KR102205613B1 - Susceptor and mocvd apparatus using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 코팅층에 의해 지지면 상에서의 온도 편차를 감소시킨 서셉터 및 이를 포함하는 MOCVD 장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 서셉터는, 기판과 접촉되면서 상기 기판을 지지하는 지지면 및 상기 지지면과 연결되는 측면을 가지고, 유도 코일에 의해 유도 가열됨으로써 상기 기판을 지지하면서 가열하도록 구성될 수 있다. 상기 서셉터는, 상기 유도 코일에 반응하여 유도 가열이 가능한 재질로 이루어지는 모재; 및 상기 모재의 일부 또는 전부의 표면에 코팅되어 상기 지지면의 일부 또는 전부를 형성하고, 상기 모재의 자기적 성질과 상이한 자기적 성질을 가지는 코팅층; 을 포함할 수 있다.
본 발명의 서셉터 및 이를 포함하는 MOCVD 장치에 따르면, 기판을 지지하는 지지면 상에서의 온도 불균일성을 감소시킴으로써, 기판 상에서의 보다 균일한 특성을 갖는 박막 성장이 가능하며, MOCVD 공정에 의해 성장된 기판을 사용하여 소자 제작 시 높은 수율을 얻을 수 있다. 또한, 본 발명의 MOCVD 장치에 따르면, 정확한 지지면 상의 온도를 측정할 수 있다.The present invention relates to a susceptor in which temperature variation on a support surface is reduced by a coating layer and a MOCVD apparatus including the same.
The susceptor according to an embodiment of the present invention has a support surface that supports the substrate while being in contact with the substrate and a side surface connected to the support surface, and is configured to be heated while supporting the substrate by induction heating by an induction coil. I can. The susceptor may include a base material made of a material capable of induction heating in response to the induction coil; And a coating layer coated on a part or all of the surface of the base material to form part or all of the support surface, and having a magnetic property different from that of the base material. It may include.
According to the susceptor of the present invention and the MOCVD apparatus including the same, it is possible to grow a thin film having more uniform properties on the substrate by reducing the temperature non-uniformity on the support surface supporting the substrate, and the substrate grown by the MOCVD process High yield can be obtained when the device is fabricated. Further, according to the MOCVD apparatus of the present invention, it is possible to accurately measure the temperature on the support surface.

Description

서셉터 및 이를 포함하는 MOCVD 장치{SUSCEPTOR AND MOCVD APPARATUS USING THE SAME}Susceptor and MOCVD apparatus including the same TECHNICAL FIELD

본 발명은 서셉터 및 이를 포함하는 MOCVD 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 코팅층에 의해 지지면 상에서의 온도 편차를 감소시키고, 정확한 지지면 상의 온도를 측정할 수 있는 서셉터 및 이를 포함하는 MOCVD 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a susceptor and a MOCVD apparatus including the same, and more specifically, a susceptor capable of reducing a temperature deviation on a support surface by a coating layer and measuring the temperature on a support surface accurately, and a MOCVD apparatus including the same It is about.

화학 기상 증착(CVD; Chemical Vapor Deposition)이란 피복하는 기판 상에 원료가스를 흘리고, 외부 에너지를 부여함으로써 원료가스를 분해하여 기상 화학 반응으로 박막을 형성하는 기술을 말한다.Chemical Vapor Deposition (CVD) refers to a technology in which a raw material gas is flowed onto a substrate to be coated and external energy is applied to decompose the raw material gas to form a thin film through a gaseous chemical reaction.

화학 반응이 제대로 일어나기 위해서는 여러가지 공정 조건 및 환경이 정밀하게 제어되어야 하며, 원료 기체가 자발적으로 화학 반응을 일으키도록 활성화시키기 위한 에너지를 공급해 주어야 한다.In order for a chemical reaction to occur properly, various process conditions and environments must be precisely controlled, and energy must be supplied to activate the raw material gas to spontaneously generate a chemical reaction.

화학 기상 증착은 수~수백 mTorr의 낮은 압력을 이용하는 LPCVD(Low Pressure CVD), 플라즈마를 이용하여 원료 기체를 활성화하는 PECVD(Plasma-Enhanced CVD), 금속 원소에 유기물 반응기가 결합된 형태의 기체 분자를 원료로 사용하는 MOCVD(Metal-Organic CVD)등으로 구분될 수 있다.Chemical vapor deposition uses LPCVD (Low Pressure CVD) using a low pressure of several to several hundred mTorr, PECVD (Plasma-Enhanced CVD) using plasma to activate the raw material gas, and gas molecules in the form of a metal element and an organic reactor combined. It can be classified into MOCVD (Metal-Organic CVD), which is used as a raw material.

여기서, MOCVD 장치는 III족 알킬(유기금속 원료가스)및 V족 원료가스를 고순도의 캐리어 가스와 혼합하여 반응실 내로 공급하여 가열된 기판 위에서 열분해하여 화합물 반도체 결정을 성장시키는 장치를 말한다.Here, the MOCVD apparatus refers to an apparatus for growing compound semiconductor crystals by mixing group III alkyl (organic metal source gas) and group V source gas with a high-purity carrier gas and supplying them into a reaction chamber to pyrolyze them on a heated substrate.

도 1은 일반적인 MOCVD 장치의 반응기의 구성을 도시한 개략적인 단면도를 나타낸다.1 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a reactor of a general MOCVD apparatus.

도 1을 참조하면, 일반적인 MOCVD 장치의 반응기(10)는 반응가스가 유입되어 반응하고 유출되는 반응챔버(1)와, 기판(W)이 반응챔버(1)에 노출되도록 기판(W)을 지지하는 서셉터(2, susceptor)와, 이 서셉터(2)에 열을 가하는 가열수단(3)을 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 1, a reactor 10 of a general MOCVD apparatus supports a reaction chamber 1 in which a reaction gas flows in, reacts and flows out, and a substrate W so that the substrate W is exposed to the reaction chamber 1 A susceptor (2, susceptor) and a heating means (3) for applying heat to the susceptor (2).

반응가스가 기판(W)상에서 반응하기 위해서는 기판(W)이 고온으로 가열되는 것이 필요하기 때문에, 서셉터(2)는 열저항 방식 또는 유도가열 방식의 가열수단(3)에 의해 가열되고, 이에 따라 기판(W)이 가열될 수 있다.In order for the reaction gas to react on the substrate W, since the substrate W needs to be heated to a high temperature, the susceptor 2 is heated by the heat resistance method or the induction heating method heating means 3, and thus Accordingly, the substrate W may be heated.

여기서, 텅스텐, 레늄 등의 금속 재질의 열선을 사용하는 저항가열식 히터가 가열수단(3)으로 채용될 수 있으나, 1200℃ 가 넘는 초고온 영역의 공정 조건에서는 수명이 짧은 문제가 있으며, 열선의 배치에 따라 온도 불균일성 문제가 발생할 수 있다. 이에 따라, 초고온이 필요한 대용량 대면적의 제조 공정에서는 적합하지 못하다.Here, a resistance heating type heater using a hot wire made of a metal material such as tungsten or rhenium may be employed as the heating means 3, but there is a problem of short life in the process conditions in the ultra-high temperature region above 1200°C. Accordingly, a temperature non-uniformity problem may occur. Accordingly, it is not suitable for a large-capacity, large-area manufacturing process that requires ultra-high temperatures.

이러한 문제점을 해결하기 위해서 유도가열 방식의 가열수단이 채용되고 있으며, 1200 ℃ 가 넘는 초고온 장비에서 주된 가열 수단으로 채용되고 있다. 유도가열 방식의 가열수단을 사용함으로써 기판을 지지하는 지지면 상에서의 온도 편차를 기존의 저항가열식 히터에 비해 감소시킬 수는 있었지만, 기판의 지지면 상에서의 온도 불균일성은 여전히 존재한다.In order to solve this problem, induction heating type heating means are employed, and are employed as the main heating means in ultra-high temperature equipment above 1200°C. By using the heating means of the induction heating method, the temperature deviation on the support surface supporting the substrate could be reduced compared to the conventional resistance heating type heater, but the temperature nonuniformity on the support surface of the substrate still exists.

기판에 증착되는 박막의 증착율 및 결정성은 기판(W)의 온도에 의해 크게 영향을 받으며, 특히 기판(W)이 안착되는 서셉터(2)의 지지면의 온도 균일성은 기판 상의 박막 균일도를 좌우하는 가장 큰 요인이다.The deposition rate and crystallinity of the thin film deposited on the substrate are greatly affected by the temperature of the substrate W, and in particular, the temperature uniformity of the support surface of the susceptor 2 on which the substrate W is seated affects the uniformity of the thin film on the substrate. This is the biggest factor.

또한, 이는 곧 소자의 수율을 좌우하게 되고, 최근 소자 공정의 디자인 룰(design rule)이 감소함에 따라 온도 균일도에 대한 소자 업체의 요구는 점차 상승하고 있는 추세이므로, 우수한 온도 균일도를 가지는 유도 가열식 서셉터의 개발은 업계의 당면 과제라 할 수 있다.In addition, this soon influences the yield of the device, and as the design rules of the device process decrease in recent years, the demand of device manufacturers for temperature uniformity is on the rise, so the induction heating system with excellent temperature uniformity The development of the Scepter is a challenge for the industry.

한편, 자외선을 방출하는 발광다이오드 및 레이저 다이오드를 제조하기 위해서는 질화알루미늄(AlN) 기반 물질이 일반적으로 사용된다. 알루미늄의 전구체(precursor)로 사용되는 TMAl과 N의 전구체로 사용되는 NH3의 기생반응을 억제하기 위해서는 NH3의 유량을 최소화하는 것이 필요하며 고품질의 질화알루미늄을 성장시키기 위해서는 NH3의 낮은 크래킹(Cracking) 효율로 인해 1400℃ 이상의 고온에서 성장시키는 것이 필요하다. 이러한 온도를 구현하기 위하여는 일반적으로 열저항방식 히터를 서셉터 주변에 배치하거나 유도가열방식을 통해 그래파이트 소재 자체를 발열시키는 방법이 사용된다.On the other hand, in order to manufacture a light emitting diode and a laser diode emitting ultraviolet rays, an aluminum nitride (AlN)-based material is generally used. In order to suppress the parasitic reaction of TMAl used as a precursor of aluminum and NH 3 used as a precursor of N, it is necessary to minimize the flow rate of NH 3 and to grow high-quality aluminum nitride, low cracking of NH 3 ( It is necessary to grow it at a high temperature of 1400℃ or higher due to cracking) efficiency. In order to achieve such a temperature, a method of heating the graphite material itself is generally used by arranging a heat resistance type heater around the susceptor or through an induction heating method.

