KR100475017B1 - 반도체 장치의 제조설비에 있어서의 서셉터 및 그 제조방법 - Google Patents

반도체 장치의 제조설비에 있어서의 서셉터 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 장치의 제조설비중 서셉터에 관해 개시한다. 본 발명의 서셉터는 웨이퍼가 로딩되는 면과 반대되는 백 사이드에 다양한 형태의 홈을 구비하고 있다. 이러한 형태의 서셉터는 히트 블록으로부터 웨이퍼로 열전달 균일성을 높인다. 이에 따라, 웨이퍼의 전면에 걸쳐 균일한 두께로 박막을 형성할 수 있다. 또한, 본 발명에 의한 서셉터의 재질은 아몰퍼스 카본이다. 따라서, 불산을 이용한 화학적 세정에 의해 서셉터가 손상되어 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

Description

반도체 장치의 제조설비에 있어서의 서셉터 및 그 제조방법
본 발명은 반도체 장치의 제조설비 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히 물질막 증착을 위한 반응챔버에서 웨이퍼가 로딩되어지는 스테이지의 한 구성요소인 서셉터(susceptor) 및 그 제조방법에 관한 것이다.
서셉터는 박막 형성용 반도체 장치의 제조설비에서 웨이퍼가 로딩되는 부분이다. 로딩된 웨이퍼의 가열상태는 서셉터의 열전달능에 따라 달라진다. 서셉터의 열전달이 웨이퍼와 접촉된 전 영역에 걸쳐 고르게 이루어지면, 웨이퍼의 가열 상태가 양호해져서 웨이퍼 상에 형성되는 박막의 두께 균일성이 우수해진다.
그러나, 서셉터의 열 전달이 영역에 따라 심한 편차를 갖는 다면 서셉터 상에 로딩된 웨이퍼의 가열 상태가 영역별로 달라져서 웨이퍼 상에 형성되는 박막의 두께도 영역에 따라 심한 편차를 나타내게 된다.
이하, 종래 기술에 의한 반도체 장치의 제조설비에 있어서의 서셉터(susceptor)를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1을 참조하면, 서셉터(14)는 히트블록(12) 상에 위치해 있고, 측면은 가이드 링(16)에 의해 둘러싸여 있다. 히트블록(12)에 그 안에 구비된 히터 코일(heater coil)에 의해 가열된다. 히트 블록(12)에서 발생되는 열은 서셉터(14)를 통해서 서셉터(14) 상에 로딩되는 웨이퍼(도시하지 않음)로 전달된다. 상기 서셉터(14)의 가운데 부분이 가장자리 부분보다 두껍다. 상기 서셉터(14)의 재질은 탄화 규소(SiC)이다.
도 2를 참조하면, 종래 기술에 의한 서셉터(14)의 평면 형태는 원형으로서 가운데 빗금친 부분(14a)의 두께는 가장자리 부분(14b)보다 두껍다.
도 3을 참조하면, 종래 기술에 의한 서셉터(14)의 단면은 모자 형태인데, 히트 블록과 접촉되는 아래쪽 면은 서셉터(14)의 두께가 두꺼운 부분(14a)과 이 부분의 둘레를 감싸는 두께가 얇은 부분(14b)이 동일한 평면을 이루고 있음을 알 수 있다. 도 1을 참조하면, 상기 서셉터(14)의 두꺼운 부분(14a)과 얇은 부분(14b)의 전면이 상기 히트 블록(12)과 접촉되어 있는 것을 알 수 있다.
반면, 상기 서셉터의 위쪽면은 두께가 두꺼운 부분(14a)과 두께가 얇은 부분(14b)이 동일 평면에 있지 않다. 즉, 상기 서셉터(14)의 두꺼운 부분(14a)은 돌출되어 웨이퍼가 로딩될 수 있는 독립된 평면을 이루고 있는 반면 두께가 얇은 부분(14b)은 상기 두꺼운 부분(14a)보다 낮은 평면을 이룬다. 상기 두께가 얇은 부분(14b)에 의해 이루어지는 평면은 도 1에 도시한 바와 같이, 가이드 링(16)에 덮인다.
이와 같은 종래 기술에 의한 서셉터를 이용하여 웨이퍼 상에 박막을 형성하는 경우, 상기 서셉터의 중심과 가장자리 사이에 온도 편차가 발생되어 웨이퍼 상에 형성되는 박막의 두께가 웨이퍼의 전영역에 걸쳐 균일하지 못하다. 즉, 웨이퍼 상에 형성되는 박막의 두께 균일성이 저하된다.
또한, 상기 서셉터는 설비의 구성상 일정시간 사용후 실시되는 불산(HF)을 이용한 화학적 세정을 실시한다. 이때, 상기 서셉터를 구성하는 탄화 규소중 탄소와 불산의 반응으로 인해 상기 서셉터로부터 탄소성분이 빠져나간다. 이에 따라 상기 서셉터의 특성이 저하되는 문제가 발생된다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 히트블록으로부터 웨이퍼로 열전달을 균일하게 하여 웨이퍼의 중심과 가장자리 사이에 나타나는 온도 편차를 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 세정공정에 의한 서셉터의 특성저하를 방지할 수 있는 반도체 장치의 제조설비에 있어서의 서셉터(susceptor)를 제공함에 있다.
