JP2016525800A - エピタキシャル反応器 - Google Patents

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Abstract

実施例は、反応室、前記反応室内に位置し、ウエハーを載せるサセプタ、及び前記反応室内に流入するガスの流動を制御するガス流動制御部を含み、前記ガス流動制御部は、ガスの流れを分離する複数のガス流出口を有するインジェクトキャップ、及び前記複数のガス流出口のそれぞれに対応する各貫通ホールを含む複数のバッフルを含み、前記複数のバッフルのそれぞれは、互いに分離され、前記複数のガス流出口のうち対応するいずれか一つに隣接して配置される。【選択図】図１

Description

本発明は、エピタキシャル反応器に関する。
エピタキシャル反応器にはバッチ式（ｂａｔｃｈ ｔｙｐｅ）及び枚葉式があり、直径が２００ｍｍ以上のエピタキシャルウエハー製造においては枚葉式が主に使用されている。
枚葉式エピタキシャル反応器は、反応容器内のサセプタに１枚のウエハーを載せた後、反応容器の一側から他側に原料ガスが水平方向に流れるようにし、ウエハーの表面に原料ガスを供給し、ウエハーの表面にエピ層を成長させる。
枚葉式エピタキシャル反応器において、ウエハー上に成長する膜の厚さの均一化と関連する重要因子は、反応容器内での原料ガスの流量または流量分布であり得る。
エピタキシャル反応器は、反応容器内に原料ガスを提供するガス供給部を含むことができ、ガス供給部によって供給される原料ガスの流量及び流量分布に応じて反応容器内での原料ガスの流量または流量分布が左右され得る。
一般に、ガス供給部は、ウエハーの表面に原料ガスが均一に流れるように、原料ガスを反応容器に供給するための多数の穴が形成されたバッフル（ｂａｆｆｌｅ）を含むことができる。
実施例は、反応室内に流入する原料ガスの損失及び渦流の発生を抑制し、成長されるエピタキシャル層の厚さ均一度を向上できるエピタキシャル反応器を提供する。
実施例に係るエピタキシャル反応器は、反応室；前記反応室内に位置し、ウエハーを載せるサセプタ；及び前記反応室内に流入するガスの流動を制御するガス流動制御部；を含み、前記ガス流動制御部は、ガスの流れを分離する複数のガス流出口を有するインジェクトキャップ（ｉｎｊｅｃｔ ｃａｐ）；及び前記複数のガス流出口のそれぞれに対応する各貫通ホールを含む複数のバッフル；を含み、前記複数のバッフルのそれぞれは、互いに分離され、前記複数のガス流出口のうち対応するいずれか一つに隣接して配置される。
前記インジェクトキャップは、一面から突出し、前記複数のガス流出口を露出させるガイド部を有し、前記複数のバッフルは前記ガイド部に挿入することができる。
前記ガイド部は、前記各ガス流出口を取り囲むリング（ｒｉｎｇ）状を有することができる。
前記複数のバッフルのそれぞれは、互いに離隔して配列される各貫通ホールが形成されるプレート；及び前記プレートの一面と連結される支持部；を含み、前記支持部は前記各ガス流出口に挿入し、前記プレートは前記ガイド部に挿入することができる。
前記支持部は、互いに離隔する複数の脚（ｌｅｇｓ）を含み、前記複数の脚は前記ガス流出口に挿入することができる。
前記ガイド部に挿入された前記プレートの外周面は、前記ガイド部の内壁に密着し得る。
前記各ガス流出口に挿入された前記支持部の一端は、前記インジェクトキャップの内部底に接触し得る。
前記プレートの一端または両端には、前記プレートの長さ方向に窪んだ溝が形成され、前記ガイド部に挿入された隣接する２個のプレートの一端に形成された溝と、残りの他の一つの一端に形成された溝とは互いに隣接し、隣接する２個の溝は一つの結合溝を形成することができる。
前記インジェクトキャップの内部底に前記支持部の一端が接触した前記複数のバッフルの上部面は、前記ガイド部の上部面と同一の平面上に位置し得る。
前記インジェクトキャップの内部底に前記支持部の一端が接触した前記複数のバッフルの上部面は、前記ガイド部の上部面の下側に位置し、前記複数のバッフルの上部面と前記ガイド部の上部面との間には段差が存在し得る。前記段差は６ｍｍ未満であり得る。
前記インジェクトキャップは、互いに隔離される少なくとも２個以上の部分を含み、前記複数のガス流出口のうちいずれか一つは、前記少なくとも２個以上の部分のうち対応するいずれか一つに設けることができる。