그러나 1400℃ 이상의 고온영역에서는 앞서 언급한 열저항 방식 히터의 내구성 문제로 인해 RF 유도가열 방식이 주로 사용된다.However, in the high temperature region of 1400°C or higher, the RF induction heating method is mainly used due to the durability problem of the aforementioned heat resistance type heater.

이러한 RF 유도가열 방식으로는 서셉터 하부에 유도 코일을 배치하는 팬케이크(pancake) 방식과 서셉터 측면을 감싸도록 유도 코일을 배치하는 캐스케이드(cascade) 방식이 있다. 팬케이크 방식에서는 주로 원판형의 서셉터를 사용하는 것이 일반적이며 캐스케이드 방식에서는 주로 원통형의 서셉터를 사용하는 것이 일반적이다.The RF induction heating method includes a pancake method in which an induction coil is disposed under the susceptor, and a cascade method in which an induction coil is disposed to surround the side of the susceptor. In the pancake method, it is common to use mainly disk-shaped susceptors, and in the cascade method, it is common to use mainly cylindrical susceptors.

열 효율 측면에서는 캐스케이드 방식의 유도 코일에 원통형의 서셉터를 사용하는 것이 유리하다. In terms of thermal efficiency, it is advantageous to use a cylindrical susceptor for a cascade-type induction coil.

그러나 캐스케이드 방식의 유도 코일 사용 시 서셉터 내부의 유도 전류의 불균형으로 인해 100mm 이상의 직경을 갖는 원통형 서셉터를 사용할 경우 서셉터 상면의 중심부가 외곽부 대비 온도가 현저히 낮은 문제점이 있다.However, when using a cascade type induction coil, when a cylindrical susceptor having a diameter of 100 mm or more is used due to the imbalance of the induced current inside the susceptor, there is a problem that the temperature at the center of the upper surface of the susceptor is significantly lower than the outer portion.

즉, 유도전류의 불균형은 서셉터 상면의 온도 불균일성을 야기하며 이는 서셉터 지지면에 놓이는 기판의 온도 불균일성으로 확대되어 특성 균일도 저하 및 수율 저하가 발생하며 이로 인해 제조원가가 높아지는 문제가 있다.That is, the imbalance of the induced current causes the temperature non-uniformity of the upper surface of the susceptor, which is enlarged to the temperature non-uniformity of the substrate placed on the susceptor support surface, resulting in a decrease in characteristic uniformity and a decrease in yield, thereby increasing the manufacturing cost.

(특허문헌 1)(Patent Document 1)

한국 등록특허 제10-0676404호(반도체 기판의 온도 승강 제어 방법과 그 장치)Korean Patent Registration No. 10-0676404 (Method and apparatus for controlling temperature rise/fall of semiconductor substrate)

본 발명은 상기와 같은 당면 과제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 코팅층에 의해 지지면 상에서의 온도 편차를 감소시키고, 정확한 지지면 상의 온도를 측정할 수 있는 서셉터 및 이를 포함하는 MOCVD 장치를 제공함에 있다.The present invention has been conceived to solve the above problems, and the problem to be solved in the present invention is a susceptor capable of reducing the temperature deviation on the support surface by the coating layer and measuring the temperature on the support surface accurately And it is to provide a MOCVD apparatus including the same.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 서셉터는, 기판과 접촉되면서 상기 기판을 지지하는 지지면 및 상기 지지면과 연결되는 측면을 가지고, 유도 코일에 의해 유도 가열됨으로써 상기 기판을 지지하면서 가열하도록 구성될 수 있다. 상기 서셉터는, 상기 유도 코일에 반응하여 유도 가열이 가능한 재질로 이루어지는 모재; 및 상기 모재의 일부 또는 전부의 표면에 코팅되어 상기 지지면의 일부 또는 전부를 형성하고, 상기 모재의 자기적 성질과 상이한 자기적 성질을 가지는 코팅층; 을 포함할 수 있다.A susceptor according to an embodiment of the present invention for solving the above problem has a support surface for supporting the substrate while in contact with the substrate, and a side surface connected to the support surface, and by induction heating by an induction coil, the substrate is It can be configured to heat while supporting. The susceptor may include a base material made of a material capable of induction heating in response to the induction coil; And a coating layer coated on a part or all of the surface of the base material to form part or all of the support surface, and having a magnetic property different from that of the base material. It may include.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 유도 코일은 상기 측면을 둘러싸도록 배치될 수 있다.According to another feature of the present invention, the induction coil may be disposed to surround the side surface.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 모재는 반자성 및 상자성 중 어느 하나의 자기적 성질을 가지고, 상기 코팅층은 상기 모재의 자기적 성질과 상이한 자기적 성질을 가질 수 있다.According to another feature of the present invention, the base material may have any one of diamagnetic and paramagnetic magnetic properties, and the coating layer may have magnetic properties different from those of the base material.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 모재는 그래파이트로 이루어지고, 상기 코팅층은 탄탈럼 카바이드를 포함할 수 있다.According to another feature of the present invention, the base material is made of graphite, and the coating layer may include tantalum carbide.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 탄탈럼 카바이드는 TaCx 이고, x는 0.9보다 클 수 있다.According to another feature of the present invention, the tantalum carbide is TaC x And x may be greater than 0.9.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 코팅층은 제1 코팅층이며, 실리콘 카바이드(Silicon Carbide)로 이루어지는 제2 코팅층을 더 포함하며, 상기 제1 코팅층은 상기 모재의 일부를 덮도록 형성되고, 적어도 상기 제1 코팅층이 코팅되지 않은 상기 모재의 표면을 상기 제2 코팅층이 덮도록 형성될 수 있다.According to another feature of the present invention, the coating layer is a first coating layer, further comprising a second coating layer made of silicon carbide, wherein the first coating layer is formed to cover a part of the base material, and at least the The second coating layer may be formed to cover the surface of the base material on which the first coating layer is not coated.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제1 코팅층은 상기 지지면의 외곽 부분에 위치되고, 상기 제2 코팅층은 상기 지지면의 중심 부분에 위치될 수 있다.According to another feature of the present invention, the first coating layer may be located at an outer portion of the support surface, and the second coating layer may be located at a central portion of the support surface.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 서셉터는, 기판과 접촉되면서 상기 기판을 지지하는 지지면 및 상기 지지면과 연결되는 측면을 가지고, 상기 측면을 둘러싸도록 배치된 유도 코일에 의해 유도 가열됨으로써 상기 기판을 지지하면서 가열하도록 구성될 수 있다. 상기 서셉터는, 상기 유도 코일에 반응하여 유도 가열이 가능한 재질로 이루어지는 모재; 및 상기 모재의 적어도 일부 상에 코팅되어 형성되고, 탄탈럼 카바이드를 포함하는 코팅층; 을 포함하고, 상기 지지면의 일부 또는 전부가 상기 코팅층으로 형성될 수 있다.A susceptor according to another embodiment of the present invention for solving the above problem has a support surface for supporting the substrate while being in contact with the substrate, and a side surface connected to the support surface, and includes an induction coil disposed to surround the side surface. By induction heating by, it may be configured to heat while supporting the substrate. The susceptor may include a base material made of a material capable of induction heating in response to the induction coil; And a coating layer formed by being coated on at least a portion of the base material and comprising tantalum carbide. Including, a part or all of the support surface may be formed of the coating layer.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 지지면의 폭은 100mm 이상일 수 있다.According to another feature of the present invention, the width of the support surface may be 100 mm or more.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 높이에 대한 상기 지지면의 폭의 비율은 5이하일 수 있다.According to another feature of the present invention, a ratio of the width of the support surface to the height may be 5 or less.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 MOCVD 장치는 반응 챔버; 상기 반응 챔버에 기판이 노출되도록 상기 기판과 접촉되면서 상기 기판을 지지하는 지지면 및 상기 지지면과 연결되는 측면을 가지는 서셉터; 및 상기 서셉터를 유도 가열 하도록 상기 측면을 둘러싸도록 배치되는 유도 코일; 을 포함하고, 상기 서셉터는 상술한 서셉터일 수 있다.MOCVD apparatus according to an embodiment of the present invention for solving the above problem is a reaction chamber; A susceptor having a support surface for supporting the substrate and a side surface connected to the support surface while contacting the substrate so that the substrate is exposed to the reaction chamber; And an induction coil disposed to surround the side surface to induce heating the susceptor. Including, the susceptor may be the above-described susceptor.

본 발명의 다른 특징에 따르면, MOCVD 장치는, 상기 서셉터의 지지면을 포함하는 상면의 온도를 측정하는 온도측정모듈; 및 상기 서셉터의 하면의 방사율을 측정하는 방사율측정모듈; 을 더 포함한다. 상기 온도측정모듈 및 상기 방사율측정모듈에 의해 얻어진 데이터를 근거로 상기 지지면 상의 온도를 산출하도록 구성된다.According to another feature of the present invention, a MOCVD apparatus includes: a temperature measuring module for measuring a temperature of an upper surface including a support surface of the susceptor; And an emissivity measuring module for measuring an emissivity of a lower surface of the susceptor. It includes more. And calculating a temperature on the support surface based on data obtained by the temperature measurement module and the emissivity measurement module.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 온도측정모듈은 렌즈를 통해 빛을 수광하며, 상기 방사율측정모듈은 광 파이프(light pipe)를 이용하여 빛을 수광한다.According to another feature of the present invention, the temperature measurement module receives light through a lens, and the emissivity measurement module receives light using a light pipe.