본 발명의 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 이러한 서셉터를 제조하는 방법을 제공함에 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 반도체 장치의 제조설비에 있어서의 서셉터(susceptor)는 제1 두께의 제1 영역과 상기 제1 영역에 둘러싸여 있고 상기 제1 두께보다 두꺼운 제2 두께를 갖는 제2 영역으로 이루어진 서셉터에 있어서, 상기 제2 영역과 상기 제1 영역의 밑면이 동일면을 이루고 상기 제2 영역의 밑면에 홈이 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 홈은 상기 제2 영역의 밑면의 일부분만을 차지하는 열린 형태 또는 상기 제2 영역의 밑면을 이분하는 닫힌 형태의 홈이다. 여기서, 상기 닫힌 형태의 홈은 원형 환 또는 다각형 환이다.
상기 열린 형태의 홈과 상기 밑면의 경계선의 평면 상이 원형 또는 다각형이다.
상기 홈의 단면 형태는 반원 또는 상기 홈이 시작되는 점과 끝나는 점사이에 적어도 한 군데 변곡점을 갖는 곡선 형태이다.
상기 열린 형태의 홈은 상기 서셉터의 중심을 수직으로 지나는 축에 대해 회전 대칭을 이루고 있다.
상기 홈의 폭과 깊이는 각각 10mm∼20mm, 3mm∼5mm정도이다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 반도체 장치의 제조설비에 있어서의 서셉터 제조방법은 제1 두께의 제1 영역과 상기 제1 영역에 둘러싸여 있고 상기 제1 두께보다 두꺼운 제2 두께를 갖는 제2 영역으로 이루어진 서셉터에 있어서, 상기 제2 영역과 상기 제1 영역의 밑면이 동일면을 이루도록 상기 서셉터를 형성한 다음 상기 제2 영역의 밑면에 홈을 형성한다.
상기 홈은 10mm∼20mm 정도의 폭과 3mm∼5mm정도의 깊이로 형성하다.
상기 홈은 상기 제2 영역의 밑면의 일부분만을 차지하는 열린 형태 또는 상기 제2 영역의 밑면을 이분하는 닫힌 형태로 형성한다.
상기 홈은 그 단면 형태가 반원 형태 또는 상기 홈이 시작되는 점과 끝나는 점사이에 적어도 한 군데 변곡점을 갖는 곡선형태가 되도록 형성한다.
상기 홈은 상기 열린 홈과 닫힌 홈이 조합된 홈이다.
상기 제2 영역의 밑면에 복수개의 홈을 더 형성할 수 있다.
본 발명의 서셉터는 웨이퍼가 로딩되는 면과 반대되는 백 사이드에 다양한 형태의 홈을 구비하고 있다. 이러한 형태의 서셉터는 히트 블록으로부터 웨이퍼로 열전달 균일성을 높인다. 이에 따라, 웨이퍼의 전면에 걸쳐 균일한 두께로 박막을 형성할 수 있다. 또한, 본 발명에 의한 서셉터의 재질은 아몰퍼스 카본이다. 따라서, 불산을 이용한 화학적 세정에 의해 서셉터가 손상되어 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예들에 의한 반도체 장치의 제조설비에 있어서의 서셉터(susceptor)를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다.
그러나 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 잇으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어져서는 안된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 도면에서 층이나 영역들의 두께는 명세서의 명확성을 위해 과정되어진 것이다. 도면상에서 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 또한, 어떤 층이 다른 층 또는 기판의 "상부"에 있다라고 기재된 경우, 상기 어떤 층이 상기 다른 층 또는 기판의 상부에 직접 존재할 수도 있고 그 사이에 제 3의 층이 개재되어 질 수도 있다.
첨부된 도면들 중, 도 4 및 도 5는 각각 본 발명의 제1 실시예에 의한 반도체 장치의 제조설비에 있어서의 서셉터(susceptor)의 평면도 및 단면도이고, 도 6 및 도 7은 각각 본 발명의 제2 실시예에 의한 반도체 장치의 제조설비에 있어서의 서셉터(susceptor)의 평면도 및 단면도이다.
또한, 도 8 및 도 9는 각각 본 발명의 제3 및 제4 실시예에 의한 반도체 장치의 제조설비에 있어서의 서셉터(susceptor)의 평면도이고, 도 10은 본 발명의 제5 실시예에 의한 반도체 장치의 제조설비에 있어서의 서셉터(susceptor)의 평면도이며, 도 11 및 도 12는 서로 다른 폭을 갖는 도 10의 단면도들이다.
그리고 도 13 및 도 14는 본 발명의 제1 실시예에 의한 반도체 장치의 제조설비에 있어서의 서셉터(susceptor) 제조방법을 단계별로 나타낸 단면도들이다.
우선 도 4를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 의한 반도체 장치의 제조설비에 있어서의 서셉터(susceptor)(40)는 재질이 아몰퍼스 카본(Amorphous Carbon)이고, 평면 상이 원형이며, 제1 두께를 갖는 제1 영역(42)과 제2 두께를 갖는 제2 영역(44)으로 구분되어 있다. 상기 서셉터(40)의 재질은 이하, 제2 내지 제5 실시예에 의한 서셉터에도 적용된다. 상기 제2 영역(44)은 상기 서셉터(40)의 중앙의 일정한 영역이고, 상기 제1 영역(42)은 상기 제2 영역(44)의 둘레를 감싸고 있다. 상기 제1 영역(42)의 제1 두께는 상기 제2 영역(44)의 제2 두께보다 얇다. 상기 제2 영역(44)은 상기 서셉터(40)의 웨이퍼가 로딩되는 영역으로서 웨이퍼의 사이즈에 따라 증감될 수 있다.