前記エピタキシャル反応器は、前記各貫通ホールを通過したガスを通過させ、互いに分離される複数の区画を含むインサート（ｉｎｓｅｒｔ）；及び前記複数の区画を通過したガスを前記反応室に誘導する段差部を有するライナー（ｌｉｎｅｒ）；をさらに含むことができる。
前記ガイド部は、前記各バッフルの外周面が嵌められて固定される溝を有することができる。
前記複数のバッフルのそれぞれは、前記各ガス流出口のうち対応するいずれか一つに整列するように前記ガイド部に挿入することができる。
前記インジェクトキャップの他の一面には少なくとも一つの結合部を形成することができる。
前記複数のバッフルのうちいずれか一つの脚の長さは、残りのバッフルの支持部の脚の長さと互いに異なり得る。
実施例は、反応室内に流入する原料ガスの損失及び渦流の発生を抑制し、成長されるエピ層の厚さ均一度を向上させることができる。
実施例に係るエピタキシャル反応器の断面図である。 図１に示したガス供給部の平面図である。 図１に示したガス供給部の分離斜視図である。 図３に示したインジェクトキャップの正面斜視図である。 図４に示したインジェクトキャップをＡＢ方向に切断した断面図である。 図１に示した複数のバッフルの拡大斜視図である。 図６に示した複数のバッフルの平面図である。 図６に示した複数のバッフルの側面図である。 インジェクトキャップと複数のバッフルの分離斜視図である。 図９に示したインジェクトキャップと複数のバッフルとの結合図である。 実施例に係るインジェクトキャップと複数のバッフルに対するＡＢ方向の断面図である。 他の実施例に係るインジェクトキャップと複数のバッフルに対するＡＢ方向の断面図である。 一般的なインジェクトキャップ、バッフル及びインサートを備える場合の原料ガスの流れを示す図である。 実施例に係るインジェクトキャップ、複数のバッフル、及びインサートを備える場合の原料ガスの流れを示す図である。 インジェクトキャップ、複数のバッフル、及びインサートに流れる原料ガスの流速を示す図である。 複数のバッフルがインジェクトキャップに挿入される深さによる原料ガスの流れを示す図である。
以下、各実施例は、添付の図面及び各実施例に対する説明を通じて明白に示されるだろう。実施例の説明において、各層（膜）、領域、パターンまたは構造物が基板、各層（膜）、領域、パッドまたはパターンの「上（ｏｎ）」にまたは「下（ｕｎｄｅｒ）」に形成されると記載する場合において、「上（ｏｎ）」と「下（ｕｎｄｅｒ）」は、「直接（ｄｉｒｅｃｔｌｙ）」または「他の層を介在して（ｉｎｄｉｒｅｃｔｌｙ）」形成されることを全て含む。また、各層の上または下に対しては、図面を基準にして説明する。
図面において、サイズは、説明の便宜及び明確性のために誇張または省略したり、または概略的に示した。また、各構成要素のサイズは、実際のサイズを全的に反映するものではない。また、同一の参照番号は、図面の説明を通じて同一の要素を示す。以下、添付の図面を参照して実施例に係るエピタキシャル反応器を説明する。
図１は、実施例に係るエピタキシャル反応器１００の断面図で、図２は、図１に示したガス供給部１６０の平面図で、図３は、図１に示したガス供給部１６０の分離斜視図である。
図１〜図３を参照すると、エピタキシャル反応器１００は、半導体ウエハーを一枚ずつ処理する枚葉式（ｓｉｎｇｌｅ Ｗａｆｅｒ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｔｙｐｅ）であり、下部ドーム（ｌｏｗｅｒ ｄｏｍｅ）１０３及び上部ドーム（ｕｐｐｅｒ ｄｏｍｅ）１０４からなる反応室１０５、サセプタ１２０、サセプタ支持部１２５、下部リング１３０、上部リング１３５、ライナー（Ｌｉｎｅｒ）１４０、予熱リング（ｐｒｅ―ｈｅａｔｉｎｇ ｒｉｎｇ）１５０、ガス供給部１６０、及びガス排出部１７０を含むことができる。
下部ドーム１０３と上部ドーム１０４は、上下方向に互いに向かい合って位置することができ、石英ガラスなどの透明な材質からなり得る。下部ドーム１０３と上部ドーム１０４との間の空間は、エピタキシャル反応が起こる反応室１０５を形成することができ、反応室１０５は、原料ガスが流入するガス導入口１０６を一側に有することができ、原料ガスが排出されるガス流出口１０７を他側に有することができる。
サセプタ１２０は、平らな円板状の支持板形状であり、反応室１０５の内部に配置することができ、その上部面にウエハーＷを載せることができる。サセプタ１２０は、カーボングラファイト（ｃａｒｂｏｎ ｇｒａｐｈｉｔｅ）またはカーボングラファイトに炭化ケイ素がコーティングされた形態からなり得る。