본 발명의 서셉터 및 이를 포함하는 MOCVD 장치에 따르면, 기판을 지지하는 지지면 상에서의 온도 불균일성을 감소시킴으로써, 기판 상에서의 보다 균일한 특성을 갖는 박막 성장이 가능하며, MOCVD 공정에 의해 성장된 기판을 사용하여 소자 제작 시 높은 수율을 얻을 수 있다. 또한, 본 발명의 MOCVD 장치에 따르면, 정확한 지지면 상의 온도를 측정할 수 있다.According to the susceptor of the present invention and the MOCVD apparatus including the same, it is possible to grow a thin film having more uniform properties on the substrate by reducing the temperature non-uniformity on the support surface supporting the substrate, and the substrate grown by the MOCVD process High yield can be obtained when the device is fabricated. Further, according to the MOCVD apparatus of the present invention, it is possible to accurately measure the temperature on the support surface.

도 1은 일반적인 MOCVD 장치의 반응기의 구성을 도시한 개략적인 단면도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 서셉터가 MOCVD 장치의 반응기에 장착된 상태를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 도 2의 서셉터를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4는 코팅층이 형성되지 않은 상태에서 유도가열된 모재의 자기흐름의 시뮬레이션 데이터이다.
도 5는 코팅층이 형성되지 않은 상태에서 유도가열된 모재의 온도 분포 시뮬레이션 데이터이다.
도 6은 실제로 측정한, 코팅층이 실리콘 카바이드로 형성된 서셉터의 지지면에서의 온도 분포 데이터이다.
도 7은 실제로 측정한, 코팅층이 탄탈럼 카바이드로 형성된 서셉터의 지지면에서의 온도 분포 데이터이다.
도 8은 코팅층이 실리콘 카바이드로 형성된 서셉터를 이용하여 성장한 UV C 다중양자우물구조 웨이퍼의 피크파장의 특성을 나타낸 그래프이다.
도 9는 코팅층이 탄탈럼 카바이드로 형성된 서셉터를 이용하여 성장한 UV C 다중양자우물구조 웨이퍼의 피크파장의 특성을 나타낸 그래프이다.
도 10은 다른 실시예에 따른 서셉터의 개략적인 단면도이다.
도 11은 또 다른 실시예에 따른 서셉터의 개략적인 단면도이다.
도 12는 제1 코팅층과 제2 코팅층의 예시적인 평면 배치를 나타낸 개략적인 평면도이다.
도 13은 본 발명의 서셉터의 온도를 측정하는 구성들이 포함된 MOCVD 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 14는 SiC 코팅된 서셉터와 TaC 코팅된 서셉터의 열전대에 의한 측정 온도 대비 방사율을 고정한 조건에서의 렌즈 수광 방식 파이로미터에 의한 측정 온도의 그래프를 도시한다.1 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a reactor of a general MOCVD apparatus.
2 is a cross-sectional view schematically showing a state in which a susceptor according to an embodiment of the present invention is mounted in a reactor of an MOCVD apparatus.
3 is a schematic cross-sectional view of the susceptor of FIG. 2.
4 is a simulation data of the magnetic flow of the base material induction heating in a state in which the coating layer is not formed.
5 is a temperature distribution simulation data of a base material induction heating in a state in which the coating layer is not formed.
6 is actually measured temperature distribution data on a support surface of a susceptor in which the coating layer is formed of silicon carbide.
7 is actually measured temperature distribution data on a support surface of a susceptor in which the coating layer is formed of tantalum carbide.
8 is a graph showing the peak wavelength characteristics of a UV C multi-quantum well structure wafer grown using a susceptor in which a coating layer is formed of silicon carbide.
9 is a graph showing the peak wavelength characteristics of a UV C multi-quantum well structure wafer grown using a susceptor in which a coating layer is formed of tantalum carbide.
10 is a schematic cross-sectional view of a susceptor according to another embodiment.
11 is a schematic cross-sectional view of a susceptor according to another embodiment.
12 is a schematic plan view showing an exemplary plan arrangement of a first coating layer and a second coating layer.
13 is a schematic cross-sectional view of a MOCVD apparatus including components for measuring the temperature of a susceptor of the present invention.
14 is a graph of the temperature measured by the lens-receiving type pyrometer under the condition of fixing the emissivity compared to the measured temperature by thermocouples of the SiC-coated susceptor and the TaC-coated susceptor.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. Advantages and features of the present invention, and a method of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail together with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various forms different from each other, and only these embodiments make the disclosure of the present invention complete, and common knowledge in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to completely inform the scope of the invention to those who have it, and the invention is only defined by the scope of the claims.

비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다. 아울러, 제1 코팅 후 제2 코팅을 행한다 기재하였더라도, 그 반대의 순서로 코팅을 행하는 것도 본 발명의 기술적 사상 내에 포함되는 것은 물론이다.Although the first, second, and the like are used to describe various components, it goes without saying that these components are not limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another component. Therefore, it goes without saying that the first component mentioned below may be the second component within the technical idea of the present invention. In addition, even if it is described that the second coating is performed after the first coating, it goes without saying that coating in the reverse order is also included within the technical idea of the present invention.

본 명세서에서 도면부호를 사용함에 있어, 도면이 상이한 경우라도 동일한 구성을 도시하고 있는 경우에는 가급적 동일한 도면부호를 사용한다.In the use of reference numerals in the present specification, even if the drawings are different, if the same configuration is shown, the same reference numerals are used as much as possible.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 크기 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다.The size and thickness of each component shown in the drawings are illustrated for convenience of description, and the present invention is not limited to the size and thickness of the illustrated component.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 서셉터의 실시예에 대해 설명한다.Hereinafter, embodiments of the susceptor of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 서셉터가 MOCVD 장치의 반응기에 장착된 상태를 개략적으로 도시한 단면도이다.2 is a cross-sectional view schematically showing a state in which a susceptor according to an embodiment of the present invention is mounted in a reactor of an MOCVD apparatus.

먼저 도 2를 참조로 하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 서셉터(120)가 MOCVD 장치의 반응기(100)에 배치되는 방식 및 가열되는 방식에 대해서 설명하기로 한다.First, referring to FIG. 2, a method in which the susceptor 120 according to an embodiment of the present invention is disposed in the reactor 100 of the MOCVD apparatus and a method in which it is heated will be described.

도 2를 참조하면, MOCVD 장치의 반응기(100)는, 반응 챔버(110)와, 서셉터(120)와, 유도 코일(130)을 포함한다. Referring to FIG. 2, the reactor 100 of the MOCVD apparatus includes a reaction chamber 110, a susceptor 120, and an induction coil 130.

반응 챔버(110)는 기판의 표면에 반응될 가스가 유입되는 유입부(111)와, 반응(결정 성장)이 완료되어 남은 잔류 가스가 유출되는 유출부(112)를 포함하고, 유입부(111)와 유출부(112)사이에 반응 공간(S)이 형성된다.The reaction chamber 110 includes an inlet 111 through which a gas to be reacted is introduced into the surface of the substrate, and an outlet 112 through which residual gas remaining after reaction (crystal growth) is completed, and an inlet 111 ) And a reaction space (S) is formed between the outlet 112.

본 실시예에서 반응 챔버(110)의 유입부(111)와 유출부(112)의 방향과 배치는 예시적인 것이며, 반응 가스의 흐름이 상하 또는 그 이외의 방향으로 이루어지도록 반응 챔버(110)가 구성되어도 무방하다.In the present embodiment, the direction and arrangement of the inlet 111 and the outlet 112 of the reaction chamber 110 are exemplary, and the reaction chamber 110 is configured so that the flow of the reaction gas is vertically or otherwise. It can be configured.

서셉터(120)는 반응 챔버(110)의 반응 공간(S)에 기판(W)이 노출되도록 기판(W)과 접촉되면서 기판(W)을 지지하는 지지면(121) 및 이 지지면(121)과 연결되는 측면(122)을 가지도록 구성된다. 다시 말해, 서셉터(120)는 대략적으로 원통형의 형상을 가진다고 할 수 있다.The susceptor 120 is in contact with the substrate W so that the substrate W is exposed in the reaction space S of the reaction chamber 110 and the support surface 121 and the support surface 121 support the substrate W. ) And is configured to have a side 122 connected to it. In other words, the susceptor 120 can be said to have an approximately cylindrical shape.

한편, 서셉터(120)의 내부에는 온도 측정을 위한 열전대가 삽입되기 위한 구멍(123)이 형성될 수도 있다.Meanwhile, a hole 123 for inserting a thermocouple for measuring temperature may be formed inside the susceptor 120.

서셉터(120)는 유도 가열이 가능한 재질로 이루어진다. 서셉터(120)는 모재와 코팅층으로 이루어질 수 있는데, 구체적인 구성은 도 3을 참조하여 후술한다.The susceptor 120 is made of a material capable of induction heating. The susceptor 120 may be made of a base material and a coating layer, and a specific configuration will be described later with reference to FIG. 3.

유도 코일(130)은 서셉터(120)를 유도 가열하기 위해 서셉터(120)의 측면(122)을 둘러싸도록 배치된다. 유도 코일(130)에는 수 ~ 수십 kHz의 주파수를 가지는 전류가 인가될 수 있도록 구성되며, 이로 인해 유도 코일(130)내부에 위치하는 서셉터(120)가 유도 가열될 수 있다.The induction coil 130 is disposed so as to surround the side surface 122 of the susceptor 120 to induction heating the susceptor 120. The induction coil 130 is configured to apply a current having a frequency of several to several tens of kHz, and thus the susceptor 120 located inside the induction coil 130 may be induction heated.