도 4에서 참조번호 46은 상기 서셉터(40)의 제2 영역(44)의 밑면에 형성된 제1 홈을 나타낸다. 또한, 참조부호 d는 상기 제1 홈(46)의 제1 폭을 나타낸다. 상기 제1 홈(46)의 제1 폭(d)은 10mm∼20mm정도이다. 상기 제1 홈(46)은 평면 상으로 원형 환이다. 따라서, 상기 제2 영역(44)의 밑면은 상기 제1 홈(46)에 의해 이분된다. 즉, 상기 밑면은 상기 제1 홈(46)의 원형 환에 둘러싸인 안쪽과 바깥쪽으로 이분된다.
상기 제1 홈(46)은 도 4에 도시한 바와 같이 상기 제1 폭(d)을 갖는 원형 환으로서 홈의 시작과 끝이 없을 뿐만 아니라 한 면 즉, 상기 서셉터(40)의 밑면을 두 면 즉, 안쪽면과 바깥면으로 이분한다. 결과적으로 상기 제1 홈(46)은 폐경로를 이룬다.
이하, 상기 제1 홈(46)과 같이 시작과 끝이 없는 홈의 형태를 닫힌 형태의 홈이라 한다.
반면, 시작과 끝이 분명할 뿐만 아니라 상기 서셉터의 밑면을 이분하지 않고 상기 밑면중 어느 한 부분에 형성된 홈의 형태를 열린 홈이라 한다.
도 5는 도 4를 5-5'방향으로 자른 서셉터의 단면을 나타낸다. 이를 참조하면, 상기 제1 홈(46)의 단면 형태는 사각형에서 한변이 제거된 모양이다. 즉, 상기 제1 홈(46)은 상기 서셉터(40)의 밑면에 수직하게 형성되어 있으며, 그 측면은 상기 밑면과 수직하고 바닥면은 상기 측면과 수직하다. 상기 제1 홈(46)의 제1 깊이(w1)는 3mm∼5mm정도가 바람직하다. 상기 제1 홈(46)은 현재의 위치에서 상기 서셉터(40)의 제2 영역(44)을 벗어나지 않는 범위내에서 상기 제2 영역(44)의 안쪽 또는 바깥쪽으로 이동되어도 무방하다. 상기 제1 홈(46)의 제1 깊이(w1)도 현재보다 깊어지거나 얕을 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 의한 서셉터(50)는 제1 실시예와 마찬가지로 제1 두께의 제1 영역(52)과 상기 제1 두께보다 두꺼운 제2 두께를 갖는 제2 영역(54)으로 나눌 수 있다. 그러나, 상기 제2 영역(54)의 밑면에 다른 형태의 홈이 형성되어 있다.
구체적으로, 상기 제2 실시예에 의한 서셉터(50)의 상기 제2 영역(54)의 밑면에는 3개의 홈, 즉 제2 내지 제4 홈(56, 58, 60)이 형성되어 있다. 상기 제2 내지 제4 홈(56, 58, 60)은 각각 제2 내지 제4 폭(d1, d2, d3)을 갖는다. 또한, 상기 제2 내지 제4 홈(56, 58, 60)은 상기 서셉터(50)의 중심을 수직하게 지나는 축에 대해 회전 대칭이 되도록 형성되어 있다. 즉, 상기 제2 내지 제4 홈(56, 58, 60)은 상기 축에 대해 120℃정도의 회전 대칭을 이루고 있다. 상기 제2 내지 제4 홈(56, 58, 60)은 각각 다른 형태일 수 있으나, 동일한 것이 바람직하다. 곧, 상기 제2 내지 제4 홈(56, 58, 60)의 평면 상의 테두리선은 각각 동일한 휘어진 사각형이다. 또한, 상기 제2 내지 제4 폭(d1, d2, d3)도 각각 10mm∼20mm 범위내에서 다른 값을 가질 수 있으나 동일한 값을 갖는 것이 바람직하다.
도 7은 도 6을 7-7'방향으로 자른 상기 제2 실시예에 의한 서셉터(50)의 단면도이다. 이를 참조하면, 상기 제2 홈(58)의 단면은 상기 제1 실시예의 제1 홈(도 5의 46 참조)과 동일하다. 따라서, 상기 제2 내지 제4 홈(56, 58, 60)의 특성은 상기 제1 홈(46)에 준한다. 예컨대, 상기 제2 내지 제4 홈(56, 58, 60)의 제2 깊이(w2)는 3mm∼5mm정도로서 모두 동일한 것이 바람직하다.
