KR101513536B1 - 금속 할로겐 가스 형성장치 및 이를 포함하는 증착막 형성장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 금속 할로겐 가스 형성장치 및 증착막 형성장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 내부에 금속 소스를 수용하는 금속 소스 수용부, 할로겐 포함 가스가 상기 금속 소스 수용부에 주입되도록 하고, 상기 금속 소스 수용부의 일측면에 형성되는 가스 주입부, 및 상기 할로겐 포함 가스와 상기 금속 소스가 반응한 금속 할로겐 가스가 상기 금속 소스 수용부로부터 배출되도록 하고, 상기 금속 소스 수용부의 타측면에 형성되는 가스 배출부를 포함하고, 상기 가스 주입부로부터 주입된 할로겐 포함 가스가 상기 금속 소스 수용부 내에 체류하는 시간을 증가시키기 위한 플로우 변경 부재가 상기 금속 소스 수용부 내에 형성되는 것을 특징으로 하는 금속 할로겐 가스 형성장치를 제공하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 금속 할로겐 가스 형성장치 및 이를 포함하는 증착막 형성장치에 관한 것이다. 특히, 할로겐 포함 가스가 금속 소스 수용부 내에 체류하는 시간을 증가시키기 위한 금속 할로겐 가스 형성장치 및 이를 포함하는 증착막 형성장치에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED)는 전류를 빛으로 변환시키는 반도체 발광 소자로서, 정보 통신기기를 비롯한 전자장치의 표시 화상용 광원으로 널리 이용되어 왔다. 특히, 백열등, 형광등 등의 재래식 조명과 달리 전기 에너지를 빛 에너지로 전환하는 효율이 높아 최고 90%까지 에너지를 절감할 수 있다는 사실이 알려지면서, 형광등이나 백열 전구를 대체할 수 있는 소자로서 널리 각광받고 있다.
이러한 LED 소자의 제조공정은 크게 에피 공정, 칩 공정, 패키지 공정으로 분류될 수 있다. 에피 공정은 기판 상에 화합물 반도체를 에피택셜 성장(epitaxial growth)시키는 공정을 말하고, 칩 공정은 에피택셜 성장된 기판의 각 부분에 전극을 형성하여 에피 칩을 제조하는 공정을 말하며, 패키지 공정은 이렇게 제조된 에피 칩에 리드(Lead)를 연결하고 빛이 최대한 외부로 방출되도록 패키징하는 공정을 말한다.
이러한 공정 중에서도 에피 공정은 LED 소자의 발광 효율을 결정하는 가장 핵심적인 공정이라 할 수 있다. 이는 기판 상에 화합물 반도체가 에피택셜 성장되지 않는 경우, 결정 내부에 결함이 발생하고 이러한 결함은 비발광 센터(nonradiative center)로 작용하여, LED 소자의 발광 효율을 저하시키기 때문이다.
이러한 에피 공정, 즉 기판 상에 에피택셜층을 형성시키는 공정에는 LPE(Liquid Phase Epitaxy), VPE(Vapor Phase Epitaxy), MBE(Molecular Beam Epitaxy), CVD(Chemical Vapor Deposition) 방법 등이 사용되고 있는데, 이 중에서도 특히 유기금속 화학기상 증착법(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition; MOCVD) 또는 하이드라이드 기상 에피택시법(Hydride Vapor Phase Epitaxy; HVPE)이 주로 사용되고 있다.
이러한 공정을 위해서, 기판 상에 에피택셜층을 형성하는 반응을 일으키는데 필요한 공정 가스를 기판 상에 공급하기 위하여 공정 가스를 생성하는 금속 소스 탱크가 필요하다. 금속 소스 탱크는 일반적으로 원형의 면이 양 옆에 위치하는 원통형의 용기이다. 그런데, 종래의 금속 소스 탱크는, 그 형상으로 인하여, 공정이 계속됨에 따라 금속 소스 탱크 내의 금속 소스가 소모되면, 금속 소스의 노출되는 표면의 면적이 변화하게 된다. 특히, 금속 소스 탱크 내의 금속 소스의 양이 얼마 남지 않은 경우에는 금속 소스의 노출되는 표면의 면적이 급격하게 작아지게 된다. 그로 인하여 금속 소스와 할로겐 가스의 반응 결과물인 금속 할로겐 가스 - 예를 들어 GaCl - 가 생성되는 양도 급격하게 줄어들어서 공정 가스를 안정적으로 공급하지 못하게 되는 문제가 발생한다.
