CN111133128B - 基座和具备该基座的mocvd装置 - Google Patents

基座和具备该基座的mocvd装置 Download PDF

Info

Publication number
CN111133128B
CN111133128B CN201880058624.5A CN201880058624A CN111133128B CN 111133128 B CN111133128 B CN 111133128B CN 201880058624 A CN201880058624 A CN 201880058624A CN 111133128 B CN111133128 B CN 111133128B
Authority
CN
China
Prior art keywords
susceptor
substrate
coating
temperature
coating layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201880058624.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111133128A (zh
Inventor
赵广一
金南绪
崔成哲
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TES Co Ltd
Original Assignee
TES Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from KR1020180109824A external-priority patent/KR102205613B1/ko
Application filed by TES Co Ltd filed Critical TES Co Ltd
Publication of CN111133128A publication Critical patent/CN111133128A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111133128B publication Critical patent/CN111133128B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4581—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber characterised by material of construction or surface finish of the means for supporting the substrate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/06—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of metallic material
    • C23C16/18—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of metallic material from metallo-organic compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4582—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
    • C23C16/4583—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally
    • C23C16/4586—Elements in the interior of the support, e.g. electrodes, heating or cooling devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

本发明涉及一种通过涂层来减少支承面上的温度偏差的基座和具备该基座的MOCVD装置。根据本发明一实施例的基座，可以是，具有与基板接触的同时支承所述基板的支承面以及与所述支承面连接的侧面，所述基座构成为被感应线圈感应加热从而对所述基板进行支承的同时加热。可以是，所述基座包括：母材，由能够响应于所述感应线圈而感应加热的材质制成；以及涂层，涂布在所述母材的一部分或者全部表面而形成所述支承面的一部分或者全部，并具有与所述母材的磁性不同的磁性。根据本发明的基座和具备该基座的MOCVD装置，通过减少支承基板的支承面上的温度不均匀性，能够在基板上生长具有更均匀特性的薄膜，通过使用基于MOCVD工艺生长的基板，能够在元件制作时获得高产率。另外，根据本发明的MOCVD装置，能够测定正确的支承面上的温度。

Description

基座和具备该基座的MOCVD装置