유도 코일(130)과 서셉터(120)사이에는 가열된 서셉터(120)의 열을 차단하는 열차단막(141)이 설치될 수 있다. 또한, 가열된 기판(W)에 의한 복사열을 차단하는 열차폐막(142)이 반응 챔버(110) 내에 설치될 수 있다.A heat shield 141 may be installed between the induction coil 130 and the susceptor 120 to block heat from the heated susceptor 120. Also, a heat shielding film 142 that blocks radiant heat by the heated substrate W may be installed in the reaction chamber 110.

도 3은 도 2의 서셉터를 개략적으로 도시한 단면도이다.3 is a schematic cross-sectional view of the susceptor of FIG. 2.

도 3을 참조하여, 서셉터(120)의 구성을 보다 구체적으로 설명한다. 도 3을 참조하면, 서셉터(120)는 모재(124)와 코팅층(125)을 포함하여 구성된다. 참고로, 코팅층(125)은 그 두께가 얇지만, 설명의 편의를 위해서 원래의 두께보다 상대적으로 두껍게 도시하였다.Referring to Figure 3, the configuration of the susceptor 120 will be described in more detail. Referring to FIG. 3, the susceptor 120 includes a base material 124 and a coating layer 125. For reference, the coating layer 125 has a thin thickness, but is shown to be relatively thicker than the original thickness for convenience of description.

모재(124)는 유도 코일(130)에 의하여 유도 가열이 가능한 재질로 이루어진다. 한편 일반적으로 강자성체는 녹는점이 낮으므로, 서셉터(120)의 모재(124)는 초고온 발열을 위해 반자성 및 상자성 중 어느 하나의 자기적 성질을 가지는 것이 바람직하다.The base material 124 is made of a material capable of induction heating by the induction coil 130. Meanwhile, since a ferromagnetic material generally has a low melting point, it is preferable that the base material 124 of the susceptor 120 has any one of diamagnetic and paramagnetic magnetic properties for ultra-high temperature heating.

모재(124)가 반자성체로 이루어지는 경우, 모재(124)의 재질로는 탄소(그래파이트), 구리, 금, 은 등이 적용될 수 있으며, 가열 온도 범위에 따라 재질을 선정해야 한다. MOCVD 장치용 서셉터(120)에는 높은 가열 온도를 고려하여 녹는점이 높은 그래파이트(graphite)를 모재(124)의 재질로 선정하는 것이 바람직하다.When the base material 124 is made of a diamagnetic material, carbon (graphite), copper, gold, silver, etc. may be applied as the material of the base material 124, and the material must be selected according to the heating temperature range. For the susceptor 120 for the MOCVD apparatus, it is preferable to select graphite having a high melting point as a material of the base material 124 in consideration of a high heating temperature.

모재(124)가 상자성체로 이루어지는 경우, 모재(124)의 재질로는 알루미늄, 백금, 팔라듐, 스테인리스강 등이 적용될 수 있으며, 가열 온도 범위에 따라 재질을 선정해야 한다.When the base material 124 is made of a paramagnetic material, aluminum, platinum, palladium, stainless steel, etc. may be applied as the material of the base material 124, and the material must be selected according to the heating temperature range.

코팅층(125)은 모재(124)의 적어도 일부를 덮으며, 모재(124)가 반응 가스와 반응하는 것을 방지한다. 코팅층(125)은 모재(124)의 자기적 성질과 다른 성질을 가지는 것이 바람직하다. 예를 들어, 모재(124)가 반자성체인 경우, 코팅층(125)은 상자성체로 이루어지고, 반대로 모재(124)가 상자성체인 경우, 코팅층(125)은 반자성체로 이루어질 수 있다.The coating layer 125 covers at least a part of the base material 124 and prevents the base material 124 from reacting with the reaction gas. It is preferable that the coating layer 125 has properties different from the magnetic properties of the base material 124. For example, when the base material 124 is a diamagnetic material, the coating layer 125 may be made of a paramagnetic material. Conversely, when the base material 124 is a paramagnetic material, the coating layer 125 may be made of a diamagnetic material.

이하에서는 도 4 내지 도 9를 참조하여 코팅층(125)의 재질을 달리할 경우 지지면(121)상에서의 온도 균일성의 변화에 대해 살펴본다.Hereinafter, a change in temperature uniformity on the support surface 121 when the material of the coating layer 125 is different will be described with reference to FIGS. 4 to 9.

도 4는 코팅층이 형성되지 않은 상태에서 유도가열된 모재의 자기흐름의 시뮬레이션 데이터이며, 도 5는 코팅층이 형성되지 않은 상태에서 유도가열된 모재의 온도 분포 시뮬레이션 데이터이다. 또한, 도 6은 실제로 측정한, 코팅층이 실리콘 카바이드로 형성된 서셉터의 지지면에서의 온도 분포 데이터이며, 도 7은 실제로 측정한, 코팅층이 탄탈럼 카바이드로 형성된 서셉터의 지지면에서의 온도 분포 데이터이다. 또한, 도 8은 코팅층이 실리콘 카바이드로 형성된 서셉터를 이용하여 성장한 UV C 다중양자우물구조 웨이퍼의 피크파장의 특성을 나타낸 그래프이며, 도 9는 코팅층이 탄탈럼 카바이드로 형성된 서셉터를 이용하여 성장한 UV C 다중양자우물구조 웨이퍼의 피크파장의 특성을 나타낸 그래프이다.4 is a simulation data of the magnetic flow of the base material induction heating in a state in which a coating layer is not formed, and FIG. 5 is a temperature distribution simulation data of the base material induction heating in a state in which the coating layer is not formed. In addition, FIG. 6 is actually measured temperature distribution data on the supporting surface of the susceptor in which the coating layer is formed of silicon carbide, and FIG. 7 is actually measured temperature distribution on the supporting surface of the susceptor in which the coating layer is formed of tantalum carbide. Data. In addition, FIG. 8 is a graph showing the characteristics of the peak wavelength of a UV C multi-quantum well structure wafer grown using a susceptor in which the coating layer is formed of silicon carbide. This is a graph showing the characteristics of the peak wavelength of the UV C multi-quantum well structure wafer.

먼저 도 4 및 도 5를 참조하면, 도 2와 같이 유도 코일(130)이 그래파이트로만 이루어진 모재(124)의 측면(122)을 둘러싸도록 감긴 상태에서 모재(124)를 유도가열 할 경우, 측면(122)부분에 자기 흐름이 밀도가 높게 형성되고, 내부로 갈수록 자기 흐름의 밀도가 감소하는 것을 알 수 있다. 이를 일종의 표피현상이라고 부르기도 한다.First, referring to FIGS. 4 and 5, when induction heating the base material 124 in a state in which the induction coil 130 is wound so as to surround the side surface 122 of the base material 124 made of only graphite as shown in FIG. 2, the side ( It can be seen that the density of the magnetic flow is formed in the part 122), and the density of the magnetic flow decreases as it goes inside. This is also called a kind of epidermal phenomenon.

이에 따라, 도 5와 같이, 모재(124)의 측면(122)부근에서 높은 온도의 유도가열이 나타나게 되고, 중심 부분으로 갈수록 감소하는 온도 분포가 얻어진다. 결국, 지지면(121)에서는 외곽 부분에서 높은 온도가 얻어지고 중심 부분에서는 상대적으로 낮은 온도가 얻어질 것이다.Accordingly, as shown in FIG. 5, induction heating of a high temperature appears near the side surface 122 of the base material 124, and a temperature distribution that decreases toward the center portion is obtained. As a result, a high temperature is obtained in the outer portion of the support surface 121 and a relatively low temperature is obtained in the center portion.

이와 같은 시뮬레이션 결과는 원통형의 서셉터를 그 측면을 둘러싸는 유도 코일(130)에 의해 유도 가열할 경우, 지지면(121)에서 온도 편차가 크게 나타나게 되는 것을 보여준다. 지지면(121)에서의 큰 온도 편차는 앞서 언급했듯, 기판(W)상에서의 불균일한 결정 성장을 초래하게 되어, 생산성에 악영향을 끼치게 된다. 이러한 결과에 따라, 업계에서는 100mm 이상의 직경을 가지는 서셉터의 경우 캐스케이드 형태의 유도 코일을 사용하여 유도 가열하는 방식이 부적합하다고 알려져 있다.This simulation result shows that when the cylindrical susceptor is inductively heated by the induction coil 130 surrounding its side surface, the temperature deviation is large on the support surface 121. As mentioned above, the large temperature variation in the support surface 121 causes uneven crystal growth on the substrate W, thereby adversely affecting productivity. According to these results, in the industry, it is known that in the case of a susceptor having a diameter of 100 mm or more, induction heating using a cascade-shaped induction coil is not suitable.

하지만, 본 특허의 발명자들은 코팅층(125)의 재질에 따라 지지면(121)에서의 온도 분포가 달라짐을 실험을 통해 입증하였다. 도 6 및 도 7은 실험을 통해 실측한 결과를 보여준다.However, the inventors of the present patent proved through an experiment that the temperature distribution on the support surface 121 varies depending on the material of the coating layer 125. 6 and 7 show the results measured through an experiment.

도 6은 코팅층(125)을 실리콘 카바이드(SiC)로 형성한 서셉터를 10~20 kHz의 주파수로 유도 가열하여 지지면(121)상에서의 온도를 측정한 데이터를 보여준다.6 shows data obtained by measuring the temperature on the support surface 121 by induction heating a susceptor in which the coating layer 125 is formed of silicon carbide (SiC) at a frequency of 10 to 20 kHz.

도 6을 참조하면, 도 5의 시뮬레이션 데이터와 경향이 일치하게, 지지면(121)외곽에서의 온도가 높게 형성되고 중심부에서의 온도가 낮게 형성되는 경향을 가진다. 전체 38mm 거리 영역 (d) 에서 온도 편차는 18℃ 인 것으로 측정되었다.Referring to FIG. 6, in accordance with the simulation data of FIG. 5, the temperature outside the support surface 121 tends to be high and the temperature at the center portion is low. The temperature deviation in the entire 38mm distance area (d) was measured to be 18°C.