또한, 금속 소스 탱크 내에 금속 소스와 할로겐 가스가 반응하여 금속 할로겐 가스가 생성되게 되는데, 종래에는 금속 소스의 표면의 상부에, 금속 소스의 표면과 평행한 방향으로, 할로겐 가스가 흐르도록 하고 있다. 이 경우, 할로겐 가스가 금속 소스의 표면과 접촉할 확률이 떨어져서 금속 소스와 할로겐 가스 간의 반응성이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 내부의 금속 소스의 표면적의 변화를 최소화할 수 있는 금속 할로겐 가스 형성장치 및 이를 포함하는 증착막 형성장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 금속 소스와 할로겐 가스 간의 반응성을 향상시킬 수 있는 금속 할로겐 가스 형성장치 및 이를 포함하는 증착막 형성장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 내부에 금속 소스를 수용하는 금속 소스 수용부, 할로겐 포함 가스가 상기 금속 소스 수용부에 주입되도록 하고, 상기 금속 소스 수용부의 일측면에 형성되는 가스 주입부, 및 상기 할로겐 포함 가스와 상기 금속 소스가 반응한 금속 할로겐 가스가 상기 금속 소스 수용부로부터 배출되도록 하고, 상기 금속 소스 수용부의 타측면에 형성되는 가스 배출부를 포함하고, 상기 가스 주입부로부터 주입된 할로겐 포함 가스가 상기 금속 소스 수용부 내에 체류하는 시간을 증가시키기 위한 플로우 변경 부재 - 상기 플로우 변경 부재는, 상기 가스 주입부에 연결되며 상기 금속 소스 수용부 내부에 위치하는 곡부, 또는 상기 금속 소스 수용부 내에 지그재그로 형성된 복수의 격벽임 - 가 상기 금속 소스 수용부 내에 형성되는 것을 특징으로 하는 금속 할로겐 가스 형성장치를 제공하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 의하면, 복수의 기판이 안착되는 복수의 기판 지지부; 상기 복수의 기판 지지부의 중앙을 관통하고, 상기 복수의 기판에 공정 가스를 공급하는 가스 공급부; 및 상기 공정 가스 중 적어도 일부인 금속 할로겐 가스를 형성하기 위한 금속 할로겐 가스 형성장치를 포함하는 증착막 형성장치로서, 상기 금속 할로겐 가스 형성장치는, 내부에 금속 소스를 수용하는 금속 소스 수용부, 할로겐 포함 가스가 상기 금속 소스 수용부에 주입되도록 하고, 상기 금속 소스 수용부의 일측면에 형성되는 가스 주입부, 및 상기 할로겐 포함 가스와 상기 금속 소스가 반응한 금속 할로겐 가스가 상기 금속 소스 수용부로부터 배출되도록 하고, 상기 금속 소스 수용부의 타측면에 형성되는 가스 배출부를 포함하고, 상기 가스 주입부로부터 주입된 할로겐 포함 가스가 상기 금속 소스 수용부 내에 체류하는 시간을 증가시키기 위한 플로우 변경 부재 - 상기 플로우 변경 부재는, 상기 가스 주입부에 연결되며 상기 금속 소스 수용부 내부에 위치하는 곡부, 또는 상기 금속 소스 수용부 내에 지그재그로 형성된 복수의 격벽임 - 가 상기 금속 소스 수용부 내에 형성되는 것을 특징으로 하는 증착막 형성장치를 제공하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 그 내부의 금속 소스의 표면적의 변화를 최소화할 수 있는 금속 할로겐 가스 형성장치 및 이를 포함하는 증착막 형성장치가 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 금속 소스와 할로겐 가스 간의 반응성을 향상시킬 수 있는 금속 할로겐 가스 형성장치 및 이를 포함하는 증착막 형성장치가 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착막 형성 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 금속 할로겐 가스 형성장치를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 금속 할로겐 가스 형성장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 금속 할로겐 가스 형성장치를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 금속 할로겐 가스 형성장치를 나타내는 도면이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현 될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일 또는 유사한 기능을 지칭한다.