계속해서, 도 8을 참조하여 본 발명의 제3 실시예에 의한 서셉터를 설명한다. 제3 실시예에 의한 서셉터(60)는 밑면에 닫힌 형태의 제5 홈(66)이 구비된 것을 제외하고는 상기 제1 내지 제2 실시예의 서셉터와 동일하다. 상기 제5 홈(66)에 의해 상기 서셉터(60)의 제2 영역(64)의 밑면이 이분된다. 상기 제5 홈(66)의 평면 상은 제5 폭(d4)을 갖는 사각형 환이다. 상기 사각형 환은 상기 서셉터(60)의 제2 영역(64)내에 구비되어 있다. 상기 제2 영역(64)내에서 상기 사각형 환의 사이즈는 현재보다 크지거나 작아질 수 있다. 도 8에서 참조번호 62는 상기 서셉터(60)의 상기 제2 영역(64)보다 두께가 얇은 제1 영역이다.
상기 제5 홈(66)의 단면 모양은 상기 제1 내지 제4 홈(46, 56, 58, 60)의 단면 모양과 동일하다. 또한, 도면으로 도시하지 않았지만, 상기 제5 홈(66)의 깊이(도시하지 않음)도 상기 제1 내지 제5 홈(46, 56, 58, 60)의 깊이와 동일하다.
도 9에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제4 실시예에 의한 서셉터(70)도 상기 실시예들과 마찬가지로 제1 두께의 제1 영역(72)과 제2 두께의 제2 영역(74)으로 나누어진다. 그리고, 상기 제2 영역(74)의 밑면에 평면 상으로 제6 폭(d5)을 갖는 삼각형 테두리 형태인 닫힌 제6 홈(76)이 구비되어 있다. 상기 제6 폭(d5)은 10mm∼20mm 범위내에서 상기 제1 내지 제5 폭(d, d1, d2, d3, d4)과 동일한 폭을 갖는다. 도면에 도시하지 않았지만, 상기 제6 홈(76)의 깊이도 3mm∼5mm범위내에서 상기 제1 내지 제5 홈(46, 56, 58, 60, 66)의 깊이와 동일하다.
도 10에 도시한 본 발명의 제5 실시예에 의한 서셉터(80) 역시 제1 및 제2 영역(82, 84)으로 나뉘어지나 상기 제2 영역(84)에 복수개, 예컨대 8개의 제7 홈(86)을 구비하고 있다. 상기 8개의 제7 홈(86)의 평면 상은 모두 동일한 형태로서 열린 홈이다. 상기 열린 제7 홈(86)의 평면 상은 상기 제7 홈(86)과 그에 인접한 상기 서셉터(80)의 제2 영역(84)의 밑면간의 경계선으로 정해진다. 이렇게 볼 때, 상기 제7 홈(86)의 평면 상은 원이다. 상기 제7 홈(86)의 제7 폭(d6), 즉 상기 원의 직경은 상기 8개의 제7 홈(86)마다 다를 수 있으나 동일한 것이 바람직다. 또한, 상기 제7 홈(86)의 폭(d6)은 10mm∼20mm범위내에서 상기 제1 내지 제6 홈(46, 56, 58, 60, 66, 76)과 동일한 폭을 갖는 것이 바람직하다.
도 11은 도 10을 11-11'방향으로 자른 단면도로서, 상기 제7 홈(86)의 단면 형태와 그 깊이를 볼 수 있다.
구체적으로, 도 11을 참조하면, 상기 제7 홈(86)의 측면은 인접한 밑면에 수직하고, 그 바닥면은 상기 측면에 수직하다. 상기 제7 홈(86)의 제3 깊이(w3)는 3mm∼5mm범위내에서 상기 제1 및 제2 깊이(w1, w2)와 동일하다.
도 12를 참조하면, 상기 제5 실시예에 의한 서셉터(80)의 제2 영역(84)의 밑면에 폭이 서로 다른 홈들이 있을 수 있다.
예를 들어, 상기 8개의 제7 홈(86)들중 선택된 어느 하나의 홈(88)(이하, 제8 홈이라 함)의 폭(이하, 제8 폭이라 함)이 나머지 7개의 제7 홈(86)과 다르다. 즉, 상기 제8 홈(88)의 제8 폭(d7)이 상기 7개의 제7 홈(86)의 제7 폭(d6)과 다르다. 또한, 상기 7개의 제7 홈(86)이 제4 깊이(w4)를 갖고 상기 제8 홈(88)이 제5 깊이(w5)를 갖는다. 상기 제4 깊이(w4)와 제5 깊이(w5)는 다를 수 있으나, 동일한 것이 바람직하다.
상기 제1 내지 제5 실시예를 설명하면서, 서셉터의 두께가 두꺼운 영역, 즉 제2 영역 밑면에 형성된 홈의 단면 형태에 대해, 도면으로나 지면으로 한 형태만 언급하였다. 그러나 이것이 상기 홈의 형태에 대한 본 발명의 어떤 한계를 나타내는 것이 아님을 밝힌다.
일단, 상기 서셉터의 제2 영역의 밑면에 어떤 홈이 형성되어 있다는 사실을 안다면, 당기술 분야에 종사하는 사람이라면 누구나 상기 홈의 평면 형태나 단면 형태에 대해 여러 가지 형태를 떠올릴 수 있다. 따라서, 상기 홈의 평면 형태나 단면 형태는 상기 제1 내지 제5 실시예에서 밝힌 것외도 다양한 형태가 있을 수 있고, 이들을 조합한 형태의 홈도 있을 수 있다.