한편, 도 7은 코팅층(125)을 탄탈럼 카바이드(TaC)로 형성한 서셉터를 10~20 kHz의 주파수로 유도 가열하여 지지면(121)상에서의 온도를 측정한 데이터를 보여준다. 즉, 다른 조건을 같이한 채, 코팅층(125)의 재질만을 변경하였다.Meanwhile, FIG. 7 shows data obtained by measuring the temperature on the support surface 121 by induction heating a susceptor in which the coating layer 125 is formed of tantalum carbide (TaC) at a frequency of 10 to 20 kHz. That is, only the material of the coating layer 125 was changed while the other conditions were same.

도 7을 참조하면, 도 6과는 달리, 오히려 지지면(121)의 외곽에서의 온도가 중심부에서의 온도보다 낮은 것으로 측정되었다. 이에 따라 온도 편차도 38mm 거리 영역 (d) 에서 5℃ 로 도 6의 결과에 대비하여 상대적으로 낮게 측정되었다.Referring to FIG. 7, unlike FIG. 6, it was measured that the temperature at the outside of the support surface 121 is lower than the temperature at the center. Accordingly, the temperature deviation was also measured relatively low compared to the result of FIG. 6 at 5° C. in the 38 mm distance region (d).

즉, 코팅층(125)을 탄탈럼 카바이드로 형성할 때의 온도 편차가, 실리콘 카바이드로 형성할 때의 온도 편차보다 작게 측정되었다.That is, the temperature deviation when forming the coating layer 125 from tantalum carbide was measured to be smaller than the temperature deviation when forming the coating layer 125 from silicon carbide.

도 8 및 도 9를 참조하면, 실리콘 카바이드가 코팅된 서셉터와 탄탈럼 카바이드가 코팅된 서셉터를 사용하여 AlxGa1-xN/AlyGa1-yN (0<x<1, 0<y<1) 다중양자우물 구조를 성장한 웨이퍼의 포토루미네선스 측정한 피크파장의 분포 결과를 통해, 탄탈럼 카바이드가 코팅된 서셉터의 차별성을 다시 한번 확인할 수 있다.8 and 9, AlxGa1-xN/AlyGa1-yN (0<x<1, 0<y<1) multiquantum using a susceptor coated with silicon carbide and a susceptor coated with tantalum carbide The difference of the tantalum carbide-coated susceptor can be confirmed once again through the result of the distribution of the peak wavelength measured by the photoluminescence of the wafer on which the well structure was grown.

도 8을 참조하면, 코팅층(125)을 실리콘 카바이드(SiC)로 형성한 서셉터에서, 지지면(121)의 중심부에 비해 외곽부의 웨이퍼 영역의 피크 파장이 더 짧음을 확인할 수 있다. 이는 약 1200℃ 의 고온 영역에서 온도가 높을수록 알루미늄의 혼입속도가 갈륨의 혼입속도보다 빠르기 때문에 나타나는 현상으로서, 중심부에 비해 외곽부의 알루미늄 조성이 높게 되고, 이는 밴드갭 증가로 나타나 결국 발광 피크파장이 짧게 나타나게 된다. 즉, 이는 지지면(121)표면의 온도 불균일성을 그대로 반영한 결과로 판단할 수 있다.Referring to FIG. 8, it can be seen that in the susceptor in which the coating layer 125 is formed of silicon carbide (SiC), the peak wavelength of the outer wafer region is shorter than the center of the support surface 121. This is a phenomenon that occurs because the higher the temperature in the high temperature range of about 1200°C, the higher the mixing speed of aluminum is than the mixing speed of gallium.The aluminum composition of the outer part becomes higher than that of the center. It will appear briefly. That is, this can be determined as a result of reflecting the temperature nonuniformity of the surface of the support surface 121 as it is.

반면 도 9를 참조하면, 코팅층(125)을 탄탈럼 카바이드(TaC)로 형성한 서셉터에서, 지지면(121)의 외곽부에 대비하여 중심부에 놓인 웨이퍼 영역의 피크 파장이 더 짧음을 확인할 수 있다. 이러한 포토루미네선스 측정에 의해서도 코팅층의 재질에 따른 서셉터 상면의 온도 구배 변화 현상이 확인될 수 있다.On the other hand, referring to FIG. 9, in the susceptor in which the coating layer 125 is formed of tantalum carbide (TaC), it can be seen that the peak wavelength of the wafer region placed in the center is shorter compared to the outer portion of the support surface 121 have. A change in the temperature gradient of the upper surface of the susceptor according to the material of the coating layer can also be confirmed by the photoluminescence measurement.

이러한 지지면(121)에서의 온도 균일성 향상은 1)모재(124)와 코팅층(125)의 자기적인 특성의 차이, 2)코팅층(125)의 재질에 따른 방사율의 차이에서 기인한 것으로 추측할 수 있다.This improvement in temperature uniformity on the support surface 121 is assumed to be due to 1) the difference in the magnetic properties of the base material 124 and the coating layer 125, and 2) the difference in emissivity according to the material of the coating layer 125. I can.

먼저, 코팅층(125)의 자기적 특성이 모재(124)와 동일한 경우 코팅층(125)의 내부에 발생하는 자기 흐름의 경향도 모재(124)와 유사할 것으로 예상되고, 이에 따라 열분포도 유사할 것으로 예상된다. 즉, 모재(124)의 재질이 반자성 물질인 그래파이트인 경우, 같은 반자성 물질인 실리콘 카바이드로 형성된 코팅층(125)은 모재(124)만으로 형성되는 온도 분포에 큰 영향을 미치지 못할 것으로 예상되며, 도 5의 시뮬레이션된 온도 분포의 경향이 도 6에서 실제로 관찰된 것으로 보여진다.First, when the magnetic properties of the coating layer 125 are the same as the base material 124, the tendency of magnetic flow occurring inside the coating layer 125 is expected to be similar to that of the base material 124, and accordingly, the thermal distribution is expected to be similar. Expected. That is, when the material of the base material 124 is graphite, which is a diamagnetic material, the coating layer 125 formed of silicon carbide, which is the same diamagnetic material, is expected to not have a significant effect on the temperature distribution formed only by the base material 124, and FIG. It is shown that the trend of the simulated temperature distribution of is actually observed in FIG. 6.

반면, 탄탈럼 카바이드는 탄탈럼과 탄소의 2성분 화합물(binary chemical compounds)로서 실험식으로 TaCx 로 나타내어 진다. 여기서, 보통 x는 0.4 내지 1의 값을 가지는데, 탄탈럼 카바이드는 x값에 따라 자기적 성질이 달라진다. 즉, x가 0.9 이하인 경우에는 TaCx 는 반자성을 띠며, x가 0.9 초과인 경우에는 상자성을 띤다고 알려져 있다.On the other hand, tantalum carbide is a binary chemical compound of tantalum and carbon, which is expressed as TaC x in an empirical formula. Here, x usually has a value of 0.4 to 1, and tantalum carbide has a different magnetic property depending on the x value. That is, when x is 0.9 or less, TaC x Is diamagnetic, and when x exceeds 0.9, it is known to be paramagnetic.

여기서, TaCx 의 x가 0.9 이하라면 모재인 그래파이트와 동일하게 탄탈럼 카바이드가 반자성의 자기적 성질을 가지기 때문에, 코팅층(125)이 실리콘 카바이드로 형성된 것과 동일하게 온도 편차에 큰 영향을 끼치지 못할 것이라 추측된다.Where, TaC x If x of is 0.9 or less, it is assumed that tantalum carbide has diamagnetic magnetic properties in the same way as graphite, which is the base material, so that the coating layer 125 will not have a great influence on the temperature variation, the same as that formed of silicon carbide.

다만, x가 0.9 초과여서, TaCx 가 상자성인 경우, 반자성인 모재(124)에서의 자기 흐름과 상쇄되는 방향의 자기 흐름이 코팅층(125)내부에서 형성됨으로써 모재(124)의 표면에서의 자기 흐름의 형성을 방해할 것이라 생각된다. 즉, 모재(124)의 표면으로부터의 발열은 탄탈럼 카바이드 코팅층에 의해 상쇄되고, 내부로부터의 발열이 내부적으로 전도되어 지지면(121)을 가열함으로써 보다 균일한 지지면(121)에서의 온도 분포를 얻을 수 있을 것이라 생각된다.However, when x is greater than 0.9 and TaC x is paramagnetic, magnetic flow in a direction that is offset from the magnetic flow in the diamagnetic base material 124 is formed inside the coating layer 125, and thus the magnetic flow at the surface of the base material 124 It is thought that it will hinder the formation of flow. That is, heat generation from the surface of the base material 124 is canceled by the tantalum carbide coating layer, and heat generation from the inside is internally conducted to heat the support surface 121 so that a more uniform temperature distribution on the support surface 121 I think you can get

또한, 탄탈럼 카바이드의 방사율이 실리콘 카바이드의 방사율에 비해 약 1/3 수준으로 상당히 낮으므로, 모재(124)에서 발생되는 열을 탄탈럼 카바이드로 이루어지는 코팅층(125)의 경우 지지면(121) 측으로 쉽게 열전도를 시키지 않게 되고, 이에 따라 지지면(121)에서의 보다 균일한 온도 분포를 얻을 수 있다고 생각된다. In addition, since the emissivity of tantalum carbide is considerably lower at about 1/3 of the emissivity of silicon carbide, heat generated from the base material 124 is transferred to the support surface 121 in the case of the coating layer 125 made of tantalum carbide. It is considered that heat conduction is not easily performed, and thus a more uniform temperature distribution on the support surface 121 can be obtained.

즉, 모재(124)가 반자성체인 그래파이트로 이루어지는 경우, 상자성체인 탄탈럼 카바이드(TaCx, 여기서 x는 0.9 초과)로 코팅층(125)이 형성되는 것이 모재(124)표면에서의 자기 흐름의 상쇄 작용 및 코팅층(125)의 작은 방사율에 의해 지지면(121)상에서의 온도 불균일성을 감소시킬 수 있는 것이다.That is, when the base material 124 is made of graphite, which is a diamagnetic material, the formation of the coating layer 125 with tantalum carbide (TaC x , where x is greater than 0.9), which is a paramagnetic material, cancels the magnetic flow on the surface of the base material 124 And it is possible to reduce the temperature non-uniformity on the support surface 121 by the small emissivity of the coating layer 125.