[본 발명의 바람직한 실시예]
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세하게 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착막 형성 장치(10)를 나타내는 도면이다.
먼저, 증착막 형성 장치(10)에 로딩되는 기판(미도시됨)의 재질은 특별히 제한되지 않으며 글래스, 플라스틱, 폴리머, 실리콘 웨이퍼, 스테인레스 스틸, 사파이어 등 다양한 재질의 기판이 로딩될 수 있다. 이하에서는 발광 다이오드 분야에서 사용되는 원형의 사파이어 기판을 상정하여 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 증착막 형성 장치(10)는 챔버(20)를 포함하여 구성될 수 있다. 챔버(20)는 공정이 수행되는 동안 실질적으로 내부 공간이 밀폐되도록 구성되어 복수개의 기판 상에 증착막이 형성되기 위한 공간을 제공하는 기능을 수행할 수 있다. 이러한 챔버(20)는 최적의 공정 조건을 유지하도록 구성되며, 형태는 사각형 또는 원형의 형태로 제조될 수 있다. 챔버(20)의 재질은 석영(quartz) 유리로 구성되는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
일반적으로 기판 상에 증착막을 형성하기 위한 공정은 증착 물질을 챔버(20) 내부로 공급하고 챔버(20) 내부를 소정의 온도(예를 들어, 약 800℃ 내지 1,200℃)까지 가열함으로써 이루어진다. 이렇게 공급된 증착 물질은 기판으로 공급되어 증착막의 형성에 관여하게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 증착막 형성 장치(10)는 기판 지지부(30)를 포함하여 구성될 수 있다. 기판 지지부(30)는 복수로 구성되고, 기판 지지부(30)는 층으로 배열 설치되는 것이 바람직하다. 기판 지지부(30)의 개수는 본 발명이 이용되는 목적에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 기판 지지부(30)는 석영 유리로 구성되는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
후술할 가스 공급부(40)가 기판 지지부(30)의 중앙을 관통할 수 있도록 기판 지지부(30)의 중앙에는 중앙 관통홀(미도시됨)이 형성될 수 있다. 중앙 관통홀의 직경은 가스 공급부(40)의 직경 보다 다소 크게 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 증착막 형성 장치(10)는 가스 공급부(40)를 포함하여 구성될 수 있다. 가스 공급부(40)는 챔버(20) 내부로 증착막 형성을 위해 필요한 기판 처리 가스를 공급하는 기능을 수행할 수 있다.