技术领域
本发明涉及一种基座和具备该基座的MOCVD装置，更具体地涉及一种通过涂层来减少支承面上的温度偏差并能够测定正确的支承面上的温度的基座和具备该基座的MOCVD装置。
背景技术
化学气相沉积(CVD；Chemical Vapor Deposition)是指使原料气体在被覆的基板上流动并通过赋予外部能量来分解原料气体从而通过气相化学反应形成薄膜的技术。
为了正常进行化学反应，需要精确控制各种工艺条件以及环境，并需要供应用于活性化的能量以使原料气体自发引起化学反应。
化学气相沉积可以分为利用几～几百个mTorr的低压力的LPCVD(Low PressureCVD；低压化学气相沉积)、利用等离子体使原料气体活性化的PECVD(Plasma-EnhancedCVD；等离子体增强化学气相沉积)、将在金属元素上键合有机物反应基团形态的气体分子用作原料的MOCVD(Metal-Organic CVD；金属有机化学气相沉积)等。
其中，MOCVD装置是指将III族烷基(有机金属原料气体)以及V族原料气体与高纯度的载气进行混合并提供到反应腔室内而在加热的基板上进行热分解来使化合物半导体晶体生长的装置。
图1示出常规MOCVD装置的反应器构成的概要剖面图。
参照图1，常规MOCVD装置的反应器10构成为包括：反应腔室1，使反应气体流入并进行反应之后流出；基座(susceptor)2，以使基板W暴露在反应腔室1的方式支承基板W；以及加热机构3，将热施加到所述基座2。
为了使反应气体在基板W上反应，需要将基板W加热到高温，因此可以通过热阻方式或者感应加热方式的加热机构3来加热基座2，由此加热基板W。
其中，可以将使用钨、铼等金属材质的热丝的电阻加热式加热器用作加热机构3，但是存在在超过1200℃的超高温区域的工艺条件下寿命短的问题，根据热丝的布置可能发生温度不均匀性问题。由此，并不适于需要超高温的大容量大面积的制造工艺。
为了解决这种问题，使用感应加热方式的加热机构，在超过1200℃的超高温设备中用作主要加热机构。与以往的电阻加热式加热器相比，通过使用感应加热方式的加热机构可以减少支承基板的支承面上的温度偏差，但是基板的支承面上的温度不均匀性仍然存在。
蒸镀在基板上的薄膜的蒸镀率以及结晶度受基板W温度的影响大，尤其是安放有基板W的基座2的支承面的温度均匀性是决定基板上的薄膜均匀度的最大因素。
另外，其即将决定元件的产率，随着最近元件工艺的设计规则(designrule)减少，趋势是元件企业对温度均匀度的要求逐渐提高，因此具有优异的温度均匀度的感应加热式基座的开发对于产业界来说可能是一个当前课题。
另一方面，为了制造射出紫外线的发光二极管以及激光二极管，通常使用基于氮化铝(AlN)的物质。为了抑制用作铝的前体(precursor)的TMAl和用作N的前体的NH3的寄生反应，需要使NH3的流量最小化，为了生长高质量的氮化铝，由于NH3的低裂解(Cracking)效率，需要在1400℃以上的高温下生长。为了实现这种温度，通常使用在基座周边布置热阻方式加热器或者通过感应加热方式使石墨材料自身发热的方法。
但是，在1400℃以上的高温区域中，由于前面提及的热阻方式加热器的耐久性问题，主要使用RF感应加热方式。
作为这种RF感应加热方式，存在有在基座下方布置感应线圈的扁平(pancake)方式和以包裹基座侧面的方式布置感应线圈的级联(cascade)方式。扁平方式中通常主要使用圆板形基座，级联方式中通常主要使用圆筒形基座。
就热效率而言，对级联方式的感应线圈使用圆筒形基座是有利的。
然而，在使用级联方式的感应线圈的情况下，当由于基座内部的感应电流的不均衡，使用具有100mm以上直径的圆筒形基座时，存在基座上面的中心部的温度相比边缘部显著低的问题点。
即，存在如下问题：感应电流的不均衡导致基座上面的温度不均匀性，该温度不均匀性扩展至放置在基座支承面上的基板的温度不均匀性，导致特性均匀度降低以及产率降低，由此存在制造成本高的问题。
(专利文献1)
韩国授权专利第10-0676404号(半导体基板的温度升降控制方法及其装置)
发明内容
本发明是为了解决如上所述那样的当前问题而提出，本发明要解决的课题在于，提供一种通过涂层来减少支承面上的温度偏差并能够测定正确的支承面上的温度的基座和具备该基座的MOCVD装置。
本发明的课题并不限于以上所提及的课题，通过以下记载，本领域技术人员能够清楚地理解未提及的其它课题。
根据用于解决所述课题的本发明一实施例的基座，可以是，具有与基板接触的同时支承所述基板的支承面以及与所述支承面连接的侧面，所述基座构成为被感应线圈感应加热从而对所述基板进行支承的同时加热。可以是，所述基座包括：母材，由能够响应于所述感应线圈而感应加热的材质制成；以及涂层，涂布在所述母材的一部分或者全部表面而形成所述支承面的一部分或者全部，并具有与所述母材的磁性不同的磁性。
根据本发明的另一特征，可以是，所述感应线圈布置成围绕所述侧面。
根据本发明的又另一特征，可以是，所述母材具有反磁性和顺磁性中任意一个磁性，所述涂层具有与所述母材的磁性不同的磁性。