サセプタ支持部１２５は、サセプタ１２０の下側に配置することができ、サセプタ１２０を支持することができ、反応室１０５内でサセプタ１２０を上下に移動させることができる。サセプタ支持部１２５は、サセプタ１２０の下面を支持する三脚形態のシャフトを含むことができる。
ライナー１４０は、サセプタ１２０を取り囲むように配置することができ、外周面の上端一側には、反応室１０５にガスが流入する第１の段差部１４２を形成することができ、外周面の上端他側には、反応室１０５のガスが流出する第２の段差部１４４を形成することができる。ライナー１４０の外周面の上部面は、サセプタ１２０の上面またはウエハーＷの上面と同一平面に位置し得る。
下部リング１３０は、ライナー１４０を取り囲むように配置することができ、リング状であり得る。下部ドーム１０３の外周部の一端１１は、下部リング１３０に密着させて固定することができる。
上部リング１３５は、下部リング１３０の上部に位置することができ、リング状であり得る。上部ドーム１０４の外周部の一端１２は、上部リング１３５に密着させて固定することができる。下部リング１３０と上部リング１３５は、石英（ＳｉＯ2）または炭化ケイ素（ＳｉＣ）からなり得る。
予熱リング１５０は、サセプタ１２０の上面またはウエハーの上面と同一平面に位置するようにサセプタ１２０に隣接するライナー１４０の内周面に沿って配置することができる。
ガス供給部１６０は、外部から反応室１０５内に原料ガスを供給する。すなわち、ガス供給部１６０は、反応室１０５のガス導入口１０６に原料ガスを供給することができる。
ガス供給部１６０は、ガス発生部３１０、複数のガス管（例えば、３２０ａ、３２０ｂ、３２０ｃ）、ガス量調節部３３０ａ、３３０ｂ、及びガス流動制御部２０５を含むことができる。
ガス流動制御部２０５は、インジェクトキャップ（ｉｎｊｅｃｔ ｃａｐ）２１０、複数のバッフル（ｂａｆｆｌｅ）２３０―１〜２３０―３、及びインサート（ｉｎｓｅｒｔ）２４０を含むことができる。
ガス発生部３１０は原料ガスを発生させることができる。例えば、原料ガスは、ＳｉＨＣｌ3、ＳｉＣｌ4、ＳｉＨ2Ｃｌ2、ＳｉＨ4、Ｓｉ2Ｈ6などのシリコン化合物ガス、Ｂ2Ｈ6、ＰＨ3などのドーパントガス、またはＨ2、Ｎ2、Ａｒなどのキャリアガスなどを含むことができる。
ガス発生部３１０から発生する原料ガスは、複数のガス管（例えば、３２０ａ、３２０ｂ、３２０ｃ）を介してインジェクトキャップ２１０に供給することができる。
ガス量調節部３３０ａ、３３０ｂは、複数のガス管（例えば、３２０ａ、３２０ｂ、３２０ｃ）のうち少なくとも一つに供給または流れるガスの量を調節することができ、ウエハーＷの中央領域Ｓ１及び縁部領域Ｓ２、Ｓ３のそれぞれに供給される原料ガスの流れを独立的に制御することができる。ガス量調節部３３０ａ、３３０ｂは、例えば、質量流量計（Ｍａｓｓ Ｆｌｏｗ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）に具現することができる。
複数のガス管（例えば、３２０ａ、３２０ｂ、３２０ｃ）は、ガス発生部３１０によって発生する原料ガスをインジェクトキャップ２１０の複数の部分に個別的に供給することができる。このとき、複数のガス管の数及び複数の部分の数は、図２に限定されるものではなく、２個以上であり得る。
複数のガス管（例えば、３２０ａ、３２０ｂ、３２０ｃ）のうち少なくとも一つ（例えば、３２０ａ、３２０ｂ）は、２以上のガス管に分岐することができ、分岐した各ガス管及び分岐していないガス管は、原料ガスをインジェクトキャップ２１０に供給することができる。
例えば、第１のガス管３２０ａは、ウエハーの中央領域Ｓ１及び縁部領域Ｓ２、Ｓ３のそれぞれに原料ガス（または反応ガス）を個別的に供給するために第２のガス管３２０ｂ及び第３のガス管３２０ｃに分岐することができる。また、第２のガス管３２０ｂは、ウエハーの両側の縁部領域Ｓ２、Ｓ３のそれぞれに原料ガスを個別的に供給するために２個のガス管に分岐し、インジェクトキャップに原料ガスを供給することができる。
