタキシャル層を形成させることができる。
【００２０】
また、本発明は、プロセスガスを安定して供給し、装置の大きさを減少させることができる。
【００２１】
また、本発明は、３種のガスを同時に供給することができる。
【００２２】
また、本発明は、均一な反応率を有するようにプロセスガスを供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】従来の蒸着膜形成装置を示す図面である。
【図２】従来のプロセスガス供給部を示す図面である。
【図３】本発明の一実施形態によるバッチ式蒸着層形成装置の構成を示す図面である。
【図４】本発明の一実施形態によるプロセスガス供給部の構造を示す斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態によるプロセスガス供給部の構造を示す垂直断面図である。
【図６】本発明の一実施形態によるプロセスガス供給部の構造を示す水平断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
後述する本発明についての詳細な説明は、本発明が実施される特定の実施形態を例示として図示する添付図面を参照する。これら実施形態は、当業者が本発明を十分に実施可能なように詳しく説明される。本発明の多様な実施形態は、互いに異なるが、相互排他的である必要はないということを理解しなければならない。例えば、これに記載されている特定の形状、構造及び特性は、一実施形態に関連して、本発明の精神及び範囲を外れず、他の実施形態として具現可能である。また、それぞれの開示された実施形態内の個別構成要素の位置または配置は、本発明の精神及び範囲を外れず、変更されうるということを理解しなければならない。したがって、後述する詳細な説明は、限定的な意味として取ろうとするものではなく、本発明の範囲は、適切に説明されるならば、その請求項の主張と均等である、あらゆる範囲と共に、添付の請求項によってのみ限定される。図面で類似した参照符号は、多様な側面にわたって同一または類似の機能を指称する。
【００２５】
以下、添付図面を参照して、本発明の構成を詳細に説明する。
【００２６】
図３は、本発明の一実施形態によるバッチ式蒸着層形成装置１００の構成を示す図面である。
【００２７】
まず、バッチ式蒸着層形成装置１００にローディングされる基板１の材質は、特に制限されず、ガラス、プラスチック、ポリマー、シリコンウェーハ、ステンレススチール、サファイアなど多様な材質の基板１がローディングされうる。以下、発光ダイオード分野で使われる円形のサファイア基板１を想定して説明する。
【００２８】
図３を参照すれば、本発明の一実施形態によるバッチ式蒸着層形成装置１００は、チャンバ１１０を含んで構成される。チャンバ１１０は、工程が行われる間に実質的に内部空間が密閉されるように構成されて、複数の基板１上に蒸着層（エピタキシャル層）が形成されるための空間を提供する機能を行える。このようなチャンバ１１０は、最適の工程条件を保持するように構成され、形態は、四角形または円形の形態で製造可能である。チャンバ１１０の材質は、石英（ｑｕａｒｔｚ）であることが望ましいが、必ずしもこれに限定されるものではない。
【００２９】
図３をさらに参照すれば、本発明の一実施形態によるバッチ式蒸着層形成装置１００は、ヒーター１２０を含んで構成することができる。ヒーター１２０は、チャンバ１１０の外部に設けられて複数の基板１にエピタキシャル工程で必要な熱を印加する機能を行える。基板１上で円滑なエピタキシャル成長がなされるために、ヒーター１２０は、基板１を約１，２００℃以上の温度まで加熱することができる。
【００３０】
本発明では、基板１を加熱するために、ハロゲンランプまたは抵抗式発熱体を用いた加熱方式を用いることもできるが、望ましくは、誘導加熱方式を用いることができる。誘導加熱（ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ  ｈｅａｔｉｎｇ）方式とは、電磁気誘導を用いて金属のような導電性物体を加熱させる方式を称する。誘導加熱方式を用いるために、ヒーター１２０は、チャンバ１１０の内部を誘導加熱することができるコイル型ヒーター１２０で構成され、基板サポート１３１に設けられるサセプタ１３３は、導電性物質を含んで構成することができる。コイル型ヒーター１２０を用いた基板１の加熱は、コイル型ヒーター１２０からチャンバ１１０の内部に高周波交流電流が印加されることによって、導電性物質を含むサセプタ１３３が加熱される原理によって具現されうる。
