JP2016530710A - 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、ウエハを載置させるサセプタ、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流出口を有するインジェクトキャップ、前記複数の流出口のそれぞれに対応する第１貫通孔を含み、前記第１貫通孔は前記複数の流出口から排出されるガスを通過させる、インジェクトバッファ、及び前記第１貫通孔のそれぞれに対応する第２貫通孔を含み、前記第２貫通孔は前記第１貫通孔を通過したガスを通過させる、バッフル（ｂａｆｆｌｅ）を含み、前記第１貫通孔のそれぞれの面積は、前記第２貫通孔のそれぞれの面積よりも大きく、前記流出口のそれぞれの面積よりは小さい。【選択図】図１
Description
実施例は、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の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枚のウエハを載置した後、反応容器の一側から他側に原料ガスを水平方向に流れるようにしてウエハ表面に原料ガスを供給し、ウエハ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、ウエハ上に成長する膜の厚さの均一化と関連する重要な因子は、反応容器内での原料ガスの流量又は流量分布であり得る。
エピタキシャル反応器は、反応容器内へ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よって、反応容器内での原料ガスの流量又は流量分布が左右され得る。
一般に、ガス供給部は、ウエハの表面を原料ガスが均一に流れ得るように原料ガスを反応容器に供給するために、多数の孔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、成長するエピ層の厚さの均一度を向上させることが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、ウエハを載置させるサセプタ；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流出口を有する、インジェクトキャップ（ｉｎｊｅｃｔ ｃａｐ）；前記複数の流出口のそれぞれに対応する第１貫通孔を含み、前記第１貫通孔は前記複数の流出口から排出されるガスを通過させる、インジェクトバッファ（ｉｎｊｅｃｔ ｂｕｆｆｅｒ）；及び前記第１貫通孔のそれぞれに対応する第２貫通孔を含み、前記第２貫通孔は前記第１貫通孔を通過したガスを通過させる、バッフル（ｂａｆｆｌｅ）を含み、前記第１貫通孔のそれぞれの面積は、前記第２貫通孔のそれぞれの面積よりも大きく、前記流出口のそれぞれの面積よりは小さい。
前記エピタキシャル反応器は、隔壁によって互いに隔離され、前記第２貫通孔を通過したガスを通過させる複数の区画を含むインサート（ｉｎｓｅｒｔ）をさらに含み、前記第１貫通孔のそれぞれは、前記複数の区画のうち対応するいずれか１つに整列することができる。
前記エピタキシャル反応器は、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。
前記複数の区画のそれぞれの開口面積は、前記第１貫通孔の開口面積及び前記第２貫通孔の開口面積よりは大きく、前記複数の流出口のそれぞれの開口面積よりは小さくてもよい。
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つ以上の部分を含み、前記複数の流出口のいずれか１つは、前記少なくとも２つ以上の部分のうち対応するいずれか１つに設けられてもよい。
前記インジェクトキャップは、一面に側壁及び底部からなるキャビティ（ｃａｖｉｔｙ）を備えることができ、前記インジェクトキャップの他面と前記キャビティの底部との間の空間は前記第１〜第３部分に区分され、前記キャビティの底部には前記複数の流出口が設けられ、前記第１貫通孔及び前記第２貫通孔が前記キャビティの底部に対向するように、前記インジェクトバッファ及び前記バッフルは前記キャビティに順次挿入されてもよい。