複数のガス管（例えば、３２０ａ、３２０ｂ、３２０ｃ）とライナー１４０との間には、インジェクトキャップ２１０、複数のバッフル２３０―１〜２３０―３、及びインサート２４０を順次配置することができる。各ガス管（例えば、３２０―１、３２０―２、３２０ｃ）から供給される原料ガスは、インジェクトキャップ２１０、複数のバッフル２３０―１〜２３０―３、及びインサート２４０を順次通過して流れ得る。
インジェクトキャップ２１０は、互いに隔離される少なくとも２個以上の部分（例えば、２１０―１、２１０―２、２１０―３）に区分することができ、複数のガス流出口（例えば、３５０ａ、３５０ｂ、３５０ｃ）のうちいずれか一つは、少なくとも２個以上の部分（例えば、２１０―１、２１０―２、２１０―３）のうち対応するいずれか一つに設けることができる。図１及び図２では、インジェクトキャップ２１０が３個の部分２１０―１、２１０―２、２１０―３に区分されるが、実施例がこれに限定されることはない。
インジェクトキャップ２１０の一面には、各ガス管（例えば、３２０―１、３２０―２、３２０ｃ）から原料ガスが流入する各ガス流入口３４０ａ、３４０ｂ、３４０ｃを設けることができ、インジェクトキャップ２１０の他の一面には、流入した原料ガスを送り出す各ガス流出口（例えば、３５０ａ、３５０ｂ、３５０ｃ）を設けることができる。
図４は、図３に示したインジェクトキャップ２１０の正面斜視図で、図５は、図４に示したインジェクトキャップ２１０をＡＢ方向に切断した断面図である。
図３〜図５を参照すると、インジェクトキャップ２１０の一面４１０には、原料ガスを送り出す各ガス流出口３５０ａ、３５０ｂ、３５０ｃを設けることができる。
インジェクトキャップ２１０は、互いに分離または隔離される少なくとも２個以上の部分（例えば、２１０―１〜２１０―３）を含むことができる。
例えば、第１の部分２１０―１は、ウエハーＷの中央領域Ｓ１に対応または整列されるように中央に位置し得る。例えば、第２の部分２１０―２は、ウエハーＷの中央領域Ｓ１の一側に位置する第１の縁部領域Ｓ２に対応または整列されるように第１の部分２１０―１の一側に位置し得る。例えば、第３の部分２１０―３は、ウエハーＷの中央領域Ｓ１の他側に位置する第２の縁部領域Ｓ３に対応または整列されるように第１の部分２１０―１の他側に位置し得る。
第１の部分２１０―１は、第３のガス管３２０ｃから原料ガスが流入するガス流入口３４０ｂ、及び流入したガスを排出するガス流出口３５０ａを有することができる。
第２の部分２１０―２は、第１のガス管３２０―１から原料ガスが流入するガス流入口３４０ａ、及び流入したガスを排出するガス流出口３５０ｂを有することができる。
第３の部分２１０―３は、第２のガス管３２０―２から原料ガスが流入するガス流入口３４０ｃ、及び流入したガスを排出するガス流出口３５０ｃを有することができる。
インジェクトキャップ２１０は、隣接する各部分の間に互いを区分するための仕切りを備えることができる。例えば、インジェクトキャップ２１０は、第１の部分２１０―１と第２の部分２１０―２とを区分する第１の仕切り２１１、及び第１の部分２１０―１と第３の部分２１０―３とを区分する第２の仕切り２１２を備えることができる。例えば、仕切り２１１、２１２により、原料ガスは、インジェクトキャップ２１０の各部分２１０―１、２１０―２、２１０―３の内部に独立的に流れ得る。
インジェクトキャップ２１０は、一面４１０から突出し、各ガス流出口３５０ａ、３５０ｂ、３５０ｃを露出させるガイド部（ｇｕｉｄｅ ｐａｒｔ）４５０を有することができる。このガイド部４５０は、ガイド部４５０内に挿入または嵌められる複数のバッフル２３０―１〜２３０―３を支持してガイド（ｇｕｉｄｅ）する役割をすることができる。
例えば、ガイド部４５０は、各ガス流出口３５０ａ、３５０ｂ、３５０ｃを取り囲む閉鎖されたループ（ｌｏｏｐ）状またはリング（ｒｉｎｇ）状であり得る。または、他の実施例において、ガイド部４５０は、互いに離隔する複数の部分を含むことができ、複数の部分は、各ガス流出口３５０ａ、３５０ｂ、３５０ｃの周囲に互いに離隔するように配置することができ、その配置された形状はリング状であり得る。すなわち、ガイド部４５０の形状は、上述した例に限定されるものではなく、各バッフル２３０―１〜２３０―３のプレート１２―１〜１２―３の外周面が嵌められて固定される溝を有することができる。
複数のバッフル２３０―１〜２３０―３のそれぞれは、各ガス流出口３５０ａ〜３５０ｃのうち対応するいずれか一つに整列するようにガイド部４５０内に挿入または嵌めることができる。