【００３１】
このように、誘導加熱方式を用いて基板１を加熱する場合、サセプタ１３３を除いたバッチ式蒸着層形成装置の構成要素は、不導体（例えば、石英）で構成することができる。これにより、コイル型ヒーター１２０によってサセプタ１３３のみ加熱されるので、チャンバ１１０の内部の残りの構成要素に蒸着物質の被着を最小化させうる。
【００３２】
図３をさらに参照すれば、本発明の一実施形態によるバッチ式蒸着層形成装置１００は、下部支持部１３０を含んで構成することができる。下部支持部１３０は、チャンバ１１０の内部に設けられてエピタキシャル工程がなされる間に複数の基板１０を支持する機能を行える。
【００３３】
下部支持部１３０は、チャンバ１１０内で回転可能に構成することができる。下部支持部１３０の回転を可能にするために、公知のさまざまな回転駆動手段が下部支持部１３０に採用されうる。下部支持部１３０がチャンバ１１０内で回転することによって、下部支持部１３０の構成要素である基板サポート１３１も回転するが、これにより、プロセスガス（ｇ：ｇ１、ｇ３、ｇ４）が基板１の任意の位置に偏重されるように供給されることを防止させうる。結果的に、複数の基板１上により均一にプロセスガスｇを供給させうる。
【００３４】
図３を参照すれば、下部支持部１３０は、基板１が載置される基板サポート１３１を含んで構成することができる。示したように、基板サポート１３１は、下部支持部１３０の円滑な回転のために円板の形態で構成されることが望ましいが、必ずしもこれに限定されるものではない。
【００３５】
図３をさらに参照すれば、基板サポート１３１は、複数層で配列されるように設けられることが望ましく、この場合、複数層の基板サポート１３１は、連結部材１３２によって互いに連結されて固定されうる。図３では、基板サポート１３１が６層であると示されているが、必ずしもこれに限定されるものではなく、基板サポート１３１の層数は、本発明が利用される目的によって多様に変更されうる。基板サポート１３１の材質は、石英であることが望ましいが、必ずしもこれに限定されるものではない。
【００３６】
後述するように、本発明では、プロセスガス供給部１４０が下部支持部１３０の基板サポート１３１の中央を貫通した状態でプロセスガスｇを供給する。このような場合、プロセスガスｇが基板サポート１３１の中心部から供給されることによって、基板サポート１３１の中心部と近い基板１０上の位置にプロセスガスｇがさらに多く供給されるという問題点が発生する恐れがある。このような問題点を解決するために、基板サポート１３１に載置された複数の基板１０は、独立して回転しうる。言い換えれば、エピタキシャル工程がなされる間に各基板１は、基板サポート１３１に対して水平方向に回転するが、互いに異なる回転速度または互いに異なる回転方向に回転しうる。このような基板１の独立した回転は、基板１が載置されるサセプタ１３３の回転によってなされうる。基板１が独立して回転することによって、プロセスガスが複数の基板１０上に均一に供給される。
【００３７】
図３をさらに参照すれば、それぞれの基板サポート１３１には、複数のサセプタ１３３が設けられることもある。サセプタ１３３は、エピタキシャル工程が進行する間に基板１を支持して基板１の変形を防止する機能を行える。それぞれの基板サポート１３１に設けられるサセプタ１３３の個数は、それぞれの基板サポート１３１に配される基板１の個数と同一であり得る。
【００３８】
サセプタ１３３は、基板１の変形を防止する機能以外にも、前述したように、コイル型ヒーター１２０と共に基板１を加熱する機能を行える。そのために、サセプタ１３３の材質は、導電性物質、例えば、非晶質カーボン（ａｍｏｒｐｈｏｕｓ  ｃａｒｂｏｎ）、ダイヤモンド性カーボン（ｄｉａｍｏｎｄｌｉｋｅ  ｃａｒｂｏｎ）、ガラス性カーボン（ｇｌａｓｓｌｉｋｅ  ｃａｒｂｏｎ）などを含みうるが、望ましくは、グラファイト（Ｇｒａｐｈｉｔｅ）であり得る。グラファイトは、強度に優れるだけではなく、導電性に優れて、誘導加熱方式で加熱されるのに適する。このように、サセプタ１３３がグラファイトで構成される場合、グラファイトの表面は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）でコーティングされうる。炭化ケイ素は、高温強度及び硬度に優れ、熱伝導率が高いために、加熱中にグラファイト分子の分散を防止し、かつ基板１への熱伝達が容易になされるようにする。