前記バッフルの一面は、前記インジェクトバッファと接触し、前記バッフルの他面は、前記インジェクトキャップの一面と同一平面に位置することができる。
前記第２貫通孔と前記第１貫通孔との比率は１：５〜１：２０であってもよい。
前記複数の区画のそれぞれに対応する前記第２貫通孔の数は、前記複数の区画のそれぞれに対応する前記第１貫通孔の数よりも多くてもよい。
前記インジェクトキャップは、互いに隔離される２つ以上の部分に区分され、前記複数のガス流出口のいずれか１つは、前記２つ以上の部分のうち対応するいずれか１つに設けられてもよい。
前記複数の区画のそれぞれは、前記第１貫通孔に対応する第２貫通孔に整列することができる。
前記複数の区画のそれぞれに対応する第２貫通孔の数は、前記複数の区画のそれぞれに対応する第１貫通孔の数よりも多くてもよい。
前記第１貫通孔は、前記インジェクトバッファの長手方向に離隔して配列されてもよい。
前記第２貫通孔は、前記バッフルの長手方向に離隔して配列されてもよい。
前記第１貫通孔のそれぞれの開口面積は１００ｍｍ2〜２００ｍｍ2であってもよい。
前記第２貫通孔のそれぞれの開口面積は１０ｍｍ2〜２０ｍｍ2であってもよい。
挿入された前記インジェクトバッファの外周面及び前記バッフルの外周面は、前記キャビティの内面に密着してもよい。
前記キャビティの深さは、前記インジェクトバッファの厚さと前記バッフルの厚さとの和と同一であってもよい。
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、成長するエピ層の厚さの均一度を向上させることができる。
以下、各実施例は、添付の図面及び各実施例についての説明を通じて明白になる。実施例の説明において、各層（膜）、領域、パターン又は構造物が基板、各層（膜）、領域、パッド又はパターンの「上／上部（ｏｎ）」に又は「下／下部（ｕｎｄｅｒ）」に形成されると記載される場合において、「上／上部（ｏｎ）」と「下／下部（ｕｎｄｅｒ）」は、「直接（ｄｉｒｅｃｔｌｙ）」又は「別の層を介在して（ｉｎｄｉｒｅｃｔｌｙ）」形成されることを全て含む。また、各層の上／上部又は下／下部に対する基準は、図面を基準にして説明する。
図面において、大きさは、説明の便宜及び明確性のために誇張されたり、省略されたり、又は概略的に示されている。また、各構成要素の大きさは実際の大きさ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の断面図を示す。
図１を参照すると、エピタキシャル反応器１００は、半導体ウエハを１枚ずつ処理する枚葉式（ｓｉｎｇｌｅ ｗａｆｅｒ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｔｙｐｅ）であり得、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、上下方向に互いに対向して位置することができ、石英ガラスのように透明な材質からなることができる。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、一側に、原料ガスが流入するガス導入口１０６を有することができ、他側に、流入した原料ガスが排出されるガス流出口１０７を有することができる。
サセプタ１２０は、平坦な円板状の支持板形状であり得、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Ｗを載置させることができる。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ることができる。
サセプタ支持部１２５は、サセプタ１２０の下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状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Ｗの上面と同一平面に位置してもよい。
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、リング状であってもよい。下部ドーム１０３の外周部の一端１１は、下部リング１３０に密着して固定され得る。