インジェクトキャップ２１０の他の一面には少なくとも一つの結合部４４１〜４４４を形成することができる。結合部４４１〜４４４には、ねじまたはボルト（図示せず）などが結合される溝４５１を形成することができ、ねじまたはボルトなどは、溝４５１を通過して図１に示した下部リング１３０及び上部リング１３５に結合することができる。
インサート２４０は、下部リング１３０と上部リング１３５との間に挿入されるように配置することができ、ガスを通過させ得る複数の区画（ｓｅｃｔｉｏｎｓ）ｋ１〜ｋｎ（ｎ＞１である自然数）を含むことができる。
隣接する２個の区画の間には隔壁２４２が位置し得る。また、隔壁２４２により、各区画ｋ１〜ｋｎ（ｎ＞１である自然数）のそれぞれは独立的であり、互いに隔離することができる。
複数のバッフル２３０―１〜２３０―３のうちいずれか一つに設けられる各貫通ホールは、複数の区画ｋ１〜ｋｎ（ｎ＞１である自然数）のうち少なくとも一つに対応または整列することができる。
インサート２４０の複数の区画ｋ１〜ｋｎ（ｎ＞１である自然数）のそれぞれの開口面積は、複数のバッフル２３０―１〜２３０―３のそれぞれに設けられる各貫通ホール２１―１〜２１―ｎ、２２―１〜２２―ｍ、２３―１〜２３―ｋ（ｎ、ｍ、ｋ＞１である自然数）のそれぞれの開口面積より大きく、第１〜第３のガス流出口３５０ａ、３５０ｂ、３５０ｃのそれぞれの開口面積より小さくなり得る。
ライナー１４０の第１の段差部１４２には、複数の区画ｋ１〜ｋｎ（ｎ＞１である自然数）を区分する隔壁２４２に対応する隔壁１４９を設けることができる。
複数の区画ｋ１〜ｋｎ（ｎ＞１である自然数）を通過した原料ガスは、隔壁１４９によって分離または区分されるライナー１４０の第１の段差部１４２の表面に沿って流れ得る。また、第１の段差部１４２の表面を通過して反応室１０５内に流入する原料ガスは、ウエハーＷの表面に沿って流れ得る。ウエハーＷの表面を通過した原料ガスは、ライナー１４０の第２の段差部１４４を通過してガス排出部１７０に流れ得る。
図６は、図１に示した複数のバッフル２３０―１〜２３０―３の拡大斜視図で、図７は、図６に示した複数のバッフル２３０―１〜２３０―３の平面図で、図８は、図６に示した複数のバッフル２３０―１〜２３０―３の側面図である。
図６〜図８を参照すると、複数のバッフル２３０―１〜２３０―３のそれぞれは、プレート（ｐｌａｔｅ）１２―１、１２―２、１２―３、各貫通ホール２１―１〜２１―ｎ、２２―１〜２２―ｍ、２３―１〜２３―ｋ（ｎ、ｍ、ｋ＞１である自然数）、及び支持部（例えば、ａ１〜ａ３、ｂ１〜ｂ３、ｃ１〜ｃ３）を含むことができる。
プレート（ｐｌａｔｅ）１２―１、１２―２、１２―３の形状は、ガイド部４５０内に挿入または嵌められる形状であり得る。プレート（ｐｌａｔｅ）１２―１、１２―２、１２―３のサイズは、インジェクトキャップ２１０の各ガス流出口３５０ａ〜３５０ｃのうち対応するいずれか一つのサイズに比例することができ、複数のバッフル２３０―１〜２３０―３のそれぞれのプレート１２―１、１２―２、１２―３のサイズが互いに同一でない場合もある。
各貫通ホール２１―１〜２１―ｎ、２２―１〜２２―ｍ、２３―１〜２３―ｋ（ｎ、ｍ、ｋ＞１である自然数）はプレート１２―１、１２―２、１２―３を貫通し、プレート１２―１、１２―２、１２―３の長さ方向１０１に互いに離隔するように一列に配列することができる。
各貫通ホール２１―１〜２１―ｎ、２２―１〜２２―ｍ、２３―１〜２３―ｋ（ｎ、ｍ、ｋ＞１である自然数）の直径は互いに同一であり得るが、これに限定されることはない。すなわち、他の実施例では、各貫通ホールのうち少なくとも一つの直径が異なり得る。
例えば、第１のバッフル２３０―１の貫通ホールの数は２１個であり、第２のバッフル２３０―２及び第３のバッフル２３０―３のそれぞれの貫通ホールの数は９．５個であり得る。しかし、各バッフルの貫通ホールの数がこれに限定されることはない。
例えば、各貫通ホール２１―１〜２１―ｎ、２２―１〜２２―ｍ、２３―１〜２３―ｋ（ｎ、ｍ、ｋ＞１である自然数）のそれぞれの直径は２ｍｍ〜６ｍｍであり得る。
支持部（例えば、ａ１〜ａ３、ｂ１〜ｂ３、ｃ１〜ｃ３）は、プレート１２―１、１２―２、１２―３の一面と連結することができ、バッフル２３０―１〜２３０―３を支持する役割をすることができる。