【００３９】
サセプタ１３３は、基板１の変形防止及び基板１の加熱機能以外にも、前述したように、基板１の回転（自転）がなされるようにする機能を行える。そのために、公知のさまざまな回転駆動手段がサセプタ１３３に採用されうる。また、サセプタ１３３は、円滑な回転のために円板の形状を有することが望ましいが、必ずしもこれに限定されるものではなく、本発明が利用される目的によって多様な形状を有しうる。
【００４０】
図３をさらに参照すれば、本発明の一実施形態によるバッチ式蒸着層形成装置１００は、プロセスガス供給部１４０を含んで構成することができる。プロセスガス供給部１４０は、チャンバ１１０の内部にエピタキシャル層の形成のために必要なプロセスガスｇを供給する機能を行える。
【００４１】
図３に示したように、本発明では、プロセスガス供給部１４０が基板サポート１３１の中央を貫通するように配置される。言い換えれば、プロセスガス供給部１４０が基板サポート１３１の中央に形成された貫通ホール１３５を貫通するように配されることによって、基板サポート１３１の中心部から基板サポート１３１によって支持されている複数の基板１に向けてプロセスガスｇを供給することができる。このような構成を採用することによって、複数の基板１上に均一にプロセスガスｇを供給できるようになるために、複数の基板１上に同じ品質及び規格を有するエピタキシャル層を形成させうる。
【００４２】
また、エピタキシャル工程が進行する間にプロセスガス供給部１４０は回転しうる。プロセスガス供給部１４０の回転のために、公知のさまざまな回転駆動手段がプロセスガス供給部１４０に採用されうる。これにより、下部支持部１３０の回転と類似にプロセスガスｇが各基板１の任意の位置に偏重されるように供給されることを防止させうる。結果的に、複数の基板１上により均一にプロセスガスを供給させうる。
【００４３】
図３を参照すれば、プロセスガス排気部１５０は、チャンバ１１０の外部にプロセスガスｇを排気する機能を行える。プロセスガス排気部１５０は、複数の基板サポート１３１の周辺を取り囲む円筒状に形成されうる。プロセスガス排気部１５０で基板サポート１３１のそれぞれに対応する高さには、プロセスガスｇを排気するための複数の排気口１５５が形成されうる。排気口１５５は、スリット（ｓｌｉｔ）状に形成されうるが、その形状は、これに限定されるものではない。また、排気口１５５の個数は、本発明が利用される目的によって多様に変更されうる。
【００４４】
プロセスガス排気部１５０の外部には、プロセスガスｇを吸い込むことができる吸入手段１５１が連結されて、プロセスガスｇを排気口１５５を通じて外部に排気することができる。排気口１５５は、基板サポート１３１の付近に位置することが望ましい。このような構成を採用することによって、プロセスガスｇの流れ、すなわち、プロセスガス供給部１４０から噴射されたプロセスガスｇがチャンバ１１０の内部を循環せず、直ちに排気口１５５に流入させる流れを形成することができるので、工程に必要な量を超過するプロセスガスｇが基板１に供給されることを最小化させうる。結果的に、複数の基板１上により均一にプロセスガスｇを供給させうる。排気口１５５は、プロセスガスｇの均一な流れのために水平方向に互いに一定の間隔を置いて配されることが望ましい。
【００４５】
バッフル部１７０は、基板サポート１３１の下部に位置して、チャンバ１１０内で発生した熱が外部への流出を遮断し、特に、下部支持部１３０を通じて熱が外部への流出を遮断することができる。
【００４６】
回転部１８０は、プロセスガス供給部１４０の回転を可能にし、プロセスガス供給部１４０の下部に位置しうる。
【００４７】