도 10은 다른 실시예에 따른 서셉터의 개략적인 단면도이다.10 is a schematic cross-sectional view of a susceptor according to another embodiment.

도 10을 참조하면, 본 실시예의 서셉터(120')는 서로 다른 코팅층들(125, 126)이 중첩하여 형성된다. 여기서 모재(124)는 그래파이트로 이루어진 것을 예시하며, 제1 코팅층(125)은 탄탈럼 카바이드로 이루어지고, 제2 코팅층(126)은 실리콘 카바이드로 이루어지는 것을 예시한다.Referring to FIG. 10, the susceptor 120 ′ of the present embodiment is formed by overlapping different coating layers 125 and 126. Here, the base material 124 is made of graphite, the first coating layer 125 is made of tantalum carbide, and the second coating layer 126 is made of silicon carbide.

제1 코팅층(125)은 모재(124)의 일부를 덮도록 형성된다. 특히, 제1 코팅층(125)은 모재(124)가 상대적으로 온도가 높은 지지면(121)의 외곽 부분과 모재(124)사이에 배치되는 것이 바람직하다. 이러한 제1 코팅층(125)의 배치로 인해, 상대적으로 고온인 외곽 부분의 열이 중심 부분으로 분산될 수 있다.The first coating layer 125 is formed to cover a part of the base material 124. In particular, it is preferable that the first coating layer 125 is disposed between the base material 124 and the outer portion of the support surface 121 where the base material 124 has a relatively high temperature. Due to the arrangement of the first coating layer 125, heat from the outer portion, which is relatively high temperature, may be dispersed to the center portion.

제2 코팅층(126)은 제1 코팅층(125)이 덮이지 않은 부분에 배치된다. 즉, 제2 코팅층(126)은 적어도 지지면(121)의 중심 부분과 모재(124)사이에 위치된다. 한편, 제2 코팅층(126)은 제1 코팅층(125)을 덮도록 본 실시예에서 예시하였으나, 제1 코팅층(125)이 직접 지지면(121)을 형성하도록 외부에 노출되어도 무방하다.The second coating layer 126 is disposed on a portion where the first coating layer 125 is not covered. That is, the second coating layer 126 is positioned between at least the center portion of the support surface 121 and the base material 124. On the other hand, the second coating layer 126 is illustrated in this embodiment to cover the first coating layer 125, but the first coating layer 125 may be exposed to the outside so as to directly form the support surface 121.

도 3과 같이 코팅층(125)이 모재(124)의 전부를 덮도록 구성할 수도 있으나, 도 10과 같이 온도가 상대적으로 높은 부분만을 일부 덮도록 구성할 수도 있다. 도 10과 같이 구성할 경우, 측면 부분에서 발생되는 열이 방사율이 낮은 제1 코팅층(125)보다 방사율이 높은 제2 코팅층(126)으로 흐름이 촉진되어, 열이 더욱 원활히 분산될 수 있다. 이에 따라, 지지면(121)에서의 온도 편차를 감소시킬 수 있다.As shown in FIG. 3, the coating layer 125 may be configured to cover all of the base material 124, but may be configured to partially cover only a portion having a relatively high temperature as shown in FIG. 10. In the case of the configuration as shown in FIG. 10, heat generated from the side portion is promoted to flow to the second coating layer 126 having a higher emissivity than the first coating layer 125 having a low emissivity, so that heat can be more smoothly dispersed. Accordingly, it is possible to reduce the temperature deviation on the support surface 121.

도 11은 또 다른 실시예에 따른 서셉터의 개략적인 단면도이다.11 is a schematic cross-sectional view of a susceptor according to another embodiment.

본 실시예의 서셉터(120'')는 도 10의 서셉터(120')와 달리, 제1 코팅층(125)이 외부에 드러나도록 그 일부만을 제2 코팅층(126)이 덮는 것을 예시하고 있다.Unlike the susceptor 120 ′ of FIG. 10, in the susceptor 120 ″ of this embodiment, the second coating layer 126 covers only a part of the first coating layer 125 so that the first coating layer 125 is exposed to the outside.

이와 같이 제2 코팅층(126)은 제1 코팅층(125)의 전부를 덮지 않아, 제1 코팅층 (125)이 그대로 외부에 드러나도 된다.In this way, the second coating layer 126 does not cover all of the first coating layer 125, and the first coating layer 125 may be exposed to the outside as it is.

이러한 코팅층들의 배치는 모재(124) 자체의 형상, 유도 가열의 조건, 모재(124)의 재질 등에 따라 실험적으로 적절히 선정될 수 있을 것이다.The arrangement of these coating layers may be appropriately selected experimentally according to the shape of the base material 124 itself, conditions of induction heating, and the material of the base material 124.

도 12는 제1 코팅층과 제2 코팅층의 예시적인 평면 배치를 나타낸 개략적인 평면도이다.12 is a schematic plan view showing an exemplary plan arrangement of a first coating layer and a second coating layer.

도 12를 참조하면, 제1 코팅층(125)과 제2 코팅층(126)은 다양한 평면 배치를 이루도록 지지면(121)을 형성할 수 있다.Referring to FIG. 12, the first coating layer 125 and the second coating layer 126 may form a support surface 121 to form various plane arrangements.

예를 들어, 도 12의 (a)와 같이, 제1 코팅층(125)과 제2 코팅층(126)이 동심원을 그리며 순차적으로 배치될 수 있고, 도 12의 (b)와 같이, 제1 코팅층(125)과 제2 코팅층(126)이 나선형으로 휘감기도록 형성될 수도 있다.For example, as shown in (a) of FIG. 12, the first coating layer 125 and the second coating layer 126 may be sequentially disposed in a concentric circle, and as shown in FIG. 12 (b), the first coating layer ( 125) and the second coating layer 126 may be formed to be wound in a spiral.

한편, 도 12의 (a)와 같이, 코팅층들(125, 126)이 형성되면, 복수의 제1 코팅층(125)들 및 복수의 제2 코팅층들(126)이 각각 불연속적이기 때문에, 복수회 코팅을 실시해야 할 수도 있으나, 도 12의 (b)와 같이 제1 코팅층(125) 및 제2 코팅층(126) 각각은 연속적이기 때문에 각각 한번씩의 코팅만으로 지지면(121)을 형성할 수 있다.On the other hand, as shown in (a) of FIG. 12, when the coating layers 125 and 126 are formed, since the plurality of first coating layers 125 and the plurality of second coating layers 126 are discontinuous, respectively, multiple coatings However, since each of the first coating layer 125 and the second coating layer 126 is continuous as shown in (b) of FIG. 12, the support surface 121 can be formed only with only one coating.

이렇듯, 제1 코팅층(125) 및 제2 코팅층(126)의 평면 배치는 다양하게 형성될 수 있다.As such, the first coating layer 125 and the second coating layer 126 may be arranged in various ways.

한편, 도 3을 참조하여 설명한 서셉터(120)에서는 모재(124)와 코팅층(125)의 자기적 성질이 서로 다른 것을 전제로 설명하였으나, 서로 동일하다 하더라도 코팅층(125)이 탄탈럼 카바이드로 형성되는 경우, 탄탈럼 카바이드의 낮은 방사율 때문에 지지면(121)상에서의 온도 편차를 줄일 수 있다.On the other hand, in the susceptor 120 described with reference to FIG. 3, it was described on the premise that the magnetic properties of the base material 124 and the coating layer 125 are different from each other, but even if they are the same, the coating layer 125 is formed of tantalum carbide. If so, it is possible to reduce the temperature deviation on the support surface 121 due to the low emissivity of tantalum carbide.

즉, 모재(124)의 자기적 성질에 관계없이 원통형 서셉터의 지지면(121)의 일부 또는 전부가 탄탈럼 카바이드를 포함하는 코팅층(125)으로 형성된다 하더라도 코팅층(125)의 낮은 방사율 때문에 측면(122)부분의 열 집중이 지지면(121)의 중심 부분으로 분산될 수 있고, 이와 함께 넓은 영역에 의한 복사열 방출을 억제하여 온도 균일도를 개선할 수 있다.That is, regardless of the magnetic properties of the base material 124, even if part or all of the support surface 121 of the cylindrical susceptor is formed of the coating layer 125 including tantalum carbide, the side surface of the coating layer 125 The heat concentration of the portion (122) can be dispersed to the center portion of the support surface 121, and the heat uniformity can be improved by suppressing radiant heat emission due to a wide area.

이러한 효과는 측면(122)을 둘러싸도록 배치된 유도 코일에 의해 가열되는 원통형 서셉터에서 특별히 나타나는 것이다. 즉, 지지면(121)의 폭의 길이보다 높이가 상대적으로 큰 서셉터에 상술한 코팅층의 구성이 적용되는 것이 바람직하다. 더욱 상세하게는 높이에 대한 지지면(121)의 폭의 비가 5 이하인 것이 바람직하다.This effect is particularly noticeable in a cylindrical susceptor heated by an induction coil arranged to surround side 122. That is, it is preferable that the above-described configuration of the coating layer is applied to a susceptor whose height is relatively larger than the length of the width of the support surface 121. More specifically, it is preferable that the ratio of the width of the support surface 121 to the height is 5 or less.

한편, 지지면(121)의 폭은 생산성을 고려하여 100mm 이상인 것이 바람직하며, 높이에 대한 지지면(121)의 폭의 비를 유지하기 위해서는 서셉터의 높이도 50mm 이상인 것이 바람직하다.On the other hand, the width of the support surface 121 is preferably 100 mm or more in consideration of productivity, and the height of the susceptor is also preferably 50 mm or more in order to maintain the ratio of the width of the support surface 121 to the height.