본 명세서에서는 가스 공급부(40)가 기판 지지부(30)의 중앙을 관통하도록 배치되는 것을 바탕으로 설명하지만, 이에 한정될 것은 아니며, 가스 공급부(40)가 기판 지지부(30)의 외곽 근처에 위치할 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 증착막 형성 장치(10)는 금속 할로겐 가스 형성장치(100)를 포함하여 구성될 수 있다. 금속 할로겐 가스 형성장치(100)는 그 내부에 금속 소스를 수용하고, 금속 소스와 할로겐 포함 가스 간의 반응을 통해 금속 할로겐 가스를 형성할 수 있다. 금속 할로겐 가스 형성장치(100)를 통해 형성된 금속 할로겐 가스는 이송관(50)을 통해 가스 공급부(40)로 공급될 수 있다. 금속 할로겐 가스 형성장치(100)의 구체적인 구성을 하기에서 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 할로겐 가스 형성장치(100)를 나타내는 도면이다. 이하, 도 2 및 도 3의 실시예에서 곡부(120a)와 복수의 상부격벽(250a) 및 하부격벽(250b)은 플로우 변경 부재로 통칭한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 할로겐 가스 형성장치(100)는 그 내부에 금속 소스(130)를 수용하는 금속 소스 수용부(110)를 포함하며, 금속 소스 수용부(110)의 일측면에는 할로겐 포함 가스를 주입시키기 위한 가스 주입부(120)가 형성될 수 있다. 또한, 가스 주입부(120)에 연결되며, 금속 소스 수용부(110) 내부에 위치하는 곡부(120a)를 통해, 할로겐 포함 가스가 금속 소스 수용부(110) 내부에 수용된 금속 소스(130) 근방으로 흐르도록 할로겐 포함 가스가 흐르는 방향을 변경할 수 있다. 따라서, 가스 주입부(120)로부터 주입된 할로겐 포함 가스가 금속 소스 수용부(110) 내에서 체류하는 시간을 증가시킬 수 있고, 금속 소스(130)와 할로겐 포함 가스 간의 반응 확률을 증가시킬 수 있다.
금속 소스 수용부(110)는 양 측면에 원 형상의 면을 갖는 원통 형상이며, 금속 소스 수용부(110) 내에는 수평면 방향으로 하부판(140)이 형성될 수 있다. 금속 소스 수용부(110) 내에 하부판(140)이 형성되기 때문에, 금속 소스 수용부(110) 내의 금속 소스(130)는 하부판(140)의 하부에는 위치할 수 없고, 하부판(140)의 상부에만 금속 소스(130)가 수용될 수 있게 될 수 있다. 하부판(140)의 상부에만 금속 소스(130)가 수용될 수 있으므로, 금속 소스(130)의 표면적을 크게 유지하여 할로겐 포함 가스와 반응을 시킬 수 있다.
할로겐 포함 가스와 금속 소스(130)가 반응하여 생성된 금속 할로겐 가스는 금속 소스 수용부(110)의 타측면에 형성된 가스 배출부(150)를 통해 배출되어, 이송관(50)을 통해 가스 공급부(40)로 공급될 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 금속 할로겐 가스 형성장치(200)를 나타내는 도면이다.
도 3(a)를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 금속 할로겐 가스 형성장치(200)는 그 내부에 금속 소스(230)를 수용하는 금속 소스 수용부(210)를 포함하며, 금속 소스 수용부(210)의 일측면에는 할로겐 포함 가스를 주입시키기 위한 가스 주입부(220)가 형성될 수 있다. 앞선 실시예와 달리, 본 발명의 다른 실시예에 따른 금속 할로겐 가스 형성장치(200)는 금속 소스 수용부(210) 내부에 복수의 상부격벽(250a) 및 하부격벽(250b)이 지그재그로 형성되어서, 가스 주입부(220)로부터 주입된 할로겐 포함 가스가 금속 소스 수용부(210) 내에서 체류하는 시간을 증가시킬 수 있다. 따라서, 할로겐 포함 가스의 흐름을 지연시켜서 금속 소스(230)와 할로겐 포함 가스 간에 반응이 발생할 확률을 높일 수 있다. 도 3a 및 도 3b(도 3a의 A-A를 따른 단면을 나타내는 평면도)에서 도시하는 바와 같이, 상부격벽(250a) 및 하부격벽(25b)은 서로 번갈아 가면서 금속 소스 수용부(210) 내에 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 금속 할로겐 가스 형성장치(200)의 경우에도, 금속 소스 수용부(210)는 양 측면에 원 형상의 면을 갖는 원통 형상이며, 금속 소스 수용부(210) 내에는 수평면 방향으로 하부판(240)이 형성될 수 있다. 금속 소스 수용부(210) 내에 하부판(240)이 형성되어, 하부판(140)의 상부에만 금속 소스(130)가 수용되게 함으로써, 금속 할로겐 가스를 생성함에 따라 금속 소스(230)가 소모되더라도, 금속 소스(230)의 표면적을 크게 유지하는 것이 가능하다.