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、リング状であってもよい。上部ドーム１０４の外周部の一端１２は、上部リング１３５に密着して固定され得る。下部リング１３０及び上部リング１３５は、石英（ＳｉＯ2）または炭化ケイ素（ＳｉＣ）からなってもよい。
予熱リング１５０は、サセプタ１２０の上面またはウエハ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されてもよい。
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。
図２は、図１に示されたガス供給部１６０の平面図を示し、図３は、図１に示されたガス供給部１６０の分離斜視図を示す。
図２及び図３を参照すると、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、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（図２参照）は、インジェクトキャップ（ｉｎｊｅｃｔ ｃａｐ）２１０、インジェクトバッファ（ｉｎｊｅｃｔ ｂｕｆｆｅｒ）２２０、バッフル（ｂａｆｆｌｅ）２３０、及びインサート（ｉｎｓｅｒｔ）２４０を含む。
ガス発生部３１０は原料ガスを発生することができる。例えば、原料ガスは、ＳｉＨＣｌ3、ＳｉＣｌ4、ＳｉＨ2Ｃｌ2、ＳｉＨ4、Ｓｉ2Ｈ6などのようなシリコン化合物ガス、Ｂ2Ｈ6、ＰＨ3などのようなドーパントガス、またはＨ2、Ｎ2、Ａｒなどのような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に供給されてもよい。
ガス量調節部３３０ａ，３３０ｂは、複数のガス管（例えば、３２０ａ，３２０ｂ，３２０ｃ）のうちの少なくとも１つに供給されたり、流れたりするガスの量を調節することができ、ウエハ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して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）で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つ以上であってもよい。
複数のガス管（例えば、３２０ａ，３２０ｂ，３２０ｃ）のうちの少なくとも１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ガス管３２０ａは、ウエハの中央領域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）を個別に供給するために、第２ガス管３２０ｂと第３ガス管３２０ｃとに分岐してもよい。また、第２ガス管３２０ｂは、ウエハの両側の縁部領域Ｓ２，Ｓ３のそれぞれに原料ガスを個別に供給するために、２つのガス管に分岐してインジェクトキャップへ原料ガスを供給することができる。
複数のガス管（例えば、３２０−１，３２０−２，３２０ｃ）とライナー１４０との間にインジェクトキャップ２１０、インジェクトバッファ２２０、バッフル２３０、及びインサート２４０を順次配置することができる。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、インジェクトバッファ２２０、バッフル２３０、及びインサート２４０を順次通過して流れることができる。
インジェクトキャップ２１０は、ガス管（例えば、３２０−１，３２０−２，３２０ｃ）から原料ガスが流入する複数のガス流入口（例えば、３４０ａ，３４０ｂ，３４０ｃ）、及び流入した原料ガスを流出させる複数のガス流出口（例えば、３５０ａ，３５０ｂ，３５０ｃ）を含むことができる。
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つ以上の部分（例えば、２１０−１，２１０−２，２１０−３）に区分されてもよく、複数のガス流出口（例えば、３５０ａ，３５０ｂ，３５０ｃ）のいずれか１つは、少なくとも２つ以上の部分（例えば、２１０−１，２１０−２，２１０−３）のうち対応するいずれか１つに設けられてもよい。図１及び図２では、インジェクトキャップ２１０が３つの部分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ものではない。