도 13은 본 발명의 서셉터의 온도를 측정하는 구성들이 포함된 MOCVD 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.13 is a schematic cross-sectional view of a MOCVD apparatus including components for measuring the temperature of a susceptor of the present invention.

본 발명의 일실시예에 따른 MOCVD 장치(100')는, 상술한 TaC 코팅을 포함하는 서셉터(120)를 포함한다. 서셉터(120)의 구성은 상술한 바와 같으므로, 자세한 설명은 생략한다. 서셉터(120)로서는 상술한 서셉터(120', 120'')의 구성도 적용될 수 있음은 물론이다.The MOCVD apparatus 100 ′ according to an embodiment of the present invention includes a susceptor 120 including the TaC coating described above. Since the configuration of the susceptor 120 is as described above, a detailed description will be omitted. It goes without saying that the configuration of the above-described susceptors 120 ′ and 120 ″ may also be applied as the susceptor 120.

서셉터(120)의 측면(122)부분에 유도코일(130)이 배치되어, 서셉터(120)을 가열한다. 이때, 웨이퍼가 위치하는 서셉터(120)의 상면의 온도를 측정하기 위해 비접촉식 온도측정모듈(150)이 서셉터(120)의 상측에 배치된다. 온도측정모듈(150) 로는 렌즈 수광 방식의 파이로미터(pyrometer)가 채용될 수 있다. 온도측정모듈(150)로서의 파이로미터는 광학계에서 서셉터(120)가 방사하는 방사에너지를 렌즈를 활용하여 비접촉식으로 수집한다.The induction coil 130 is disposed on the side surface 122 of the susceptor 120 to heat the susceptor 120. At this time, the non-contact temperature measurement module 150 is disposed above the susceptor 120 to measure the temperature of the upper surface of the susceptor 120 on which the wafer is located. As the temperature measurement module 150, a lens-receiving pyrometer may be employed. The pyrometer as the temperature measurement module 150 collects radiation energy radiated from the susceptor 120 in an optical system in a non-contact manner using a lens.

한편, 온도측정모듈(150)에서 측정된 방사에너지를 이용하여 실제 서셉터(120) 상면에서의 온도를 산출하기 위해서는 방사율(emissivity, ε)을 특정하는 것이 필요하며, 정확한 방사율을 측정하기 위해서 본 MOCVD 장치(100')는 방사율측정모듈(160)을 더 포함한다.On the other hand, it is necessary to specify the emissivity (ε) in order to calculate the temperature at the upper surface of the susceptor 120 by using the radiation energy measured by the temperature measurement module 150, and to measure the accurate emissivity. The MOCVD apparatus 100 ′ further includes an emissivity measurement module 160.

방사율측정모듈(160)로서 광파이프(light pipe)를 활용한 파이로미터가 채용될 수 있다. 방사율측정모듈(160)은 일반적으로 온도측정모듈(150)에 의해 방사 에너지가 측정되는 근방에 배치되는 것이 바람직하다고 알려져 있으나, 서셉터(120)의 상부는 공정가스의 분해에 의한 코팅의 영향으로 광파이프가 오염되기 쉬워, 서셉터(120)의 상부에 설치되기 곤란하다. 이에 본 실시예에서, 방사율측정모듈(160)은 서셉터(120)의 하면의 방사율을 측정하도록, 서셉터(120)의 하면에 대면하도록 배치된다.As the emissivity measurement module 160, a pyrometer using a light pipe may be employed. It is known that the emissivity measurement module 160 is generally preferably disposed in the vicinity where radiant energy is measured by the temperature measurement module 150, but the upper portion of the susceptor 120 is affected by the coating due to decomposition of the process gas. Since the light pipe is easily contaminated, it is difficult to install on the upper portion of the susceptor 120. Thus, in this embodiment, the emissivity measurement module 160 is disposed to face the lower surface of the susceptor 120 to measure the emissivity of the lower surface of the susceptor 120.

이렇게 방사율측정모듈(160)이 온도측정모듈(150)의 근방에 위치하지 않더라도, 정확한 온도를 산출해낼 수 있다는 근거에 대해 보다 구체적으로 후술한다.Even if the emissivity measurement module 160 is not located in the vicinity of the temperature measurement module 150, the basis for calculating an accurate temperature will be described in more detail later.

도 14는 SiC 코팅된 서셉터와 TaC 코팅된 서셉터의 열전대에 의한 측정 온도 대비 방사율을 고정한 조건에서의 렌즈 수광 방식 파이로미터에 의한 측정 온도의 그래프를 도시한다.14 is a graph of the temperature measured by the lens-receiving type pyrometer under the condition of fixing the emissivity compared to the measured temperature by thermocouples of the SiC-coated susceptor and the TaC-coated susceptor.

도 14를 참조하면, SiC 코팅된 일반적인 서셉터는 열전대에 의한 측정온도(x축)가 증가함에 따라 렌즈 수광 방식 파이로미터에 의한 측정온도(y축)가 일정하게 증가됨에 따라 직선의 그래프 형태를 띄게 된다. 이에 따라 SiC 코팅된 서셉터는 온도의 변화에 따라 방사율이 거의 변화하지 않는 것으로 이해된다.Referring to FIG. 14, a typical SiC-coated susceptor has a linear graph form as the measurement temperature (y-axis) by the lens-receiving pyrometer increases as the measurement temperature (x-axis) by the thermocouple increases. Is displayed. Accordingly, it is understood that the SiC-coated susceptor hardly changes the emissivity according to the change of temperature.

이와 달리, TaC 코팅된 서셉터는 열전대에 의한 측정온도가 증가함에 따라 렌즈 수광 방식 파이로미터에 의한 측정온도가 증가율이 감소되면서 증가한다. 즉, TaC 코팅된 서셉터는 온도에 따라 방사율의 변화가 비교적 크다는 것을 알 수 있다.In contrast, in the TaC-coated susceptor, as the measurement temperature by the thermocouple increases, the measurement temperature by the lens-receiving pyrometer increases as the increase rate decreases. That is, it can be seen that the TaC-coated susceptor has a relatively large change in emissivity depending on the temperature.

또한, 아래의 표 1 에서와 같이, TaC는 온도에 따라 방사율의 변동이 크다는 점이 기존의 참고문헌에 의해서도 확인된다.In addition, as shown in Table 1 below, it is confirmed by existing references that TaC has a large fluctuation in emissivity depending on temperature.

Figure 112018091369821-pat00001
Figure 112018091369821-pat00001

이렇듯, TaC 코팅에 의한 서셉터는 코팅 제조 방법, 두께 등에 따라 방사율의 변동이 크다는 것을 알 수 있다.As such, it can be seen that the susceptor by TaC coating has a large variation in emissivity depending on the coating manufacturing method and thickness.

따라서, 상술한 본 발명의 실시예들의 서셉터들(120, 120', 120'')은 렌즈 수광 방식 파이로미터와 같은 온도측정모듈(150)에 의해서만 서셉터(120) 상면에서의 온도를 측정하는 것만으로는 신뢰할만한 온도를 측정할 수는 없고, 실시간으로 광파이프를 활용한 파이로미터와 같은 방사율측정모듈(160)에 의해 방사율을 측정하여, 광-온도 변환 계산식에 반영함으로써, 정확한 온도를 얻을 수 있다.Therefore, the susceptors 120, 120 ′, and 120 ″ of the above-described embodiments of the present invention measure the temperature on the upper surface of the susceptor 120 only by the temperature measurement module 150 such as a lens light receiving type pyrometer. It is not possible to measure a reliable temperature simply by measuring it, and by measuring the emissivity in real time by an emissivity measuring module 160 such as a pyrometer using an optical pipe, and reflecting it in the light-temperature conversion calculation formula, You can get the temperature.

한편, 실시간으로 서셉터들(120, 120', 120'')의 방사율을 측정할 수는 없다 할지라도, 미리 온도 별 방사율을 방사율측정모듈(160)에 의해 측정하고, 온도에 따른 방사율 테이블을 미리 작성하여, 광-온도 변환 계산식에 방사율을 반영할 수도 있다.On the other hand, although it is not possible to measure the emissivity of the susceptors 120, 120', 120'' in real time, the emissivity for each temperature is measured by the emissivity measurement module 160 in advance, and the emissivity table according to the temperature is It is also possible to prepare in advance and reflect the emissivity in the light-temperature conversion equation.

또한, 기존의 팬케이크 방식의 경우, 하면에서 서셉터를 가열함으로써, 서셉터의 지지면을 포함하는 상면과 하면의 온도 차이가 크게 존재하지만, 본 발명의 서셉터(120, 120', 120'')의 경우 캐스케이드 방식을 채용함에 따라, 서셉터(120, 120', 120'')의 상면과 하면이 동시에 발열하므로 서셉터(120, 120', 120'')의 상면과 하면의 온도가 유사하다. 따라서 상면에서 측정하기가 곤란한 서셉터 (120, 120', 120'') 상면의 방사율을 서셉터 (120, 120', 120'') 하면을 측정하여 적용하는 것이 가능한 장점이 있다.In addition, in the case of the conventional pancake method, by heating the susceptor at the lower surface, there is a large temperature difference between the upper surface and the lower surface including the support surface of the susceptor, but the susceptors 120, 120', 120'' of the present invention ), as the cascade method is adopted, the upper and lower surfaces of the susceptors 120, 120', 120'' generate heat at the same time, so the temperatures of the upper and lower surfaces of the susceptors 120, 120', 120'' are similar. Do. Therefore, there is an advantage that it is possible to measure and apply the emissivity of the upper surface of the susceptor (120, 120', 120``), which is difficult to measure from the upper surface, by measuring the lower surface of the susceptor (120, 120', 120``).