예를 들면, 상기 홈의 평면 형태는 서로 다른 형태의 닫힌 형태의 홈이 조합된 형태 또는 열린 형태의 홈과 닫힌 형태의 홈의 조합된 형태가 있을 수 있다. 이에 따라 상기 홈의 단면 형태도 반원형태, 쐐기 형태 뿐만 아니라 이들이 조합된 형태가 있을 수 있다.
이하, 2차에 걸쳐 본 발명의 실시예에 의한 서셉터를 이용하여 웨이퍼 상에 박막을 형성한 실험예를 설명한다.
먼저, 1차 실험은 상기 제1 실시예에 의한 서셉터(도 4 참조)를 이용하여 실시하였다. 이때, 상기 서셉터(40)의 제2 영역(84)의 밑면에 형성된 제1 홈(46)의 제1 폭(d)은 10mm로 하였고, 상기 제1 깊이(w1)는 5mm로 하였다. 또한, 상기 제1 홈(46)의 바깥쪽 지름은 150mm로 하였다.
이와 같은 제원을 갖는 홈을 구비하는 상기 서셉터 상에 웨이퍼를 로딩하였다. 그리고 상기 웨이퍼 상에 BPSG막을 형성하였다.
아래의 표 1은 종래 및 상기와 같은 제원을 갖는 홈이 형성된 본 발명의 제1 실시예에 의한 서셉터 상에 웨이퍼를 로딩하여 가열하였을 때의 웨이퍼의 온도분포를 나타낸다.
T C B L R
제1 웨이퍼 405 400 406 405 406
제2 웨이퍼 396 398 394 395 394
표 1에서 제1 및 제2 웨이퍼는 각각 종래 및 본 발명의 실시예에 의한 서셉터 상에 로딩한 웨이퍼를 나타낸다. 그리고 T, C, B, L 및 R은 웨이퍼의 온도 측정 지점을 나타낸 것이며, 각각 웨이퍼의 플렛 존(flat zone)을 기준으로 했을 때, T는 플렛 존의 맞은 편, C는 웨이퍼의 중심, B는 플렛 존, L은 웨이퍼의 좌측, R은 웨이퍼의 우측을 나타낸다.
표 1을 참조하면, 종래 기술에 의한 서셉터, 즉 상기 서셉터의 밑면에 어떠한 홈도 형성하지 않은 서셉터를 사용했을 때, 상기 제1 웨이퍼의 온도는 상기 C에서 가장 낮은 400℃였고, 상기 B 및 R에서 가장 높은 406℃였으며, 상기 T 및 L에서 405℃였다. 이와 같이, 상기 제1 웨이퍼는 C와 B 또는 R영역 사이에 6℃의 온도 차를 나타내었다.
한편, 본 발명에 의한 서셉터를 사용하여 웨이퍼를 가열한 경우, 상기 제2 웨이퍼의 온도는 상기 B영역과 R영역에서 394℃였고, 상기 L영역에서 395℃였으며, 상기 T영역에서 396℃였다. 그리고 상기 C영역에서 398℃였다. 이와 같이, 상기 제2 웨이퍼에서 각 영역간의 온도차는 상기 C영역과 상기 B 또는 R영역간에 4℃정도였다.
결과적으로, 본 발명에 의한 서셉터를 사용했을 때가 종래 기술에 의한 서셉터를 사용했을 때보다 웨이퍼의 영역간의 온도차는 2℃정도 낮았다.
아래의 표 2는 상기와 같은 제원을 갖는 홈이 형성된 본 발명의 제1 실시예에 의한 서셉터를 사용하여 웨이퍼 상에 박막을 형성하였을 때의 박막, 예컨대 BPSG막 특성을 측정한 결과를 나타낸다. 상기 측정은 5회에 걸쳐 실시하였으며, 매 측정시마다 웨이퍼를 교체하였다. 따라서, 상기 측정에 사용한 웨이퍼는 총 5매로서 표 2에서 제1 내지 제5 웨이퍼로 구분하였다.
THK(Å) UNI(%) B/P P/C(개)
제1 웨이퍼 3283 1.2 4.87/8.03 1
제2 웨이퍼 3288 1.2 4.83/8.02 0
제3 웨이퍼 3286 1.03 4.81/8.01 2
제4 웨이퍼 3297 1.66 4.83/8.03 0
제5 웨이퍼 3288 0.89 4.85/8.04 0
표 2에서 THK는 상기 각 웨이퍼 상에 형성된 BPSG막의 평균 두께를, UNI는 상기 BPSG막의 균일성을, B/P는 상기 BPSG막내에 도핑된 도전성 불순물, 예컨대 붕소/인의 평균 농도를, P/C는 상기 BPSG막을 형성하는 과정에 유입된 BPSG막내의 평균 파티클 수를 나타낸다.
표 2를 참조하면, 상기 각 웨이퍼 상에 형성된 상기 BPSG막의 최소 두께는 상기 제1 웨이퍼 상에 형성된 BPSG막으로서 3283Å이었고, 최대 두께는 상기 제4 웨이퍼 상에 형성된 BPSG막으로서 3297Å이었다. 따라서, 제1 내지 제5 웨이퍼 상에 형성되는 상기 BPSG막간의 두께차는 최대 14Å정도로 작았다.