支持部（例えば、ａ１〜ａ３、ｂ１〜ｂ３、ｃ１〜ｃ３）は、プレート１２―１、１２―２、１２―３の一面と連結され、互いに離隔して位置する複数の脚を含むことができる。支持部の形状は、原料ガスの流れを妨害しない限り、多様な形態に具現することができる。例えば、支持部は、プレートの縁部と連結される円筒状の脚形状であってもよい。
複数の脚ａ１〜ａ３、ｂ１〜ｂ３、ｃ１〜ｃ３は、各貫通ホール２１―１〜２１―ｎ、２２―１〜２２―ｍ、２３―１〜２３―ｋ（ｎ、ｍ、ｋ＞１である自然数）と離隔して位置し得る。
図６〜図８では、各プレート１２―１、１２―２、１２―３の一端、他端、及び中央部分のそれぞれに脚を連結できるが、これに限定されることはなく、脚の数も２以上であり得る。
例えば、第１のバッフル２３０―１は、ガス流出口３５０ａに対応して配置することができ、プレート１２―１、各貫通ホール２１―１〜２１―ｎ（ｎ＞１である自然数）、及び複数の脚ａ１〜ａ３を含むことができる。実施例に係る各貫通ホールの数、及び脚の数は、図６に示したものに限定されることはない。
プレート１２―１、１２―２、１２―３の一端または両端には、プレート１２―１、１２―２、１２―３の長さ方向に窪んだ溝１３―１〜１３―４を設けることができる。
例えば、中央に配置される第１のプレート１２―１の両端には、プレート１２―１、１２―２、１２―３の長さ方向に窪んだ溝１３―１、１３―２を設けることができ、第２のプレート及び第３のプレート１２―２、１２―３のそれぞれの一端には、プレート１２―１、１２―２、１２―３の長さ方向に窪んだ溝１３―３、１３―４を設けることができる。溝１３―１〜１３―４の形状は半円状であり得るが、これに限定されることはない。
隣接する２個のプレート（例えば、１２―１及び１２―２）のうちいずれか一つ１２―１の一端に設けられた溝（例えば、１３―１）と残りの他の一つ１２―２の一端に設けられた溝（例えば、１３―３）とは互いに隣接するように配置することができ、隣接して配置される２個の溝１３―１、１３―３は、一つの結合溝４０１（図１０参照）を形成することができる。このとき、結合溝４０１の形状は円形であり得るが、実施例がこれに限定されることはない。
図９は、インジェクトキャップ２１０と複数のバッフル２３０―１〜２３０―３の分離斜視図で、図１０は、図９に示したインジェクトキャップ２１０と複数のバッフル２３０―１〜２３０―３の結合図で、図１１は、実施例に係るインジェクトキャップ２１０と複数のバッフル２３０―１〜２３０―３に対するＡＢ方向の断面図である。
図９〜図１１を参照すると、複数のバッフル２３０―１〜２３０―３のそれぞれの貫通ホール２１―１〜２１―ｎ、２２―１〜２２―ｍ、２３―１〜２３―ｋ（ｎ、ｍ、ｋ＞１である自然数）が各ガス流出口３５０ａ、３５０ｂ、３５０ｃのうち対応するいずれか一つに対向するように、複数のバッフル２３０―１〜２３０―３はガイド部４５０内に挿入または嵌めることができる。
複数のバッフル２３０―１〜２３０―３のそれぞれの脚ａ１〜ａ３、ｂ１〜ｂ３、ｃ１〜ｃ３は、各ガス流出口３５０ａ、３５０ｂ、３５０ｃのうち対応するいずれか一つに挿入することができる。また、複数のバッフル２３０―１〜２３０―３のそれぞれのプレート１２―１、１２―２、１２―３はガイド部４５０内に挿入または嵌めることができる。
ガイド部４５０に挿入された複数のバッフル２３０―１〜２３０―３のそれぞれの外周面は、ガイド部４５０の内壁４５９（図５参照）に密着または接触し得る。例えば、ガイド部４５０に挿入された各バッフル２３０―１〜２３０―３のそれぞれのプレート１２―１、１２―２、１２―３の外周面は、ガイド部４５０の内壁４５９（図５参照）に密着または接触し得る。
各ガス流出口３５０ａ、３５０ｂ、３５０ｃに挿入された各脚ａ１〜ａ３、ｂ１〜ｂ３、ｃ１〜ｃ３の一端は、インジェクトキャップ２１０の内部底２０１に接触し得る。
インジェクトキャップ２１０の内部底２０１に各脚ａ１〜ａ３、ｂ１〜ｂ３、ｃ１〜ｃ３の一端が接触した複数のバッフル２３０―１〜２３０―３の上部面２０７は、ガイド部４５０の上部面４５５と同一の平面上に位置し得る。
図１２は、他の実施例に係るインジェクトキャップ２１０と複数のバッフル２３０―１〜２３０―３に対するＡＢ方向の断面図である。
図１２を参照すると、複数のバッフル２３０―１〜２３０―３のそれぞれの脚ａ１〜ａ３、ｂ１〜ｂ３、ｃ１〜ｃ３の長さを調節することによって、ガイド部４５０内に挿入または嵌められる各バッフル２３０―１〜２３０―３の深さを調節することができる。