根据本发明的又另一特征，可以是，所述母材由石墨制成，所述涂层包含碳化钽。
根据本发明的又另一特征，可以是，所述碳化钽为TaCx，x大于0.9。
根据本发明的又另一特征，可以是，所述涂层为第一涂层，所述基座还包括由碳化硅(Silicon Carbide)制成的第二涂层，所述第一涂层形成为覆盖所述母材的一部分，所述第二涂层形成为至少覆盖未涂布有所述第一涂层的所述母材的表面。
根据本发明的又另一特征，可以是，所述第一涂层位于所述支承面的边缘部分，所述第二涂层位于所述支承面的中心部分。
根据用于解决所述课题的本发明另一实施例的基座，可以是，具有与基板接触的同时支承所述基板的支承面以及与所述支承面连接的侧面，所述基座构成为被以围绕所述侧面的方式布置的感应线圈感应加热从而对所述基板进行支承的同时加热。可以是，所述基座包括：母材，由能够响应于所述感应线圈而感应加热的材质制成；以及涂层，涂布形成在所述母材的至少一部分上，并包含碳化钽，所述支承面的一部分或者全部由所述涂层形成。
根据本发明的又另一特征，可以是，所述支承面的宽度为100mm以上。
根据本发明的又另一特征，可以是，所述支承面的宽度相对于所述基座的高度的比率为5以下。
根据用于解决所述课题的本发明一实施例的MOCVD装置，可以是，包括：反应腔室；基座，具有以使基板暴露于所述反应腔室的方式与所述基板接触的同时支承所述基板的支承面以及与所述支承面连接的侧面；以及感应线圈，布置成围绕所述侧面以感应加热所述基座，所述基座为上述的基座。
根据本发明的另一特征，MOCVD装置还包括：温度测定模组，测定具备所述基座的支承面的上面的温度；以及辐射率测定模组，测定所述基座的底面的辐射率。所述MOCVD装置构成为基于通过所述温度测定模组以及所述辐射率测定模组获得的数据来算出所述支承面上的温度。
根据本发明的又另一特征，所述温度测定模组通过透镜接收光，所述辐射率测定模组通过导光管(light pipe)接收光。
根据本发明的基座和具备该基座的MOCVD装置，通过减少支承基板的支承面上的温度不均匀性，能够在基板上生长具有更均匀特性的薄膜，通过使用基于MOCVD工艺生长的基板，能够在元件制作时获得高产率。另外，根据本发明的MOCVD装置，能够测定正确的支承面上的温度。
附图说明
图1示出常规MOCVD装置的反应器构成的概要剖面图。
图2是概要示出根据本发明一实施例的基座安装在MOCVD装置的反应器上的状态的剖面图。
图3是概要示出图2的基座的剖面图。
图4是在未形成涂层的状态下感应加热的母材的磁流模拟数据。
图5是在未形成涂层的状态下感应加热的母材的温度分布模拟数据。
图6是实际测定的涂层由碳化硅形成的基座的支承面上的温度分布数据。
图7是实际测定的涂层由碳化钽形成的基座的支承面上的温度分布数据。
图8是示出利用涂层由碳化硅形成的基座来生长的UV C多量子阱结构晶片的峰值波长的特性的曲线图。
图9是示出利用涂层由碳化钽形成的基座来生长的UV C多量子阱结构晶片的峰值波长的特性的曲线图。
图10是根据另一实施例的基座的概要剖面图。
图11是根据又一实施例的基座的概要剖面图。
图12是示出第一涂层和第二涂层的示例性平面布置的概要俯视图。
图13是概要示出具备用于测定本发明的基座温度的构成的MOCVD装置的剖面图。
图14示出涂布SiC的基座和涂布TaC的基座通过热电偶测定的温度与在固定辐射率条件下通过透镜受光型高温计测定的温度相对比的曲线图。
具体实施方式
通过参照与所附附图一同详细后述的实施例，本发明的优点、特征以及实现这些的方法会得到清楚。但是，本发明并不限于以下公开的实施例，可以由彼此不同的各种形式来实现，本实施例只是使本发明的公开完整，为了使本发明所属技术领域中掌握通常知识的人员完整地知晓本发明的范畴而提供，本发明仅由权利要求书的范畴来定义。
虽然第一、第二等为了叙述各种构成要件而使用，但显然这些构成要件并不限于这些术语。这些术语仅是为了区别一个构成要件和另一个构成要件而使用。因此，显然，以下提及的第一构成要件在本发明的技术构思范围内也可以是第二构成要件。同时，显然，即便记载为在第一涂布后实施第二涂布，以与其相反顺序实施涂布的也包含在本发明的技术构思范围内。
在本说明书中，在附图标记的使用上，即使在附图不同的情况下，表示相同构成时尽量使用相同的附图标记。
附图中出现的各构成的尺寸以及厚度是为了便于说明而示出，本发明并非必须限于示出的构成的尺寸以及厚度。
以下，参考所附附图说明本发明的基座的实施例。
图2是概要示出根据本发明一实施例的基座安装在MOCVD装置的反应器上的状态的剖面图。
首先，参照图2，说明根据本发明一实施例的基座120在MOCVD装置的反应器100中布置方式以及加热方式。
参照图2，MOCVD装置的反应器100包括：反应腔室110、基座120以及感应线圈130。
反应腔室110包括：流入部111，使得将在基板的表面上进行反应的气体流入；和流出部112，使得反应(结晶生长)结束而剩余的残留气体流出，在流入部111和流出部112之间形成反应空间S。
在本实施例中，反应腔室110的流入部111和流出部112的方向以及布置是示例性的，反应腔室110也可以构成为反应气体在上下方向或者其它方向上流动。