한편, 상기 각 웨이퍼 상에 형성된 BPSG막의 두께 균일성은 0.89%∼1.66%정도로서 1%대였으며 최대 편차는 0.77%정도로서 1%이하였다. 상기 수치가 작을수록 상기 BPSG막의 두께 균일성은 높아진다.
종래 기술에 의한 서셉터를 사용하는 경우, BPSG막의 두께 균일성이 2.5%∼4%정도인 것을 고려하면, 상기 본 발명에 의한 서셉터를 사용하여 웨이퍼 상에 BPSG막을 형성하는 것이 BPSG막의 두께 균일성을 높일 수 있음을 알 수 있다.
상기 본 발명에 의한 서셉터를 사용하여 상기 제1 내지 제5 웨이퍼 상에 BPSG막을 형성하는 과정에서 상기 BPSG막의 재현성은 0.2%정도였다. 상기 재현성의 수치는 낮으면 낮을수록 재현성이 우수함을 나타낸다.
2차 실험도 상기 제1 실시예에 의한 서셉터를 사용하여 실시하였으며, 상기 서셉터 상에 로딩되는 웨이퍼 상에 형성되는 박막으로서 BPSG막을 형성하였다.
아래의 표 3은 상기 2차 실험에서 측정한 웨이퍼의 온도 분포를 나타낸다.
T C B L R
제1 웨이퍼 405 400 407 407 405
제2 웨이퍼 396 395 400 400 400
2차 실험에서 종래 기술에 의한 서셉터 상에 로딩된 제1 웨이퍼의 온도 분포는 상기 제1 웨이퍼의 T 및 C영역에서 400℃였고, R영역에서는 405℃였으며, B 및 L영역에서 407℃였다. 따라서, 상기 2차 실험에서 상기 제1 웨이퍼의 온도가 가장 낮은 부분(T 및 C)과 가장 높은 부분(L)간의 온도차는 7℃였다.
한편, 본 발명에 의한 서셉터 상에 로딩한 제2 웨이퍼의 온도 분포는 C영역에서 395℃로 가장 낮았으며, B, L 및 R영역에서 400℃로 가장 높았다. 따라서, 상기 제2 웨이퍼에서 영역별 온도차는 최대 5℃였다. 결과적으로, 종래 기술에 의한 서셉터를 사용하는 것보다 본 발명에 의한 서셉터를 사용하는 것이 웨이퍼의 영역간 온도차를 낮출 수 있었다.
아래의 표 4는 상기 본 발명의 제1 실시예에 의한 서셉터를 사용하여 웨이퍼 상에 박막을 형성하였을 때의 박막, 예컨대 BPSG막 특성을 측정한 결과를 나타낸다. 측정 횟수가 4회인 것을 제외하고 기타 실험조건은 상기 1차 실험과 동일하게 하였다.
표 4에서 제1 내지 제4 웨이퍼는 매 측정시 사용한 웨이퍼를 나타낸다.
THK(Å) UNI(%) B/P P/C(개)
제1 웨이퍼 3464 0.8 4.66/7.91 0
제2 웨이퍼 3498 0.8 4.70/7.93 0
제3 웨이퍼 3496 0.97 4.73/7.94 0
제4 웨이퍼 3496 0.8 4.73/7.91 3
표 4를 참조하면, 상기 제1 내지 제4 웨이퍼 상에 형성된 BPSG막 간의 두께(THK)차는 최대 32Å정도였다. 그리고 각 웨이퍼 상에 형성된 BPSG막의 균일성(UNI)은 0.8%∼0.9%대를 보였으며, 최소값은 0.8%이고 최대값은 0.97%로서 편차는 0.17%정도로서 상기 1차 실험 때보다 낮았다. 그리고, 상기 제4 웨이퍼 상에 BPSG막을 형성할 때, 파티클이 3개정도 포함된 것을 제외하고 특이 사항은 없었다.
상기 2차 실험에서 상기 제1 내지 제4 웨이퍼 상에 각각 BPSG막을 형성할 때, 상기 BPSG막의 재현성은 상기 1차 실험 때보다 다소 높은 0.4%정도였다.
다음은 상기 본 발명의 실시예에 의한 서셉터 제조방법을 설명한다. 아래의 설명은 상기 제1 실시예에 의한 서셉터의 제조방법에 관한 것이나, 나머지 실시예에 의한 서셉터 제조방법에도 동일하게 적용할 수 있다.
먼저, 도 13에 도시한 바와 같이, 제1 두께를 갖는 제1 영역(92)과 상기 제1 두께보다 두껍고 상기 제1 영역(92)으로 둘러싸이는 제2 영역(94)을 갖는 서셉터(90)를 형성한다. 이때, 상기 제1 영역(92)의 아랫면은 상기 제2 영역(94)의 아랫면과 동일한 면이 되도록 형성한다. 따라서, 히트 블록과 직접 접촉되는 상기 서셉터(90)의 밑면은 상기 제1 및 제2 영역(92, 94)으로 이루어지는 평면이 된다. 반면, 웨이퍼가 로딩되어지는 상기 서셉터(90)의 윗면은 상기 제1 영역(92) 및 제2 영역(94)의 두께 차로 인해 상기 제1 및 제2 영역(92, 94)이 동일면에 있지 않게 된다. 즉, 상기 제2 영역(94)이 돌출되어 상기 서셉터(90)의 단면은 모자형상이 된다. 상기 서셉터(90)는 아몰퍼스 카본으로 형성한다.