할로겐 포함 가스와 금속 소스(230)가 반응하여 생성된 금속 할로겐 가스는 금속 소스 수용부(210)의 타측면에 형성된 가스 배출부(260)를 통해 배출되어, 이송관(50)을 통해 가스 공급부(40)로 공급될 수 있다.
본 발명은 상술한 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형과 변경이 가능하다. 그러한 변형예 및 변경예는 본 발명과 첨부된 특허청구범위의 범위 내에 속하는 것으로 보아야 한다.
Claims (8)
- 내부에 금속 소스를 수용하는 금속 소스 수용부,
할로겐 포함 가스가 상기 금속 소스 수용부에 주입되도록 하고, 상기 금속 소스 수용부의 일측면에 형성되는 가스 주입부, 및
상기 할로겐 포함 가스와 상기 금속 소스가 반응한 금속 할로겐 가스가 상기 금속 소스 수용부로부터 배출되도록 하고, 상기 금속 소스 수용부의 타측면에 형성되는 가스 배출부
를 포함하고,
상기 가스 주입부로부터 주입된 할로겐 포함 가스가 상기 금속 소스 수용부 내에 체류하는 시간을 증가시키기 위한 플로우 변경 부재 - 상기 플로우 변경 부재는, 상기 가스 주입부에 연결되며 상기 금속 소스 수용부 내부에 위치하는 곡부, 또는 상기 금속 소스 수용부 내에 지그재그로 형성된 복수의 격벽임 - 가 상기 금속 소스 수용부 내에 형성되고,
상기 금속 소스 수용부 내에는 수평면 방향으로 하부판이 형성되는 것을 특징으로 하는 금속 할로겐 가스 형성장치. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 복수의 기판이 안착되는 복수의 기판 지지부;
상기 복수의 기판 지지부의 중앙을 관통하고, 상기 복수의 기판에 공정 가스를 공급하는 가스 공급부; 및
상기 공정 가스 중 적어도 일부인 금속 할로겐 가스를 형성하기 위한 금속 할로겐 가스 형성장치
를 포함하는 증착막 형성장치로서,
상기 금속 할로겐 가스 형성장치는, 내부에 금속 소스를 수용하는 금속 소스 수용부, 할로겐 포함 가스가 상기 금속 소스 수용부에 주입되도록 하고, 상기 금속 소스 수용부의 일측면에 형성되는 가스 주입부, 및 상기 할로겐 포함 가스와 상기 금속 소스가 반응한 금속 할로겐 가스가 상기 금속 소스 수용부로부터 배출되도록 하고, 상기 금속 소스 수용부의 타측면에 형성되는 가스 배출부를 포함하고,
상기 가스 주입부로부터 주입된 할로겐 포함 가스가 상기 금속 소스 수용부 내에 체류하는 시간을 증가시키기 위한 플로우 변경 부재 - 상기 플로우 변경 부재는, 상기 가스 주입부에 연결되며 상기 금속 소스 수용부 내부에 위치하는 곡부, 또는 상기 금속 소스 수용부 내에 지그재그로 형성된 복수의 격벽임 - 가 상기 금속 소스 수용부 내에 형성되고,
상기 금속 소스 수용부 내에는 수평면 방향으로 하부판이 형성되는 것을 특징으로 하는 증착막 형성장치. - 삭제
- 삭제
- 삭제
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JP2012248803A (ja) * | 2011-05-31 | 2012-12-13 | Hitachi Cable Ltd | 金属塩化物ガスの発生装置および金属塩化物ガスの発生方法、並びに、ハイドライド気相成長装置、窒化物半導体ウエハ、窒化物半導体デバイス、窒化物半導体発光ダイオード用ウエハ、窒化物半導体自立基板の製造方法および窒化物半導体結晶 |
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