以下、本発明の一実施形態によるバッチ式蒸着層形成装置１００に使われるプロセスガス供給部１４０の構造を具体的に説明する。特に、ＨＶＰＥ法を用いて複数の基板１上にエピタキシャル窒化ガリウム（ＧａＮ）層を形成させるために、プロセスガス供給部１４０では、ＧａＣｌ、ＮＨ３、ＳｉＨ４ガスなどがプロセスガス（ｇ：ｇ１、ｇ３、ｇ４）として用いられることを想定して説明するが、これに制限されるものではないということを明らかにする。
【００４８】
図４は、本発明の一実施形態によるプロセスガス供給部１４０の構造を示す斜視図であり、図５は、本発明の一実施形態によるプロセスガス供給部１４０の構造を示す垂直断面図であり、図６は、本発明の一実施形態によるプロセスガス供給部１４０の構造を示す水平断面図である。
【００４９】
図４ないし図６を参照すれば、プロセスガス供給部１４０は、外管１４１内に第１内管１４２、第２内管１４３及び第３内管１４４からなる多重管構造で構成することができる。本実施形態で、第２内管１４３及び第３内管１４４の個数がそれぞれ３つであることを例示しているが、これに限定されるものではなく、利用される目的と状況とによって多様に変更されうる。
【００５０】
外管１４１は、第１プロセスガスｇ１（例えば、窒化ガスであるＮＨ３）が流れる通路を提供することができる。第１プロセスガスｇ１は、プロセスガス供給部１４０の下端部と連結された外部の第１プロセスガス供給部（図示せず）から供給されて、第１内管１４２、第２内管１４３及び第３内管１４４が占める空間を除いた外管１４１の内部の残りの空間１４５を通じて流れる。そして、第１プロセスガスｇ１は、外管１４１の外周面に形成された少なくとも１つの第１ガス噴射部１４６を通じて外管１４１の外部の処理空間［チャンバ１１０］に供給されうる。第１ガス噴射部１４６は、外管１４１の外周面に形成されたホール（ｈｏｌｅ）の形状を有することが望ましい。
【００５１】
第１内管１４２は、第２プロセスガスｇ２（例えば、ハロゲンを含むガスであるＨＣｌ）が流れる通路を提供することができる。第２プロセスガスｇ２は、プロセスガス供給部１４０の下端部と連結された外部の第２プロセスガス供給部（図示せず）から供給されて第１内管１４２の内部を通じて流れる。
【００５２】
第１内管１４２は、後述するガス反応部１６０に第２プロセスガスｇ２が供給され、第２内管１４３を通って第２ガス噴射部１４８を通じて第３プロセスガスｇ３が供給されるように、外管１４１の中央部に位置することが望ましい。言い換えれば、外管１４１の中央部に位置する第１内管１４２を通じて下部から上部に第２プロセスガスｇ２が供給され、ガス反応部１６０で上部から下部に第３プロセスガスｇ３が供給されて、外管１４１内で第１内管１４２を中心に放射状に配された第２内管１４３を通じて基板１に向けて供給されうる。
【００５３】
第２内管１４３は、第３プロセスガスｇ３（例えば、ＧａＣｌ）が流れる通路を提供することができる。第３プロセスガスｇ３は、第２内管１４３［または、外管１４１］の上部に位置するガス反応部１６０から供給されて第２内管１４３の内部を通じて流れる。そして、第３プロセスガスｇ３は、第２ガス噴射部１４８を通じて外管１４１の外部の処理空間［チャンバ１１０］に供給されうる。第２ガス噴射部１４８は、一端は第２内管１４３に連通され、他端は外管１４１の外周面に連通される管またはノズルの形状を有することが望ましい。または、第２内管１４３が外管１４１の内壁に接触されるように位置した場合に、第２ガス噴射部１４８は、第２内管１４３から外管１４１の外周面と連通されるホールの形状でもあり得る。
【００５４】
第３内管１４４は、第４プロセスガスｇ４（例えば、ドーピングガスであるＳｉＨ４）が流れる通路を提供することができる。第４プロセスガスｇ４は、プロセスガス供給部１４０の下端部と連結された外部の第４プロセスガス供給部（図示せず）から供給されて第３内管１４４の内部を通じて流れる。そして、第４プロセスガスｇ４は、外管１４１の外周面に形成された少なくとも１つの第３ガス噴射部１４９を通じて外管１４１の外部の処理空間［チャンバ１１０］に供給されうる。第３ガス噴射部１４９は、一端は第３内管１４４に連通され、他端は外管１４１の外周面に連通される管またはノズルの形状を有することが望ましい。または、第３内管１４４が外管１４１の内壁に接触されるように位置した場合に、第３ガス噴射部１４９は、第３内管１４４から外管１４１の外周面と連通されるホールの形状でもあり得る。