계속해서, 도 14에 도시한 바와 같이, 상기 서셉터(90)의 밑면중 상기 제2 영역(94)에 해당하는 부분에 홈(96)을 형성한다. 상기 홈(96)은 그 평면 상이 도 4에 도시한 바 있는 원형 환이 되게 형성한다. 상기 원형 환의 사이즈는 상기 제2 영역(94)을 벗어나지 않는 범위내에서 필요에 따라 다르게 형성한다. 상기 홈(96)은 소정의 폭, 예컨대 10mm∼20mm정도의 폭과 소정의 깊이, 예컨대 3mm∼5mm정도의 깊이로 형성한다. 상기 홈(96)은 그 단면이 도 14에 도시한 바와 같이 홈의 측면과 바닥면이 수직하게 되도록 형성한다. 따라서, 상기 홈(96)의 단면 형태는 사각형에서 한변이 제거된 형태가 된다. 이외에도 상기 홈(96)은 단면으로 보았을 때, 홈이 시작되는 지점과 끝나는 지점을 잇는 곡선이 반원 형태 또는 상기 곡선의 가운데에 적어도 한군데 변곡점을 갖는 형태가 되도록 형성할 수도 있다. 상기 변곡점을 갖는 곡선의 형태의 단면을 갖는 홈은 여러 가지가 있을 수 있다. 예컨대, 쐐기 형태, 톱니형태, 홈의 측면이 상기 서셉터의 아랫면과 수직한 반면, 상기 홈의 바닥면이 볼록 또는 오목한 형태의 홈이 있을 수 있다.
한편, 상기 제2 영역(94)의 밑면에는 상기 원형 환외에도 다양한 형태의 홈을 더 형성할 수 있다. 예컨대, 사각형 환, 삼각형 환 또는 타원형 환등이 형성될 수 있다. 또한, 이러한 닫힌 형태의 홈외에도 상기 제2 영역(94)의 아랫면을 이분하지 않는 열린 형태의 홈, 즉 홈과 상기 서셉터 가운데 영역과의 경계선의 형태가 원형 또는 사각형이나 삼각형 같은 다각형인 홈을 형성할 수 있다. 또한, 상기 닫힌 형태의 홈들을 조합하거나, 상기 열린 형태의 홈을 조합하여 형성할 수도 있고 상기 두 형태의 홈들을 서로 조합하여 형성할 수도 있다. 이때, 상기 홈의 폭이나 깊이는 각각 10mm∼20mm, 3mm∼5mm 범위내에서 형성하되, 모두 동일한 폭이나 깊이를 갖도록 형성하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 서셉터는 웨이퍼가 로딩되는 면과 반대되는 백 사이드에 다양한 형태의 홈을 구비하고 있다. 이러한 형태의 서셉터는 히트 블록으로부터 웨이퍼로 열전달 균일성을 높인다. 이에 따라, 웨이퍼의 전면에 걸쳐 균일한 두께로 박막을 형성할 수 있다. 또한, 본 발명에 의한 서셉터의 재질은 아몰퍼스 카본이다. 따라서, 불산을 이용한 화학적 세정에 의해 서셉터가 손상되어 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 기술적 사상내에서 당분야에서의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 실시 가능함은 명백하다.
도 1 은 종래 기술에 의한 서셉터를 구비하는 히트 블록의 단면도이다.
도 2 및 도 3은 각각 종래 기술에 의한 반도체 장치의 제조설비에 있어서의 서셉터(susceptor)의 평면도 및 단면도이다.
도 4 및 도 5는 각각 본 발명의 제1 실시예에 의한 반도체 장치의 제조설비에 있어서의 서셉터(susceptor)의 평면도 및 단면도이다.
도 6 및 도 7은 각각 본 발명의 제2 실시예에 의한 반도체 장치의 제조설비에 있어서의 서셉터(susceptor)의 평면도 및 단면도이다.
도 8 및 도 9는 각각 본 발명의 제3 및 제4 실시예에 의한 반도체 장치의 제조설비에 있어서의 서셉터(susceptor)의 평면도이다.
도 10은 본 발명의 제5 실시예에 의한 반도체 장치의 제조설비에 있어서의 서셉터(susceptor)의 평면도이다.
도 11 및 도 12는 서로 다른 폭을 갖는 도 10의 단면도들이다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 제1 실시예에 의한 반도체 장치의 제조설비에 있어서의 서셉터(susceptor) 제조방법을 단계별로 나타낸 단면도들이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호설명*
40, 50, 60, 70, 80 :서셉터.
42, 52, 62, 72, 82 :서셉터의 얇은 부분.
44, 54, 64, 74, 84 :서셉터의 두꺼운 부분.
46, 56, 58, 60, 66, 76, 86, 88:제1 내지 제8 홈.
d, d1, d2, d3, d4, d5, d6:제1 내지 제7 폭.
w1, w2, w3, w4, w5:제1 내지 제5 깊이.