例えば、第１部分２１０−１は、ウエハＷの中央領域Ｓ１に対応又は整列されるように中央に位置することができ、ガス流入口３４０ｂ及びガス流出口３５０ａは第１部分に形成され得る。
例えば、第２部分２１０−２は、ウエハＷの中央領域Ｓ１の一側に位置する第１縁部領域Ｓ２に対応又は整列されるように第１部分２１０−１の一側に位置することができ、ガス流入口３４０ａ及びガス流出口３５０ｂは第２部分２１０−２に形成され得る。
例えば、第３部分２１０−３は、ウエハＷの中央領域Ｓ１の他側に位置する第２縁部領域Ｓ３に対応又は整列されるように第１部分２１０−１の他側に位置することができ、ガス流入口３４０ｃ及びガス流出口３５０ｃは第３部分２１０−３に形成され得る。
インジェクトキャップ２１０は、隣接する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部分２１０−１と第２部分２１０−２とを区分する第１仕切り２１１、及び第１部分２１０−１と第３部分２１０−３とを区分する第２仕切り２１２を備えることができる。仕切り（例えば、２１１，２１２）によって、原料ガスは部分（例えば、２１０−１，２１０−２，２１０−３）のそれぞれの内部を独立して流れることができる。
インジェクトバッファ２２０は、インジェクトキャップ２１０の一端に隣接して配置され、第１〜第３ガス流出口３５０ａ，３５０ｂ，３５０ｃのそれぞれに対応又は整列される複数の第１貫通孔２２２を含むことができる。
複数の第１貫通孔２２２は、第１〜第３ガス流出口３５０ａ，３５０ｂ，３５０ｃと対向し得、第１〜第３ガス流出口３５０ａ，３５０ｂ，３５０ｃから流出する原料ガスを通過させることができる。
バッフル２３０は、インジェクトバッファ２２０の一端に隣接して配置され、第１貫通孔２２２のそれぞれに対応又は整列する複数の第２貫通孔２３２を含むことができる。
第２貫通孔２３２は、第１貫通孔２２２と対向し得、第１貫通孔２２２から流出する原料ガスを通過させることができる。
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、ガスを通過させることができる複数の区画（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つの区画の間には隔壁２４２が位置することができ、隔壁２４２によって区画ｋ１〜ｋｎ（ｎ＞１である自然数）のそれぞれは独立しており、互いに隔離され得る。
複数の区画ｋ１〜ｋｎ（ｎ＞１である自然数）のそれぞれは、対応する第１貫通孔に対応する第２貫通孔２３２に対応又は整列され得、第２貫通孔２３２から流出する原料ガスを通過させることができる。
複数の区画ｋ１〜ｋｎ（ｎ＞１である自然数）のそれぞれに対応又は整列される第２貫通孔２３２の数は、複数の区画ｋ１〜ｋｎ（ｎ＞１である自然数）のそれぞれに対応又は整列される第１貫通孔２２２の数よりも多くてもよい。
ライナー１４０の第１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が設けられてもよい。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によって分離又は区分されるライナー１４０の第１段差部１４２の表面に沿って流れることができ、第１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Ｗの表面に沿って流れる。ウエハＷの表面を通過した原料ガスは、ライナー１４０の第２段差部１４４を通過してガス排出部１７０に流れる。
図４は、図１に示された第１貫通孔２２０−１〜２２０−ｎ、及び第２貫通孔ｈ１〜ｈｍの配置を説明するための図である。
図４を参照すると、第１貫通孔２２０−１〜２２０−ｎ（ｎ＞１である自然数）は、インジェクトバッファ２２０の長手方向１０２に離隔して配列され得る。
第１貫通孔２２０−１〜２２０−ｎ（ｎ＞１である自然数）のそれぞれは、インサート２４０の複数の区画ｋ１〜ｋｎ（ｎ＞１である自然数）のうち対応するいずれか１つに第１方向１０１に整列され得る。第１方向１０１は、インジェクトバッファ２２０からインサート２４０に向かう方向、またはインジェクトバッファ２２０の幅方向であり得る。