【００５５】
それぞれの第１、第２、第３ガス噴射部１４６、１４８、１４９の個数は、特に限定されず、本発明が利用される目的によって多様に変更されうる。
【００５６】
複数の第１、第２、第３ガス噴射部１４６、１４８、１４９の位置は、それぞれの基板サポート１３１の位置に対応して形成されうる。言い換えれば、複数の第１、第２、第３ガス噴射部１４６、１４８、１４９は、処理空間［チャンバ１１０］に積層された複数の基板１０の間［または、複数のサセプタ１３３の間］に向けるように形成されて、より均一にプロセスガスｇを供給することができるという利点がある。
【００５７】
また、図５に示したように、それぞれの第１ガス噴射部１４６とそれぞれの第２ガス噴射部１４８は、同一方向に形成されうる。これにより、第１ガス噴射部１４６から噴射される第１プロセスガスｇ１［例えば、窒化ガス］と第２ガス噴射部１４８から噴射される第３プロセスガスｇ３［例えば、ハロゲンガス］とが均一に反応して、基板１０上に均一にエピタキシャル層を形成することができるという利点がある。
【００５８】
一方、本明細書では、第１プロセスガスｇ１を窒化ガスであるＮＨ３ガス、第２プロセスガスｇ２をハロゲンを含むガスであるＨＣｌガス、第３プロセスガスｇ３を金属ハロゲンガスであるＧａＣｌガス、第４プロセスガスｇ４をドーピングガスであるＳｉＨ４ガスとして例を挙げて説明したが、必ずしもこれに限定されるものではない。後述する金属ソース１６３がＧａまたはＡｌのうち少なくとも１つであり、これにより、第３プロセスガスｇ３は、金属ハロゲンガスであるＧａＣｌガス、ＡｌＣｌガスまたはＡｌＣｌ３ガスのうち少なくとも１つであり、第４プロセスガスｇ４は、ドーピングガスであるＳｉＨ４ガス、Ｓｉ２Ｈ６ガス、ＳｉＨ２Ｃｌ２（ＤＣＳ；ｄｉｃｈｌｏｒｏｓｉｌａｎｅ）ガスのうち少なくとも１つであり得る。
【００５９】
また、第１プロセスガスｇ１を窒化ガス、第３プロセスガスｇ３を金属ハロゲンガス、第４プロセスガスｇ４をドーピングガスとして、例えば、３種のガスが第１、第２、第３ガス噴射部１４６、１４８、１４９を通じて供給されると記載したが、必ずしもこれに限定されるものではない。言い換えれば、第１プロセスガスｇ１をドーピングガス、第３プロセスガスｇ３を窒化ガスとして想定してドーピングガスと窒化ガスとがそれぞれ第１、第３ガス噴射部１４６、１４９を通じて供給されても良い。
【００６０】
本発明のプロセスガス供給部１４０によれば、３種のプロセスガスｇ１、ｇ３、ｇ４のそれぞれが第１、第２、第３ガス噴射部１４６、１４８、１４９を通じて噴射されるために、プロセスガスｇ１、ｇ３、ｇ４が基板１０に達する前に、プロセスガス供給部１４０内で互いに反応してプロセスガス供給部１４０の内壁に蒸着物質を被着させることを防止することができるという利点があり、１つのプロセスガス供給部１４０を通じて同時に３種のプロセスガスｇ１、ｇ３、ｇ４を供給することができるので、別個に３つのプロセスガス供給管を備えなくても良いという利点がある。
【００６１】
図４をさらに参照すれば、外管１４１の上部には、ガス反応部１６０が位置しうる。ガス反応部１６０では、金属ソース１６３（例えば、Ｇａソース）と第１内管１４２を通じて供給されたハロゲンを含むガスとが反応してプロセスガスｇの１つである第３プロセスガスｇ３が生成されうる。したがって、ガス反応部１６０から生成された第３プロセスガスｇ３が第２内管１４３を通じてプロセスガス供給部１４０の上端から下に供給させうる。
【００６２】
ガス反応部１６０には、第１内管１４２から供給された第２プロセスガスｇ２が通る流入路１６１、流入路１６１から供給された第２プロセスガスｇ２が通る第１疎通部１６２ａ、第１疎通部１６２ａと連結された第２疎通部１６２ｂ、第２疎通部１６２ｂを通過した第２プロセスガスｇ２と反応する金属ソース１６３が入れられた金属ソース貯蔵部１６６、金属ソース１６３と第２プロセスガスｇ２とが反応して生成された第３プロセスガスｇ３を第２内管１４３に供給する排出路１６４が含まれうる。
【００６３】