Claims (26)

  1. 제1 두께의 제1 영역과 상기 제1 영역에 둘러싸여 있고 상기 제1 두께보다 두꺼운 제2 두께를 갖는 제2 영역으로 이루어진 서셉터에 있어서,
    상기 제2 영역과 상기 제1 영역의 밑면이 동일면을 이루고 상기 제2 영역의 밑면에 홈이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조설비에 있어서의 서셉터(susceptor).
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 홈은 상기 제2 영역의 밑면의 일부분만을 차지하는 열린 형태 또는 상기 제2 영역의 밑면을 이분하는 닫힌 형태의 홈인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조설비에 있어서의 서셉터(susceptor).
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 닫힌 형태의 홈은 원형 환 또는 다각형 환인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조설비에 있어서의 서셉터(susceptor).
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 다각형 환은 삼각형 환 또는 사각형 환인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조설비에 있어서의 서셉터(susceptor).
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 열린 형태의 홈과 상기 밑면의 경계선의 평면 상이 원형 또는 다각형인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조설비에 있어서의 서셉터(susceptor).
  6. 제 5 항에 있어서, 다각형의 열린 형태의 홈은 삼각형 또는 사각형인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조설비에 있어서의 서셉터(susceptor).
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 홈의 단면 형태는 반원 또는 상기 홈이 시작되는 점과 끝나는 점사이에 적어도 한 군데 변곡점을 갖는 곡선인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조설비에 있어서의 서셉터(susceptor).
  8. 제 2 항에 있어서, 상기 열린 형태의 홈은 상기 서셉터의 중심을 수직으로 지나는 축에 대해 회전 대칭을 이루고 있는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조설비에 있어서의 서셉터(susceptor).
  9. 제 2 항에 있어서, 상기 제2 영역의 밑면에 상기 열린 홈과 닫힌 홈이 조합된 홈이 존재하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조설비에 있어서의 서셉터(susceptor).
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 제2 영역의 밑면에 폭이 동일하거나 다른 복수개의 홈이 구비된 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조설비에 있어서의 서셉터(susceptor).
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 홈의 폭은 10mm∼20mm정도인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조설비에 있어서의 서셉터(susceptor).
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 홈은 깊이가 동일하거나 다른 복수개의 홈인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조설비에 있어서의 서셉터(susceptor).
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 복수개의 홈의 깊이는 3mm∼5mm정도인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조설비에 있어서의 서셉터(susceptor).
  14. 제1 두께의 제1 영역과 상기 제1 영역에 둘러싸여 있고 상기 제1 두께보다 두꺼운 제2 두께를 갖는 제2 영역으로 이루어진 서셉터에 있어서,
    상기 제2 영역과 상기 제1 영역의 밑면이 동일면을 이루도록 상기 서셉터를 형성한 다음 상기 제2 영역의 밑면에 홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 서셉터 제조방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 홈은 10mm∼20mm 정도의 폭으로 형성하는 것을 특징으로 하는 서셉터 제조방법.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 홈은 3mm∼5mm정도의 깊이로 형성하는 것을 특징으로 하는 서셉터 제조방법.
  17. 제 14 항에 있어서, 상기 홈은 상기 제2 영역의 밑면의 일부분만을 차지하는 열린 형태 또는 상기 제2 영역의 밑면을 이분하는 닫힌 형태로 형성하는 것을 특징으로 하는 서셉터 제조방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 닫힌 형태의 홈은 원형 환 또는 다각형 환인 것을 특징으로 하는 서셉터 제조방법.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 다각형 환은 삼각형 환 또는 사각형 환인 것을 특징으로 하는 서셉터 제조방법.
  20. 제 17 항에 있어서, 상기 열린 형태의 홈과 상기 밑면을 경계짓는 경계선의 평면 상이 원형 또는 다각형인 것을 특징으로 하는 서셉터 제조방법.
  21. 제 20 항에 있어서, 다각형의 열린 형태의 홈은 삼각형 또는 사각형인 것을 특징으로 하는 서셉터 제조방법.
  22. 제 14 항에 있어서, 상기 홈은 그 단면 형태가 반원 형태 또는 상기 홈이 시작되는 점과 끝나는 점사이에 적어도 한 군데 변곡점을 갖는 곡선형태가 되도록 형성하는 것을 특징으로 하는 서셉터 제조방법.
  23. 제 17 항에 있어서, 상기 열린 형태의 홈은 상기 서셉터의 중심을 수직으로 지나는 축에 대해 회전 대칭을 이루도록 형성하는 것을 특징으로 하는 서셉터 제조방법.
  24. 제 17 항에 있어서, 상기 홈은 상기 열린 홈과 닫힌 홈이 조합된 홈인 것을 특징으로 하는 서셉터 제조방법.
  25. 제 15 항에 있어서, 상기 제2 영역의 밑면에 10mm∼20mm 사이의 폭을 갖는 복수개의 홈을 더 형성하되, 상기 폭을 서로 다르게 또는 동일하게 형성하는 것을 특징으로 하는 서셉터 제조방법.
  26. 제 16 항에 있어서, 상기 제2 영역의 밑면에 3mm∼5mm 사이의 깊이를 갖는 복수개의 홈을 더 형성하되, 상기 깊이를 서로 다르게 또는 동일하게 형성하는 것을 특징으로 하는 서셉터 제조방법.
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