基座120构成为具有以使基板W暴露于反应腔室110的反应空间S的方式与基板W接触的同时支承基板W的支承面121以及与该支承面121连接的侧面122。换句话说，可以说基座120具有大致圆筒形的形状。
另一方面，也可以在基座120的内部形成用于***用于温度测定的热电偶的孔123。
基座120由能够感应加热的材质制成。基座120可以由母材和涂层构成，对于具体构成在后面参照图3进行说明。
感应线圈130为了感应加热基座120而布置成围绕基座120的侧面122。感应线圈130构成为能够施加具有几～几十kHz频率的电流，由此能够感应加热位于感应线圈130内部的基座120。
可以在感应线圈130和基座120之间设置阻断被加热的基座120的热的热阻断膜141。另外，可以在反应腔室110内设置阻断被加热的基板W产生的辐射热的热屏蔽膜142。
图3是概要示出图2的基座的剖面图。
参照图3，更具体说明基座120的构成。参照图3，基座120构成为包括母材124和涂层125。作为参考，涂层125的厚度薄，但是为了便于说明，示出为比原来厚度相对厚。
母材124由能够通过感应线圈130感应加热的材质制成。另一方面，通常来说强磁性体熔点低，因此基座120的母材124为了超高温发热而优选具有反磁性和顺磁性中任意一个磁性。
当母材124由反磁性体制成时，作为母材124的材质，可以适用碳(石墨)、铜、金、银等，应该根据加热温度范围选择材质。在MOCVD装置用基座120中，考虑到高的加热温度，优选选择熔点高的石墨(graphite)作为母材124的材质。
当母材124由顺磁性体制成时，作为母材124的材质，可以适用铝、铂、钯、不锈钢等，应该根据加热温度范围选择材质。
涂层125覆盖母材124的至少一部分，防止母材124与反应气体进行反应。优选的是涂层125具有与母材124的磁性不同的磁性。例如，当母材124为反磁性体时，涂层125可以由顺磁性体制成，相反，当母材124为顺磁性体时，涂层125可以由反磁性体制成。
下面，参照图4至图9观察当改变涂层125的材质时支承面121上的温度均匀性的变化。
图4是在未形成涂层的状态下感应加热的母材的磁流模拟数据，图5是在未形成涂层的状态下感应加热的母材的温度分布模拟数据。另外，图6是实际测定的涂层由碳化硅形成的基座的支承面上的温度分布数据，图7是实际测定的涂层由碳化钽形成的基座的支承面上的温度分布数据。另外，图8是示出利用涂层由碳化硅形成的基座来生长的UV C多量子阱结构晶片的峰值波长的特性的曲线图，图9是示出利用涂层由碳化钽形成的基座来生长的UV C多量子阱结构晶片的峰值波长的特性的曲线图。
首先，参照图4以及图5可知，当在如图2那样感应线圈130缠绕成围绕仅由石墨制成的母材124的侧面122的状态下对母材124进行感应加热时，磁流的密度在侧面122部分高，磁流的密度随着靠近内部而减少。将其也称为表皮现象。
由此，如图5所示，获得在母材124的侧面122附近出现高温度的感应加热并随着靠近中心部分而减少的温度分布。结果，支承面121在边缘部分获得高的温度而在中心部分获得相对低的温度。
这样的模拟结果表明，当圆筒形的基座被围绕其侧面的感应线圈130感应加热时，在支承面121出现大的温度偏差。支承面121上的大的温度偏差如在前面所提及那样导致基板W上的不均匀的结晶生长，对生产率带来坏影响。基于这些结果，产业界上已知对于具有100mm以上直径的基座使用级联形式的感应线圈进行感应加热的方式是不适合。
然而，本申请的发明人等通过实验证明了支承面121上的温度分布根据涂层125的材质而不同。图6以及图7示出通过实验实测的结果。
图6示出以10～20kHz的频率感应加热由碳化硅(SiC)形成涂层125的基座而对支承面121上的温度进行测定的数据。
参照图6，趋势与图5的模拟数据一致，具有在支承面121边缘形成高的温度而在中心部形成低的温度的趋势。测定到在整个38mm距离区域d中的温度偏差为18℃。
另一方面，图7示出以10～20kHz的频率感应加热由碳化钽(TaC)形成涂层125的基座而对支承面121上的温度进行测定的数据。即，在其它条件相同的情况下仅改变了涂层125的材质。
参照图7，与图6不同，测定到支承面121边缘的温度反而低于中心部的温度。由此，也测定到温度偏差在38mm距离区域d中为5℃，与图6的结果相比相对低。
即，测定到由碳化钽形成涂层125时的温度偏差小于由碳化硅形成时的温度偏差。
参照图8以及图9，对使用涂布有碳化硅的基座和涂布有碳化钽的基座生长AlxGa1-xN/AlyGa1-yN(0<x<1，0<y<1)多量子阱结构的晶片进行了光致发光测定，通过测定的峰值波长的分布结果，可以再次确认涂布有碳化钽的基座的不同性。
参照图8，在由碳化硅(SiC)形成涂层125的基座中，可以确认与支承面121的中心部相比边缘部的晶片区域的峰值波长更短。出现这种现象的原因在于，在约1200℃的高温区域中温度越高铝的混合速度比镓的混合速度更快，因此边缘部的铝组成高于中心部，其显现成带隙增加，最终显现成峰值波长短。即，可以判断为其是直接反映支承面121表面的温度不均匀性的结果。