例えば、複数のバッフル２３０―１〜２３０―３のうちいずれか一つの支持部の脚の長さは、残りのバッフルの支持部の脚の長さと互いに異なり得る。
例えば、インジェクトキャップ２１０の内部底２０１に各脚ａ１〜ａ３、ｂ１〜ｂ３、ｃ１〜ｃ３の一端が接触した複数のバッフル２３０―１〜２３０―３の上部面２０７は、ガイド部４５０の上部面４５５の下側に位置し得る。また、複数のバッフル２３０―１〜２３０―３の上部面２０７とガイド部４５０の上部面４５５との間には段差Ｄが存在し得る。
実施例は、インジェクトキャップ２１０の個別的な部分２１０―１〜２１０―３に対応する複数のバッフル２３０―１〜２３０―３のそれぞれがガイド部４５０内に挿入される構造であるので、複数のバッフル２３０―１〜２３０―３を安定的にガイド部４５０に固定することができる。また、実施例は、挿入された複数のバッフル２３０―１〜２３０―３の外周面がガイド部４５０の内壁に密着するので、原料ガスがインジェクトキャップ２１０及び複数のバッフル２３０―１〜２３０―３を通過するときに発生する渦流を抑制することができる。
インジェクトキャップ２１０内での原料ガスの流れの停滞、及び原料ガスの逆流現象を防止するためには、複数のバッフル２３０―１〜２３０―３の上部面２０７とガイド部４５０の上部面４５５との間の段差Ｄは６ｍｍ未満にすることができる。
図１６は、複数のバッフルがインジェクトキャップに挿入される深さによる原料ガスの流れを示す。図１６（ａ）は、複数のバッフル２３０―１〜２３０―３の上部面２０７とガイド部４５０の上部面４５５との間の段差Ｄがゼロである場合（Ｄ＝０）を示し、図１６（ｂ）は、複数のバッフル２３０―１〜２３０―３の上部面２０７とガイド部４５０の上部面４５５との間の段差Ｄが６ｍｍである場合を示す。
図１６を参照すると、図１６（ａ）の場合に比べて、図１６（ｂ）の場合、原料ガスの停滞領域７０１が発生し、原料ガスの逆流現象７０２が表れることが分かる。これは、段差Ｄが６ｍｍ以上増加すると、インジェクトキャップ２１０の内部が相対的に狭くなり、その結果、原料ガスの流れが停滞し、逆流する現象が表れるためである。
図１３は、一般的なインジェクトキャップ５０１、バッフル５０２及びインサート５０３を備える場合の原料ガスの流れを示し、図１４は、実施例に係るインジェクトキャップ２１０、複数のバッフル２３０―１、２３０―２、２３０―３、及びインサート２４０を備える場合の原料ガスの流れを示す。
図１３は、インジェクトキャップ５０１とインサート５０３との間に一体型のバッフル５０２が配置される一般的なガス供給部を示す。図１３の場合、渦流の発生が頻繁であり、原料ガスの流れが集中したことが分かる。これは、インジェクトキャップ５０１からバッフル５０２まで原料ガスが流れ込む間に渦流が増大し、不安定な流れが誘発され得るためである。ここで、不安定な流れは、原料ガスが所望でない場所に流れるため流速の変化があることを意味し得る。
しかし、図１４に示したように、実施例は、複数のバッフル２３０―１〜２３０―３のそれぞれが各ガス流出口３５０ａ、３５０ｂ、３５０ｃのうち対応するいずれか一つに隣接して配置されるので、流れる原料ガスに発生する渦流を抑制することができ、原料ガスの流れが安定的であり得る。
実施例は、ガイド部４５０に挿入される複数のバッフル２３０―１〜２３０―３が各ガス流出口３５０ａ、３５０ｂ、３５０ｃに隣接して配置される構造を有することができ、その結果、原料ガスを反応室１０５内のウエハーＷの中央領域Ｓ１、及び縁部領域Ｓ２、Ｓ３に均一に供給することによって、成長されるエピ層の厚さ均一度を向上させることができる。
図１５は、インジェクトキャップ、複数のバッフル、及びインサートに流れる原料ガスの流速を示す。図１５（ａ）は、実施例の原料ガスの流速を示し、図１５（ｂ）は、一体型バッフルをインジェクトキャップ上に配置する一般的な場合の原料ガスの流速を示す。
図１５を参照すると、一般的な場合の原料ガスの流れ（ｂ）と比較すると、実施例の原料ガスの流れ（ａ）がより均一であり、流速がより速いことが分かる。したがって、実施例は、流速が速いため成長速度（ｇｒｏｗｔｈ ｒａｔｅ）を高めることができ、これによって生産性を高めることができる。
以上、各実施例に説明した特徴、構造、効果などは、本発明の少なくとも一つの実施例に含まれ、必ずしも一つの実施例にのみ限定されるものではない。さらに、各実施例で例示した特徴、構造、効果などは、各実施例の属する分野で通常の知識を有する者によって他の実施例に対しても組み合わせたり変形して実施可能である。したがって、このような組み合わせと変形と関係した内容は、本発明の範囲に含まれるものと解釈すべきであろう