例えば、複数の区画ｋ１〜ｋｎ（ｎ＞１である自然数）のそれぞれに対応又は整列される第１貫通孔の数は１つであってもよい。
第２貫通孔ｈ１〜ｈｍ（ｍ＞１である自然数）は、第１貫通孔２２０−１〜２２０−ｎ（ｎ＞１である自然数）のうち対応するいずれか１つに第１方向１０１に整列され得る。
第１貫通孔に整列される第２貫通孔（例えば、ｈ１〜ｈｍ、ｍ＞１である自然数）は、バッフル２３０の長手方向に離隔して配列され得る。
例えば、１つの第１貫通孔（例えば、２２０−１）に対応又は整列される第２貫通孔ｈ１〜ｈｍ（例えば、ｍ＝３）の数は２つ以上であってもよい。
図５は、図１に示された第１貫通孔の大きさを示す。
図５を参照すると、第１貫通孔２２０−１〜２２０−ｎ（ｎ＞１である自然数）のそれぞれは、多角形または円形であってもよいが、これに限定されず、様々な形状で具現することができる。
インジェクトキャップ２１０の第１〜第３ガス流出口３５０ａ，３５０ｂ，３５０ｃのそれぞれの開口面積は、第１貫通孔２２０−１〜２２０−ｎ（ｎ＞１である自然数）のそれぞれの開口面積よりも大きくてもよい。
第１貫通孔２２０−１〜２２０−ｎ（ｎ＞１である自然数）のそれぞれの面積は、第２貫通孔ｈ１〜ｈｍ（ｍ＞１である自然数）のそれぞれの面積よりも大きくてもよい。
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、第１貫通孔２２０−１〜２２０−ｎ（ｎ＞１である自然数）のそれぞれの開口面積及び第２貫通孔ｈ１〜ｈｍ（ｍ＞１である自然数）の開口面積よりは大きく、第１〜第３ガス流出口３５０ａ，３５０ｂ，３５０ｃのそれぞれの開口面積よりは小さくてもよい。
例えば、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４００ｍｍ2〜５００ｍｍ2であってもよく、好ましくは４２１ｍｍ2〜４８４ｍｍ2であり得る。
第２貫通孔（例えば、ｈ１）と第１貫通孔２２０−１との比率は１：５〜２０であってもよく、好ましくは１：１０であり得る。
第１貫通孔２２０−１〜２２０−ｎ（ｎ＞１である自然数）のそれぞれの開口面積は１００ｍｍ2〜２００ｍｍ2であってもよく、第２貫通孔ｈ１〜ｈｍ（ｍ＞１である自然数）のそれぞれの開口面積は１０ｍｍ2〜２０ｍｍ2であってもよい。
隣接する２つの第１貫通孔間の離隔距離ｄは１０ｍｍ〜１５ｍｍであってもよい。
隣接する２つの第１貫通孔間の部分２２１（図５参照）は、インサート２４０の隔壁２４２に対応又は整列され得る。
図６Ａは、図１に示されたインジェクトキャップ２１０、インジェクトバッファ２２０、及びバッフル２３０の分離斜視図を示し、図６Ｂは、図６Ａに示されたインジェクトキャップ２１０、インジェクトバッファ２２０、及びバッフル２３０の結合斜視図を示す。
図６Ａ及び図６Ｂを参照すると、インジェクトキャップ２１０は、一面４１０にキャビティ（ｃａｖｉｔｙ）４０１を備えることができる。キャビティ４０１は、インジェクトキャップ２１０の一面４１０から陥没した構造であってもよく、側壁（ｓｉｄｅｗａｌｌ）４０２及び底部（ｂｏｔｔｏｍ）４０３を含むことができる。
インジェクトキャップ２１０の他面４２０とキャビティ４０１の底部４０３との間には、ガス管３２０−１，３２０−２，３２０ｃから提供される原料ガスを収容する空間が設けられ、上述した仕切り２１１，２１２によって分離された複数の部分２１０−１，２１０−２，２１０−３に区分され得る。
キャビティ４０１の底部４０３にはガス流出口３５０ａ，３５０ｂ，３５０ｃを設けることができる。例えば、ガス流出口３５０ａ，３５０ｂ，３５０ｃは、インジェクトキャップ２１０の長手方向に互いに離隔して底部４０３に形成され得る。
第１貫通孔２２０−１〜２２０−ｎ（ｎ＞１である自然数）及び第２貫通孔ｈ１〜ｈｍ（ｍ＞１である自然数）がキャビティ４０１の底部４０３に対向するように、インジェクトバッファ２２０及びバッフル２３０をキャビティ４０１に順次挿入することができる。
インジェクトバッファ２２０及びバッフル２３０の形状は、キャビティ４０１に挿入できる形状であり得、挿入されたインジェクトバッファ２２０の外周面及びバッフル２３０の外周面はキャビティ４０１の内面に密着し得る。