プロセスガス供給部１４０の第１内管１４２を通じて上向き供給される第２プロセスガスｇ２は、流入路１６１を通じてガス反応部１６０内に供給されうる。ガス反応部１６０内に供給された第２プロセスガスｇ２は、第１疎通部１６２ａと第２疎通部１６２ｂとを通じて金属ソース１６３に供給されうる。ガス反応部１６０は、円筒状であり、第１疎通部１６２ａと第２疎通部１６２ｂは、プロセスガス供給部１４０の中央に位置する流入路１６１からプロセスガス供給部１４０の外側周りに沿って第２プロセスガスｇ２が流れて、金属ソース１６３に到逹するように形成されうる。このような構成によって、第２プロセスガスｇ２が流入路１６１から流入されるやいなや、金属ソース１６３と接する場合に比べて、第２プロセスガスｇ２が金属ソース１６３と接する面積と時間とを延ばしうる。したがって、本発明の一実施形態によれば、第２プロセスガスｇ２が金属ソース１６３内の金属と反応して第３プロセスガスｇ３になる確率が高くなる。また、金属ソース１６３は、ヒーター１２０によって高温に保持されるチャンバ１１０の内部に位置するので、第２プロセスガスｇ２と金属とが反応するための温度を保持するために、別途のヒーターを使う必要がなく、反応温度の制御が容易である。
【００６４】
金属ソース１６３に供給された第２プロセスガスｇ２は、金属ソース１６３に含まれた金属と反応して第３プロセスガスｇ３を生成し、該生成された第３プロセスガスｇ３は、排出路１６４を通じて第２内管１４３に供給されうる。生成された第３プロセスガスｇ３が第２内管１４３に向けて流れるように排出路１６４がガス反応部１６０内に形成されうる。排出路１６４がチャンバ１１０の内部に位置するので、排出路１６４内で第３プロセスガスｇ３の液化または凝結を防止することができる。第３プロセスガスｇ３は、第２内管１４３の内部に流れ落ちて第２ガス噴射部１４８を通じて複数の基板１に噴射されうる。
【００６５】
一方、ガス反応部１６０の内部には、流入路１６１、第１疎通部１６２ａ、第２疎通部１６２ｂ及び排出路１６４を形成するために、ブロック１６５が配置される。すなわち、ガス反応部１６０の内面とブロック１６５との間に間隙が形成されるようにガス反応部１６０の内部にブロック１６５が配され、間隙は、形成された位置によって流入路１６１、第１疎通部１６２ａ、第２疎通部１６２ｂ及び排出路１６４になりうる。
【００６６】
本発明によれば、第３プロセスガスｇ３を生成するための金属ソース１６３と第３プロセスガスｇ３をプロセスガス供給部１４０に供給する排出路１６４がチャンバ１１０の内部に位置しうる。したがって、別途の金属ハロゲンガス形成装置６０をチャンバ１０の外部に位置する従来の蒸着膜形成装置１０［図１参照］とは異なって、金属ソース１６３の反応温度を保持するためのヒーターを別途に備える必要がなく、金属ソース１６３の反応温度の制御が容易であり、排出路１６４に沿って流れる第３プロセスガスｇ３が低温によって液化または凝結される現象を防止することができる。したがって、第３プロセスガスｇ３がプロセスガス供給部１４０から安定して供給されるという利点がある。そして、別途の金属ハロゲンガス形成装置６０［図１参照］を備える必要がないので、装置の大きさを減少させるという利点がある。
【００６７】
本発明は、上述したように、望ましい実施形態を挙げて図示して説明したが、前記実施形態に限定されず、本発明の精神を外れない範囲内で当業者によって多様な変形と変更とが可能である。そのような変形例及び変更例は、本発明と添付の特許請求の範囲の範囲内に属するものと言わなければならない。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明は、プロセスガス供給部関連の分野に適用可能である。
【符号の説明】
【００６９】
１００：バッチ式蒸着層形成装置
１１０：チャンバ
１２０：ヒーター
１３０：下部支持部
１４０：プロセスガス供給部
１４１：外管
１４２：第１内管
１４３：第２内管
１４４：第３内管
１４６：第１ガス噴射部
１４８：第２ガス噴射部
１４９：第３ガス噴射部
１５０：プロセスガス排気部
１６０：ガス反応部
ｇ１：第１プロセスガス
ｇ２：第２プロセスガス
ｇ３：第３プロセスガス
ｇ４：第４プロセスガス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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