또한, 도 5에서와 같이, 측면에서 유도가열함으로써, 서셉터(120, 120', 120'')는 상면과 하면이 대응되는 온도를 가지는 것이 시뮬레이션에 의해서 증명된다. 즉, 하면에서 측정된 온도는 대응되는 상면에서 측정된 온도와 거의 유사하다고 볼 수 있기 때문에, 하면에서의 방사율 측정값을 상면에서의 온도 보정을 위해 사용할 수 있다.In addition, as shown in FIG. 5, by induction heating from the side, it is proved by simulation that the susceptors 120, 120', 120'' have corresponding temperatures between the upper and lower surfaces. That is, since the temperature measured at the lower surface can be considered to be almost similar to the temperature measured at the corresponding upper surface, the emissivity measured value at the lower surface can be used for temperature correction at the upper surface.

한편, 보다 정확한 측정을 위해서는 상면과 하면의 조건을 동일하게 맞추는 것이 바람직하다. 예를 들어, 방사율은 표면 거칠기에 의해 영향을 받기 때문에 상면과 하면에서의 표면 거칠기를 거의 동일하게 맞추는 것이 필요하다. 이외에도 방사율에 영향을 미치는 요소들을 상면과 하면에서 동일하게 맞춤으로써 보다 정확한 온도를 측정할 수 있다. 또한, 도 3에서는 서셉터(120)의 하면에 코팅층 (125)이 형성되지 않은 것으로 예시하였으나, 방사율측정모듈(160)이 사용되는 경우에는 하면에도 코팅층(125)이 지지면(121)과 동일 조건으로 형성되는 것이 바람직하다. 이는 도 10 및 도 11의 서셉터(120', 120'')에도 마찬가지이다.On the other hand, for more accurate measurement, it is preferable to match the conditions of the upper and lower surfaces. For example, since the emissivity is influenced by the surface roughness, it is necessary to match the surface roughness on the upper and lower surfaces to be approximately the same. In addition, it is possible to measure the temperature more accurately by matching the factors affecting the emissivity equally at the top and bottom. 3 illustrates that the coating layer 125 is not formed on the lower surface of the susceptor 120, but when the emissivity measurement module 160 is used, the coating layer 125 is the same as the support surface 121 on the lower surface. It is preferably formed under conditions. This also applies to the susceptors 120 ′ and 120 ″ of FIGS. 10 and 11.

따라서, 렌즈 수광 방식 파이로미터와 같은 온도측정모듈(150) 및 광파이프 수광 방식의 방사율측정모듈(160)에서 얻어진 데이터로 서셉터(120) 상면에서의 정확한 온도를 실시간으로 구할 수 있다.Accordingly, the exact temperature on the upper surface of the susceptor 120 can be obtained in real time from data obtained from the temperature measurement module 150 such as a lens light receiving type pyrometer and the light pipe receiving type emissivity measurement module 160.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. You can understand. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not limiting.

110…반응 챔버
111…유입부
112…유출부
120, 120', 120''…서셉터
121…지지면
122…측면
123…구멍
124…모재
125…(제1)코팅층
126…제2 코팅층
130…유도 코일
150…온도측정모듈
160…방사율측정모듈
100…MOCVD 장치의 반응기110... Reaction chamber
111... Inlet
112... Outlet
120, 120', 120''... Susceptor
121... Support surface
122... side
123... hole
124... Base material
125... (1) Coating layer
126... 2nd coating layer
130... induction coil
150... Temperature measurement module
160... Emissivity measurement module
100… Reactor of MOCVD apparatus

Claims (13)

기판과 접촉되면서 상기 기판을 지지하는 지지면 및 상기 지지면과 연결되는 측면을 가지고, 유도 코일에 의해 유도 가열됨으로써 상기 기판을 지지하면서 가열하도록 구성되는 서셉터에 있어서,
상기 유도 코일에 반응하여 유도 가열이 가능한 재질로 이루어지는 모재; 및
상기 모재의 일부 또는 전부의 표면에 코팅되어 상기 지지면의 일부 또는 전부를 형성하고, 상기 모재의 자기적 성질과 상이한 자기적 성질을 가지는 코팅층; 을 포함하고,
상기 모재는 반자성 및 상자성 중 어느 하나의 자기적 성질을 가지고,
상기 코팅층은 다른 하나의 자기적 성질을 가지며,
상기 코팅층은 탄탈럼 카바이드를 포함하고,
상기 탄탈럼 카바이드는 TaCx이고, 상기 모재가 반자성인 경우 x가 0.9를 초과하고, 상기 모재가 상자성인 경우 x가 0.9이하인, 서셉터.In a susceptor configured to heat while supporting the substrate by induction heating by an induction coil, having a support surface for supporting the substrate while in contact with the substrate and a side surface connected to the support surface,
A base material made of a material capable of induction heating in response to the induction coil; And
A coating layer that is coated on a part or all of the surface of the base material to form part or all of the support surface, and has a magnetic property different from that of the base material; Including,
The base material has a magnetic property of any one of diamagnetic and paramagnetic,
The coating layer has another magnetic property,
The coating layer includes tantalum carbide,
The tantalum carbide is TaCx, x exceeds 0.9 when the base material is diamagnetic, and x is 0.9 or less when the base material is paramagnetic. 제1 항에 있어서,
상기 유도 코일은 상기 측면을 둘러싸도록 배치되는, 서셉터.The method of claim 1,
The induction coil is disposed to surround the side surface, the susceptor. 삭제delete 제1 항에 있어서,
상기 모재는 그래파이트로 이루어지는, 서셉터.The method of claim 1,
The base material is made of graphite, susceptor. 삭제delete 제2 항에 있어서,
상기 코팅층은 제1 코팅층이며,
실리콘 카바이드(Silicon Carbide)로 이루어지는 제2 코팅층을 더 포함하며,
상기 제1 코팅층은 상기 모재의 일부를 덮도록 형성되고,
적어도 상기 제1 코팅층이 코팅되지 않은 상기 모재의 표면을 상기 제2 코팅층이 덮도록 형성되는, 서셉터.The method of claim 2,
The coating layer is a first coating layer,
Further comprising a second coating layer made of silicon carbide (Silicon Carbide),
The first coating layer is formed to cover a part of the base material,
The susceptor is formed so that the second coating layer covers at least the surface of the base material on which the first coating layer is not coated. 제6 항에 있어서,
상기 제1 코팅층은 상기 지지면의 외곽 부분에 위치되고,
상기 제2 코팅층은 상기 지지면의 중심 부분에 위치되는, 서셉터.The method of claim 6,
The first coating layer is located on the outer portion of the support surface,
The second coating layer is located in the central portion of the support surface, susceptor. 기판과 접촉되면서 상기 기판을 지지하는 지지면 및 상기 지지면과 연결되는 측면을 가지고, 상기 측면을 둘러싸도록 배치된 유도 코일에 의해 유도 가열됨으로써 상기 기판을 지지하면서 가열하도록 구성되는 서셉터에 있어서,
상기 유도 코일에 반응하여 유도 가열이 가능한 재질로 이루어지는 모재; 및
상기 모재의 적어도 일부 상에 코팅되어 형성되고, 탄탈럼 카바이드를 포함하는 코팅층; 을 포함하고,
상기 지지면의 일부 또는 전부가 상기 코팅층으로 형성되고,
상기 탄탈럼 카바이드는 TaCx이고, 상기 모재가 반자성인 경우 x가 0.9를 초과하고, 상기 모재가 상자성인 경우 x가 0.9이하인, 서셉터.In a susceptor configured to support and heat the substrate by induction heating by an induction coil disposed to surround the side surface and having a support surface for supporting the substrate while being in contact with the substrate and a side surface connected to the support surface,
A base material made of a material capable of induction heating in response to the induction coil; And
A coating layer formed by being coated on at least a portion of the base material and comprising tantalum carbide; Including,
Part or all of the support surface is formed of the coating layer,
The tantalum carbide is TaC x , when the base material is diamagnetic, x exceeds 0.9, and when the base material is paramagnetic, x is 0.9 or less. 제1 항 또는 제8 항에 있어서,
상기 지지면의 폭은 100mm 이상인, 서셉터.The method of claim 1 or 8,
The width of the support surface is 100mm or more, the susceptor. 제1 항 또는 제8 항에 있어서,
높이에 대한 상기 지지면의 폭의 비율은 5이하인, 서셉터.The method of claim 1 or 8,
The ratio of the width of the support surface to the height is 5 or less, the susceptor. 반응 챔버;
상기 반응 챔버에 기판이 노출되도록 상기 기판과 접촉되면서 상기 기판을 지지하는 지지면 및 상기 지지면과 연결되는 측면을 가지는 서셉터; 및
상기 서셉터를 유도 가열 하도록 상기 측면을 둘러싸도록 배치되는 유도 코일; 을 포함하고,
상기 서셉터는 상기 제1 항 및 상기 제8 항 중 어느 하나의 서셉터인, MOCVD 장치.Reaction chamber;
A susceptor having a support surface for supporting the substrate and a side surface connected to the support surface while contacting the substrate so that the substrate is exposed to the reaction chamber; And
An induction coil disposed to surround the side surface to induce heating the susceptor; Including,
The susceptor is any one of the susceptor of claim 1 and 8, MOCVD apparatus. 제11 항에 있어서,
상기 서셉터의 지지면을 포함하는 상면의 온도를 측정하는 온도측정모듈; 및
상기 서셉터의 하면의 방사율을 측정하는 방사율측정모듈; 을 더 포함하고,
상기 온도측정모듈 및 상기 방사율측정모듈에 의해 얻어진 데이터를 근거로 상기 지지면 상의 온도를 산출하도록 구성되는, MOCVD 장치.The method of claim 11,
A temperature measuring module for measuring a temperature of an upper surface including a support surface of the susceptor; And
An emissivity measuring module for measuring an emissivity of a lower surface of the susceptor; Including more,
The MOCVD apparatus, configured to calculate a temperature on the support surface based on data obtained by the temperature measurement module and the emissivity measurement module. 제12 항에 있어서,
상기 온도측정모듈은 렌즈를 통해 빛을 수광하며, 상기 방사율측정모듈은 광 파이프(light pipe)를 통해 빛을 수광하는, MOCVD 장치.
The method of claim 12,
The temperature measurement module receives light through a lens, and the emissivity measurement module receives light through a light pipe.
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