実施例は、インジェクトバッファ２２０及びバッフル２３０がインジェクトキャップ２１０に挿入される構造であるので、インジェクトバッファ２２０及びバッフル２３０が安定的にインジェクトキャップ２１０に固定され得る。また、実施例は、挿入されたインジェクトバッファ２２０の外周面及びバッフル２３０の外周面がキャビティ４０１の内面に密着するので、インジェクトキャップ２１０、インジェクトバッファ２２０及びバッフル２３０を原料ガスが順次通過するとき、渦流の発生を抑制することができる。
第１貫通孔２２０−１〜２２０−ｎ（ｎ＞１である自然数）がキャビティ４０１の底部４０３に対向するように、インジェクトバッファ２２０はキャビティ４０１に挿入され得る。挿入されたインジェクトバッファ２２０はキャビティ４０１の底部４０３と接触し得る。
第２貫通孔ｈ１〜ｈｍ（ｍ＞１である自然数）がキャビティ４０１の底部４０３に対向するように、バッフル２３０はキャビティ４０１に挿入され得る。挿入されたバッフル２３０はインジェクトバッファ２２０と接触し得る。
キャビティ４０１の深さは、インジェクトバッファ２２０の厚さとバッフル２３０の厚さとの和と同一であってもよいが、これに限定されるものではない。
図７は、図６Ｂに示された結合斜視図のＡ−Ｂ方向の断面図を示す。
図７を参照すると、キャビティ４０１に挿入されたバッフル２３０の一面はインジェクトバッファ２２０と接触し、キャビティ４０１から露出するバッフル２３０の他面２３１はインジェクトキャップ２１０の一面４１０と同一平面に位置することができるが、これに限定されるものではない。
一般に、ガス管から提供される原料ガスは、インジェクトキャップ、バッフル、インサート、及びライナーを順次通過して反応室に流入することができる。
ところが、インジェクトバッファ２２０無しにバッフルのみを備える場合には、インジェクトキャップのガス流出口の面積に比べてバッフルの第２貫通孔の面積が非常に小さいため、原料ガスがインジェクトキャップとバッフルを通過するとき、多くの渦流及び原料ガスの損失が発生することがある。
このような多くの渦流及び原料ガスの損失により、ウエハの中央領域及び縁部領域に提供される原料ガスの流速が一定でなくなり、これは、ウエハに成長させるエピ層の厚さのプロファイルの制御を難しくすることがある。
実施例は、インジェクトキャップのガス流出口３５０ａ，３５０ｂ，３５０ｃよりは小さく、第２貫通孔よりは大きい面積を有する第１貫通孔２２０−１〜２２０−ｎ（ｎ＞１である自然数）を備えるインジェクトバッファ２２０を、インジェクトキャップ２１０とバッフル２３０との間に配置させることによって、渦流の発生を抑制し、原料ガスの損失を低減することができる。
図８は、一般的にインジェクトキャップ及びバッフルを備える場合の原料ガスの流れを示し、図９は、インジェクトキャップ、インジェクトバッファ、及びバッフルを備える場合の原料ガスの流れを示す。図８及び図９は、ガス供給部及び反応室を通過する原料ガスの流れを示すことができる。
図８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ていることがわかり、図９の場合、渦流の発生がほとんどなく、原料ガスが均一に分散して流れることがわかる。
したがって、実施例は、原料ガスを反応室１０５内のウエハＷの中央領域Ｓ１及び縁部領域Ｓ２，Ｓ３に均一に噴射して供給することによって、成長するエピ層の厚さの均一度を向上させることができる。
以上で各実施例に説明された特徴、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のみに限定されるものではない。さらに、各実施例で例示された特徴、構造、効果などは、実施例の属する分野における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又は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及び変形に関する内容は、本発明の範囲に含まれるものと解釈しなければならない。
実施例は、ウエハの製造工程に用いることができる。
Claims (18)
- 反応室と、
前記反応室内に位置し、ウエハを載置させるサセプタと、
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とを含み、