実施例は、ウエハー製造工程に使用することができる。

Claims (17)

  1. 反応室；
    前記反応室内に位置し、ウエハーを載せるサセプタ；
    前記反応室内に流入するガスの流動を制御するガス流動制御部；を含み、
    前記ガス流動制御部は、
    ガスの流れを分離する複数のガス流出口を有するインジェクトキャップ（ｉｎｊｅｃｔ ｃａｐ）；及び前記複数のガス流出口のそれぞれに対応する各貫通ホールを含む複数のバッフル；を含み、
    前記複数のバッフルのそれぞれは、互いに分離され、前記複数のガス流出口のうち対応するいずれか一つに隣接して配置されるエピタキシャル反応器。
  2. 前記インジェクトキャップは、一面から突出し、前記複数のガス流出口を露出させるガイド部を有し、
    前記複数のバッフルは前記ガイド部に挿入される、請求項１に記載のエピタキシャル反応器。
  3. 前記ガイド部は、
    前記各ガス流出口を取り囲むリング（ｒｉｎｇ）状を有する、請求項２に記載のエピタキシャル反応器。
  4. 前記複数のバッフルのそれぞれは、
    互いに離隔して配列される各貫通ホールが形成されるプレート；及び前記プレートの一面と連結される支持部；を含み、
    前記支持部は前記各ガス流出口に挿入され、前記プレートは前記ガイド部に挿入される、請求項１に記載のエピタキシャル反応器。
  5. 前記支持部は、
    互いに離隔する複数の脚（ｌｅｇｓ）を含み、前記複数の脚は前記ガス流出口に挿入される、請求項４に記載のエピタキシャル反応器。
  6. 前記ガイド部に挿入された前記プレートの外周面は、前記ガイド部の内壁に密着する、請求項４に記載のエピタキシャル反応器。
  7. 前記各ガス流出口に挿入された前記支持部の一端は、前記インジェクトキャップの内部底に接触する、請求項５に記載のエピタキシャル反応器。
  8. 前記プレートの一端または両端には、前記プレートの長さ方向に窪んだ溝が形成され、
    前記ガイド部に挿入された隣接する２個のプレートの一端に形成された溝と残りの他の一つの一端に形成された溝とは互いに隣接し、隣接する２個の溝は一つの結合溝を形成する、請求項４に記載のエピタキシャル反応器。
  9. 前記インジェクトキャップの内部底に前記支持部の一端が接触した前記複数のバッフルの上部面は、前記ガイド部の上部面と同一の平面上に位置する、請求項７に記載のエピタキシャル反応器。
  10. 前記インジェクトキャップの内部底に前記支持部の一端が接触した前記複数のバッフルの上部面は、前記ガイド部の上部面の下側に位置し、前記複数のバッフルの上部面と前記ガイド部の上部面との間には段差が存在する、請求項７に記載のエピタキシャル反応器。
  11. 前記インジェクトキャップは、互いに隔離される少なくとも２個以上の部分を含み、
    前記複数のガス流出口のうちいずれか一つは、前記少なくとも２個以上の部分のうち対応するいずれか一つに設けられる、請求項１に記載のエピタキシャル反応器。
  12. 前記各貫通ホールを通過したガスを通過させ、互いに分離される複数の区画を含むインサート（ｉｎｓｅｒｔ）；及び前記複数の区画を通過したガスを前記反応室に誘導する段差部を有するライナー（ｌｉｎｅｒ）；をさらに含む、請求項１に記載のエピタキシャル反応器。
  13. 前記段差は６ｍｍ未満である、請求項１０に記載のエピタキシャル反応器。
  14. 前記ガイド部は、
    前記各バッフルの外周面が嵌められて固定される溝を有する、請求項２に記載のエピタキシャル反応器。
  15. 前記複数のバッフルのそれぞれは、前記各ガス流出口のうち対応するいずれか一つに整列するように前記ガイド部に挿入される、請求項２に記載のエピタキシャル反応器。
  16. 前記インジェクトキャップの他の一面には少なくとも一つの結合部が形成される、請求項２に記載のエピタキシャル反応器。
  17. 前記複数のバッフルのうちいずれか一つの脚の長さは、残りのバッフルの支持部の脚の長さと互いに異なることを特徴とする、請求項５に記載のエピタキシャル反応器。
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