相反，参照图9，在由碳化钽(TaC)形成涂层125的基座中，可以确认与支承面121的边缘部相比置于中心部的晶片区域的峰值波长更短。通过这种光致发光测定，也可以确认基于涂层的材质的基座上面的温度梯度变化现象。
可以推定，这种支承面121上的温度均匀性提高归因于：1)母材124和涂层125的磁特性差异；2)基于涂层125的材质的辐射率差异。
首先，预测当涂层125的磁特性与母材124相同时在涂层125内部发生的磁流趋势也与母材124类似，由此预测热分布也类似。即，预测当母材124的材质为反磁性物质即石墨时，由同样的反磁性物质的碳化硅形成的涂层125不能对仅由母材124形成的温度分布带来大的影响，呈现在图6中实际观察到图5的模拟温度分布趋势。
另一方面，碳化钽是钽和碳的二元化合物(binary chemical compounds)，实验式用TaCx表示。其中，通常x具有0.4至1的值，碳化钽的磁性根据x值而不同。即，已知TaCx在x为0.9以下时是反磁性而在x超过0.9时是顺磁性。
其中，若TaCx的x为0.9以下，则与母材的石墨相同地，碳化钽具有反磁性的磁性，因此推测为与涂层125由碳化硅形成的情况相同，不对温度偏差带来大影响。
然而，认为，当x超过0.9而TaCx为顺磁性时，在涂层125内部形成与反磁性的母材124中的磁流相抵方向的磁流，从而妨碍母材124的表面上的磁流形成。即，认为，来自母材124的表面的发热被碳化钽涂层相抵，来自内部的发热在内部传导而加热支承面121，从而可以获得更加均匀的支承面121上的温度分布。
另外，认为，由于碳化钽的辐射率以相比于碳化硅的辐射率约1/3程度相当低，由碳化钽制成的涂层125的情况下，母材124中产生的热不易热传导至支承面121侧，由此能够在支承面121上获得更加均匀的温度分布。
即，当母材124由反磁性体即石墨制成的情况下，当通过顺磁性体即碳化钽(TaCx，其中，x超过0.9)形成涂层125时，通过母材124表面上的磁流相抵作用以及涂层125的低辐射率，可以减少支承面121上的温度不均匀性。
图10是根据另一实施例的基座的概要剖面图。
参照图10，本实施例的基座120′由彼此不同的涂层125、126重叠而形成。其中，例示母材124由石墨制成，例示第一涂层125由碳化钽制成，第二涂层126由碳化硅制成。
第一涂层125形成为覆盖母材124的一部分。尤其，优选的是，第一涂层125布置在母材124温度相对高的支承面121的边缘部分和母材124之间。由于这种第一涂层125的布置，相对高温的边缘部分的热可以分散到中心部分。
第二涂层126布置在第一涂层125不被覆盖的部分。即，第二涂层126至少位于支承面121的中心部分和母材124之间。另一方面，本实施例中虽例示成第二涂层126覆盖第一涂层125，但是第一涂层125暴露在外部以直接形成支承面121也无妨。
虽然如图3那样涂层125也可以构成为覆盖母材124的全部，但如图10那样也可以构成为仅局部覆盖温度相对高的部分。当如图10那样构成时，在侧面部分产生的热量被促进流向与辐射率低的第一涂层125相比辐射率高的第二涂层126，可以更加顺畅地分散热。由此，可以减少支承面121上的温度偏差。
图11是根据又一实施例的基座的概要剖面图。
与图10的基座120′不同，本实施例的基座120〞例示第二涂层126仅覆盖第一涂层125的一部分以使第一涂层125暴露于外部。
如此，第二涂层126并未覆盖第一涂层125的全部，使得第一涂层125直接暴露于外部。
这种涂层的布置可以根据母材124自身的形状、感应加热的条件、母材124的材质等通过实验来适当选择。
图12是示出第一涂层和第二涂层的示例性平面布置的概要俯视图。
参照图12，第一涂层125和第二涂层126可以以构成各种平面布置的方式形成支承面121。
例如，如图12的(a)那样，第一涂层125和第二涂层126可以呈同心圆依次布置，如图12的(b)那样，第一涂层125和第二涂层126可以以呈螺旋状缠绕的方式形成。
另一方面，若如图12的(a)那样形成涂层125、126，则多个第一涂层125以及多个第二涂层126分别不连续，因此也可能需要实施多次涂布，但是由于如图12的(b)那样第一涂层125以及第二涂层126各自连续，仅通过各一次的涂布就可以形成支承面121。
如此，可以以多种形式形成第一涂层125以及第二涂层126的平面布置。
另一方面，在参照图3说明的基座120中，将母材124和涂层125的磁性彼此不同作为前提进行了说明，但是即使彼此相同，当涂层125由碳化钽形成时，由于碳化钽的低辐射率，仍可以减少支承面121上的温度偏差。
即，即使与母材124的磁性无关地，圆筒形基座的支承面121的一部分或者全部由包含碳化钽的涂层125形成，由于涂层125的低辐射率，也可以使侧面122部分的热集中分散到支承面121的中心部分，与此同时，可以抑制大范围导致的辐射热散发而改善温度均匀度。
这种效果在通过以围绕侧面122的方式布置的感应线圈来加热的圆筒形基座中尤为明显。即，优选的是，上述的涂层的构成适用于与支承面121的宽度长度相比高度相对大的基座。更详细地，优选的是，支承面121的宽度相对于基座的高度的比率为5以下。