前記ガス流動制御部は、
ガスの流れを分離する複数の流出口を有するインジェクトキャップ（ｉｎｊｅｃｔ ｃａｐ）と、
前記複数の流出口のそれぞれに対応する第１貫通孔を含み、前記第１貫通孔は前記複数の流出口から排出されるガスを通過させる、インジェクトバッファ（ｉｎｊｅｃｔ ｂｕｆｆｅｒ）と、
前記第１貫通孔のそれぞれに対応する第２貫通孔を含み、前記第２貫通孔は前記第１貫通孔を通過したガスを通過させる、バッフル（ｂａｆｆｌｅ）とを含み、
前記第１貫通孔のそれぞれの面積は、前記第２貫通孔のそれぞれの面積よりも大きく、前記流出口のそれぞれの面積よりは小さい、エピタキシャル反応器。 - 隔壁によって互いに隔離され、前記第２貫通孔を通過したガスを通過させる複数の区画を含むインサート（ｉｎｓｅｒｔ）をさらに含み、
前記第１貫通孔のそれぞれは、前記複数の区画のうち対応するいずれか１つに整列する、請求項１に記載のエピタキシャル反応器。 - 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２に記載のエピタキシャル反応器。
- 前記複数の区画のそれぞれの開口面積は、前記第１貫通孔の開口面積及び前記第２貫通孔の開口面積よりは大きく、前記複数の流出口のそれぞれの開口面積よりは小さい、請求項２に記載のエピタキシャル反応器。
- 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つ以上の部分を含み、
前記複数の流出口のいずれか１つは、少なくとも２つ以上の部分のうち対応するいずれか１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。 - 前記インジェクトキャップは、一面に側壁及び底部からなるキャビティ（ｃａｖｉｔｙ）を備え、
前記インジェクトキャップの他面と前記キャビティの底部との間の空間は前記第１〜第３部分に区分され、前記キャビティの底部には前記複数の流出口が設けられ、前記第１貫通孔及び前記第２貫通孔が前記キャビティの底部に対向するように、前記インジェクトバッファと前記バッフルは前記キャビティに順次挿入される、請求項５に記載のエピタキシャル反応器。 - 前記バッフルの一面は前記インジェクトバッファと接触し、前記バッフルの他面は前記インジェクトキャップの一面と同一平面に位置する、請求項６に記載のエピタキシャル反応器。
- 前記第２貫通孔と前記第１貫通孔との比率は１：５〜１：２０である、請求項１に記載のエピタキシャル反応器。
- 前記複数の区画のそれぞれに対応する前記第２貫通孔の数は、前記複数の区画のそれぞれに対応する前記第１貫通孔の数よりも多い、請求項２に記載のエピタキシャル反応器。
- 前記インジェクトキャップは、
互いに隔離される２つ以上の部分に区分され、前記複数のガス流出口のいずれか１つは、前記２つ以上の部分のうち対応するいずれか１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。 - 前記複数の区画のそれぞれは、
前記第１貫通孔に対応する第２貫通孔に整列する、請求項２に記載のエピタキシャル反応器。 - 前記複数の区画のそれぞれに対応する第２貫通孔の数は、前記複数の区画のそれぞれに対応する第１貫通孔の数よりも多い、請求項２に記載のエピタキシャル反応器。
- 前記第１貫通孔は、前記インジェクトバッファの長手方向に離隔して配列される、請求項２に記載のエピタキシャル反応器。
- 前記第２貫通孔は、前記バッフルの長手方向に離隔して配列される、請求項２に記載のエピタキシャル反応器。
- 前記第１貫通孔のそれぞれの開口面積は１００ｍｍ2〜２００ｍｍ2である、請求項１に記載のエピタキシャル反応器。
- 前記第２貫通孔のそれぞれの開口面積は１０ｍｍ2〜２０ｍｍ2である、請求項１に記載のエピタキシャル反応器。
- 挿入された前記インジェクトバッファの外周面及び前記バッフルの外周面は、前記キャビティの内面に密着する、請求項６に記載のエピタキシャル反応器。
- 前記キャビティの深さは、前記インジェクトバッファの厚さと前記バッフルの厚さとの和と同一である、請求項６に記載のエピタキシャル反応器。
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