另一方面，考虑生产率，优选的是支承面121的宽度为100mm以上，为了保持支承面121的宽度相对于基座的高度的比率，优选的是基座的高度为50mm以上。
图13是概要示出具备用于测定本发明的基座温度的构成的MOCVD装置的剖面图。
根据本发明一实施例的MOCVD装置100′包括基座120，所述基座120包括上述的TaC涂布。由于基座120的构成如上所述，因此省略详细说明。显然，作为基座120，也可以适用上述的基座120′、基座120〞的构成。
感应线圈130布置在基座120的侧面122部分而加热基座120。此时，为了测定晶片所处的基座120上面的温度，非接触式温度测定模组150布置在基座120的上侧。作为温度测定模组150，可以采用透镜受光型高温计(pyrometer)。作为温度测定模组150的高温计适用透镜以非接触式收集光学***中基座120辐射的辐射能。
另一方面，为了利用温度测定模组150中测定的辐射能来算出实际基座120上面的温度，需要确定辐射率(emissivity，ε)，为了测定正确的辐射率，本MOCVD装置100′还包括辐射率测定模组160。
作为辐射率测定模组160，可以采用适用导光管(light pipe)的高温计。已知辐射率测定模组160通常优选布置在由温度测定模组150测定辐射能的附近，但是基座120的上方由于工艺气体分解导致的涂布影响，导光管容易被污染，因此难以设置在基座120的上方。对此，在本实施例中，辐射率测定模组160布置成面对基座120的底面，以测定基座120的底面的辐射率。
在后面更加具体地叙述如此辐射率测定模组160即使不位于温度测定模组150附近也能够算出正确的温度的根据。
图14示出涂布SiC的基座和涂布TaC的基座通过热电偶测定的温度与在固定辐射率条件下通过透镜受光型高温计测定的温度相对比的曲线图。
参照图14，在涂布SiC的常规基座中，随着通过热电偶测定的温度(x轴)升高，通过透镜受光型高温计测定的温度(y轴)一定地升高，由此显现出直线的曲线图形式。由此，可以理解为涂布SiC的基座是辐射率几乎不随温度变化而变化。
与此不同，在涂布TaC的基座中，随着通过热电偶测定的温度升高，通过透镜受光型高温计测定的温度伴随升高率减少而升高。即，可知涂布TaC的基座是辐射率随温度变化较大。
另外，如下表1，通过以往的参考文献也能确认到TaC是辐射率随温度变动较大。
[表1]
Figure BDA0002405746810000131
如此，可知，TaC涂布制成的基座根据涂布制造方法、厚度等，辐射率变动大。
因此，本发明的上述实施例的基座120、120′、120〞是仅通过透镜受光型高温计之类温度测定模组150来测定基座120上面的温度，无法测定到可靠的温度，可以适用导光管的高温计之类辐射率测定模组160来实时测定辐射率，并反映到光-温度转换计算式中，从而获得正确的温度。
另一方面，即使无法实时测定基座120、120′、120〞的辐射率，也可以通过辐射率测定模组160预先测定按照各温度的辐射率，预先制作基于温度的辐射率表，从而将辐射率反映到光-温度转换计算式中。
另外，在以往的扁平(pancake)方式的情况下，从底面加热基座，因此基座的包括支承面的上面和底面的温度差较大，但是在本发明的基座120、120′、120〞的情况下，通过采用级联方式，使得基座120、120′、120〞的上面和底面同时发热，因此基座120、120′、120〞的上面和底面的温度近似。因此，具有可以通过测定基座120、120′、120〞底面来适用难以在上面测定的基座120、120′、120〞上面的辐射率的优点。
另外，如图5那样，通过模拟证明了通过在侧面进行感应加热而基座120、120′、120〞具有在上面和底面相对应的温度。即，可以认为在底面测定到的温度几乎近似于在相对应的上面测定到的温度，因此可以将底面处的辐射率测定值用于上面处的温度校正。
另一方面，为了更加正确的测定，优选的是，将上面和底面的条件调整为相同。例如，由于辐射率受表面粗糙度的影响，需要将上面和底面处的表面粗糙度调整为几乎相同。此外，也可以通过将影响辐射率的要素在上面和底面调整为相同而测定更加正确的温度。另外，图3中例示为在基座120的底面未形成涂层125，但是在使用辐射率测定模组160的情况下，优选的是，以与支承面121相同的条件在底面也形成涂层125。其在图10以及图11的基座120′、120〞也相同。
因此，可以通过从透镜受光型高温计之类温度测定模组150以及导光管受光型辐射率测定模组160获得的数据实时求出基座120上面处的正确的温度。
以上，虽然参照所附附图对本发明的实施例进行了说明，但是本发明所属技术领域中具有通常知识的人员可以理解在不改变本发明的其技术构思或必要特征的情况下可以以其它具体形式实施。因此，应该理解为以上叙述的实施例在所有方面都是例示性的，而非限制性的。

Claims (11)

1.一种基座，具有与基板接触的同时支承所述基板的支承面以及与所述支承面连接的侧面，所述基座构成为被感应线圈感应加热从而对所述基板进行支承的同时加热，
所述基座包括：
母材，由能够响应于所述感应线圈而感应加热的材质制成；以及
涂层，涂布在所述母材的一部分或者全部表面而形成所述支承面的一部分或者全部，并具有与所述母材的磁性不同的磁性，
所述母材具有反磁性和顺磁性中任意一个磁性，
所述涂层具有另一个磁性，
所述涂层包含碳化钽，所述碳化钽为TaCx，当所述母材为反磁性时x大于0.9，当所述母材为顺磁性时x为0.9以下。
2.根据权利要求1所述的基座，其中，
所述感应线圈布置成围绕所述侧面。
3.根据权利要求1所述的基座，其中，
所述母材由石墨制成。
4.根据权利要求2所述的基座，其中，
所述涂层为第一涂层，
所述基座还包括由碳化硅制成的第二涂层，
所述第一涂层形成为覆盖所述母材的一部分，
所述第二涂层形成为至少覆盖未涂布有所述第一涂层的所述母材的表面。
5.根据权利要求4所述的基座，其中，
所述第一涂层位于所述支承面的边缘部分，
所述第二涂层位于所述支承面的中心部分。
6.一种基座，具有与基板接触的同时支承所述基板的支承面以及与所述支承面连接的侧面，所述基座构成为被以围绕所述侧面的方式布置的感应线圈感应加热从而对所述基板进行支承的同时加热，
所述基座包括：
母材，由能够响应于所述感应线圈而感应加热的材质制成；以及
涂层，涂布形成在所述母材的至少一部分上，并包含碳化钽，
所述支承面的一部分或者全部由所述涂层形成，
所述碳化钽为TaCx，当所述母材为反磁性时x大于0.9，当所述母材为顺磁性时x为0.9以下。
7.根据权利要求1或6所述的基座，其中，
所述支承面的宽度为100mm以上。
8.根据权利要求1或6所述的基座，其中，
所述支承面的宽度相对于所述基座的高度的比率为5以下。
9.一种MOCVD装置，包括：
反应腔室；
基座，具有以使基板暴露于所述反应腔室的方式与所述基板接触的同时支承所述基板的支承面以及与所述支承面连接的侧面；以及
感应线圈，布置成围绕所述侧面以感应加热所述基座，
所述基座为权利要求1和6中任一项所述的基座。
10.根据权利要求9所述的MOCVD装置，其中，
所述MOCVD装置还包括：
温度测定模组，测定具备所述基座的支承面的上面的温度；以及
辐射率测定模组，测定所述基座的底面的辐射率，
所述MOCVD装置构成为基于通过所述温度测定模组以及所述辐射率测定模组获得的数据来算出所述支承面上的温度。
11.根据权利要求10所述的MOCVD装置，其中，
所述温度测定模组通过透镜接收光，所述辐射率测定模组通过导光管接收光。
CN201880058624.5A 2017-09-21 2018-09-21 基座和具备该基座的mocvd装置 Active CN111133128B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2017-0122061 2017-09-21
KR20170122061 2017-09-21
KR10-2018-0109824 2018-09-13
KR1020180109824A KR102205613B1 (ko) 2017-09-21 2018-09-13 서셉터 및 이를 포함하는 mocvd 장치
PCT/KR2018/011297 WO2019059728A2 (ko) 2017-09-21 2018-09-21 서셉터 및 이를 포함하는 mocvd 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111133128A CN111133128A (zh) 2020-05-08
CN111133128B true CN111133128B (zh) 2022-04-12

Family

ID=65811338

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880058624.5A Active CN111133128B (zh) 2017-09-21 2018-09-21 基座和具备该基座的mocvd装置

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN111133128B (zh)
WO (1) WO2019059728A2 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113862780A (zh) * 2021-08-16 2021-12-31 西安电子科技大学芜湖研究院 一种应用于mocvd设备的可伸缩基座

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006012951A (ja) * 2004-06-23 2006-01-12 Sharp Corp 気相成長装置
JP2006070342A (ja) * 2004-09-03 2006-03-16 Sumitomo Electric Ind Ltd 気相成膜装置、サセプタおよび気相成膜方法
JP2009147170A (ja) * 2007-12-14 2009-07-02 Panasonic Corp 半導体装置の製造方法および半導体装置の製造装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5228583B2 (ja) * 2008-04-04 2013-07-03 住友電気工業株式会社 サセプタおよび気相成長装置
JP6562546B2 (ja) * 2015-07-14 2019-08-21 昭和電工株式会社 ウェハ支持台、ウェハ支持体、化学気相成長装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006012951A (ja) * 2004-06-23 2006-01-12 Sharp Corp 気相成長装置
JP2006070342A (ja) * 2004-09-03 2006-03-16 Sumitomo Electric Ind Ltd 気相成膜装置、サセプタおよび気相成膜方法
JP2009147170A (ja) * 2007-12-14 2009-07-02 Panasonic Corp 半導体装置の製造方法および半導体装置の製造装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN111133128A (zh) 2020-05-08
WO2019059728A3 (ko) 2019-06-06
WO2019059728A2 (ko) 2019-03-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI646214B (zh) 在化學氣相沉積反應器中的基座的設計
US20110185969A1 (en) Dual heating for precise wafer temperature control
KR101296317B1 (ko) 화학기상증착 장치
US9418833B2 (en) Synthetic diamond coated compound semiconductor substrates
JP2008227487A (ja) 放射加熱を具備するマイクロバッチ堆積チャンバ
US20220205134A1 (en) Systems and methods for a preheat ring in a semiconductor wafer reactor
CN111133128B (zh) 基座和具备该基座的mocvd装置
US20130074773A1 (en) Heating systems for thin film formation
JP5988486B2 (ja) 成膜装置および成膜方法
US20220298672A1 (en) Wafer temperature gradient control to suppress slip formation in high-temperature epitaxial film growth
US20130074774A1 (en) Heating systems for thin film formation
KR102205613B1 (ko) 서셉터 및 이를 포함하는 mocvd 장치
US20220301906A1 (en) Wafer far edge temperature measurement system with lamp bank alignment
US20150013608A1 (en) Ceramic heater
KR102368893B1 (ko) 서셉터 어셈블리를 포함하는 mocvd 장치 및 mocvd 장치로부터 상측 서셉터를 인출하기 위한 제어 방법
US20220301905A1 (en) Dual pyrometer systems for substrate temperature control during film deposition
JP5535955B2 (ja) 気相成長装置
CN113227451B (zh) 基座组件、包括其的mocvd装置及用于从mocvd装置引出上基座的控制方法
US20220349047A1 (en) Semiconductor wafer carrier structure and metal-organic chemical vapor deposition device
KR101803513B1 (ko) 기판 처리 장치
US20210217648A1 (en) Susceptor and chemical vapor deposition apparatus
KR20140135852A (ko) 반도체 제조장치
KR20130013262A (ko) 웨이퍼 제조 장치 및 웨이퍼 제조 방법

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant