KR100728892B1 - 에피택셜 반응기의 서셉터 - Google Patents

Abstract

본원발명은 에피택셜 반응기의 서셉터를 개시한다. 본원발명에 따르면, 화학기상증착 처리동안 반응기 챔버 내에서 웨이퍼를 지지하기 위한 서셉터에 있어서, 상기 서셉터에는 다수개의 타원형 또는 장공홀형 포켓이 형성되어, 상기 화학기상증착 공정 완료 후, 상기 웨이퍼를 꺼낼 때 상기 포켓의 좌우로 흔들어 수직으로 가해지는 스트레스를 줄이도록 상기 포켓의 좌우에는 여유부가 구비되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 포켓 좌우에 여유 공간을 확보할 수 있어 화학기상증착 공정에서 웨이퍼 에지에 가해지는 스트레스를 완화할 수 있다. 따라서 웨이퍼 에지가 뜯기는 칩핑 현상을 방지할 수 있다.

화학기상증착, 웨이퍼, 칩핑 현상

Description

에피택셜 반응기의 서셉터{SUSCEPTOR FOR EPITAXIAL REACTOR}

도 1 및 도 2는 종래의 기술에 따른 에피택셜 반응기의 서셉터의 구성을 개략적으로 나타내 보인 도면.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에피택셜 반응기의 서셉터의 구성을 개략적으로 나타내 보인 도면.

도 4는 도 3의 요부 구성을 보다 상세하게 나타내 보인 작용 도면.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 에피택셜 반응기의 서셉터의 구성을 개략적으로 나타내 보인 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

W. 웨이퍼

30,40. 서셉터

31,41. 포켓

본 발명은 에피택셜 반응기의 서셉터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 서셉터의 포켓을 비개방형으로 형성하고 포켓의 형상을 변경함으로써, 웨이퍼 에지에 가해지는 스트레스를 완화함으로써 에지 칩핑을 개선하기 위한 에피택셜 반응기의 서셉터에 관한 것이다.

화학기상증착(CVD; Chemical Vapor Deposition)은 반도체 웨이퍼상의 얇은 층의 물질을 성장시키는 처리이어서, 그 격자구조는 웨이퍼의 격자구조와 동일하다. 이러한 처리를 사용하여 상이한 전도성을 갖는 층이 반도체 웨이퍼에 적용되어 희망하는 전기 특성을 성취하게 된다.

그리고 웨이퍼는 서셉터(Susceptor)상의 반응기 내에 수용되어 웨이퍼의 일면이 반응가스에 노출되게 된다. 상기 서셉터는 반응기 내측에 현수되어, 반응가스를 웨이퍼상에 균일하게 분포시키도록 천천히 회전한다. 다른 형상이 사용되더라도 서셉터는 통상적으로 다면적이어서, 여러 개의 평면을 갖는다.

상기한 화학기상증착의 기본 원리는, 증착하고자 하는 물질을 함유하는 반응가스를 반응기에 도입하여 가열된 기판 표면에서 열분해를 일으키도록 함으로써 원하는 물질을 증착하는 것이다.

그리고 에피택셜 반응기(Epitaxial Reactor)의 경우에는, 일반적으로 SiCl₄(사염화규소)를 반응가스로 사용한다. 이 반응가스의 원활한 이송을 위해서 H₂ 등을 이송 매개로 이용하는데, 이를 캐리어 가스(Carrier Gas)라고 한다. 화학기상증착에서는 필연적으로 반응가스가 분해되어 증착막이 형성되는 화학반응이 수반되며, 반응 환경에 따라서 지배적으로 일어나는 화학반응이 달라질 수 있다. 이때 가장 중요한 반응환경은 웨이퍼의 가열온도이다.

또한 종형 에피택셜 반응기(Epitaxial Reactor)의 경우, 반응가스의 흐름은 인젝터로부터 분사되어 서셉터 위를 지나서 배기(Exhaust)되며 이때, 반응가스는 서셉터 위에 놓여져 있는 실리콘웨이퍼에 증착되게 된다.

이때, 웨이퍼와 서셉터와 접하는 부분은 물리적인 접촉이 이루어지므로 증착 시 실리콘 막이 동시에 증착되게 되며, 이 실리콘 막이 두꺼워질 경우에는 웨이퍼를 서셉터에서 꺼낼 때 웨이퍼 에지(Wafer Edge)가 뜯기는 칩핑(Chipping) 현상이 발생하게 된다.

이러한 칩핑 현상은 웨이퍼를 꺼낼 때 증착막의 스트레스(Stress)가 웨이퍼와 수직으로 발생하기 때문에 나타나는 현상으로 증착막에 발생하는 스트레스를 웨이퍼와 수평하게 함으로써 완화시킬 수 있다.

상기한 칩핑 현상을 방지하기 위해 화학기상증착 공정 완료 후, 웨이퍼를 꺼낼 때 포켓의 좌우로 흔들어 수직으로 가해지는 스트레스를 줄임으로써 개선할 수 있다.

이 경우, 종래의 서셉터의 포켓은 원형의 형태로 여백이 없기 때문에 좌우로 흔들 수가 없어, 스트레스를 줄일 수 없다.

종래의 서셉터의 형태는 사각형의 면에 웨이퍼를 지지할 수 있는 원형 포켓이 3∼4개가 있으며, 이러한 면 5∼7개를 원형으로 구성한 형태를 가지고 있다.

또한 상기 포켓의 구조는 도 1에 도시된 바와 같은 개방형과, 도 2에 도시된 바와 같은 비개방형으로 구분되기도 한다.

도 1의 개방형의 서셉터(10)는, 웨이퍼(W)가 안착되는 다수개의 원형 포켓(12)과, 이 포켓(12)과 다른 포켓(12)이 개방되며 연결되는 2개의 에지부(14)가 형성된다.

그리고 도 2의 비개방형의 서셉터(20)는, 원형의 포켓(21)과 포켓(21)이 연결되지 않게 형성되어 있다. 이 비개방형은 포켓(21)은 에지부(22)가 1개 형성된다. 따라서 웨이퍼(W)와 포켓(21)이 접촉하는 한 곳의 에지부(22)에서만 에지 칩핑(Edge Chipping)이 발생하며, 도 1의 개방형에서는 웨이퍼(W)와 포켓(14)이 접촉하는 두 곳의 에지부(14)에서 에지 칩핑이 발생한다.

특히, 상기 포켓(12,21)은 각각 원형으로 형성되어 있어 수직으로 가해지는 스트레스를 줄일 수 없다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 서셉터의 포켓을 비개방형으로 형성하고 포켓의 형상을 변경함으로써, 웨이퍼 에지에 가해지는 스트레스를 완화함으로써 에지 칩핑을 개선하도록 한 에피택셜 반응기의 서셉터를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 에피택셜 반응기의 서셉터는, 화학기상증착 처리동안 반응기 챔버 내에 웨이퍼를 지지하기 위하여 사용되고, 상기 서셉터에는 다수개의 원형이 아닌 포켓이 형성되어 있고, 상기 화학기상증착 공정 완료 후, 상기 웨이퍼를 꺼낼 때 상기 포켓의 좌우로 흔들어 수직으로 가해지는 스트레스를 줄이도록 상기 포켓의 좌우에 여유부가 형성된 것을 그 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 3에는 본 발명의 일 실시예에 따른 에피택셜 반응기의 서셉터의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 에피택셜 반응기의 서셉터 구조는, 화학기상증착 처리동안 반응기 챔버 내에서 웨이퍼(W)를 지지하기 위한 서셉터(30)에 있어서, 이 서셉터(30)에는 다수개의 포켓(31)이 형성되어 있고, 화학기상증착 공정 완료 후, 상기 웨이퍼(W)를 꺼낼 때 포켓(31)의 좌우로 흔들어 수직으로 가해지는 스트레스를 줄이도록 상기 포켓(31)의 좌우에는 웨이퍼(W)가 좌우로 흔들리도록 여유부(33)가 형성된다.

상기 여유부는 도 3과 같이 포켓의 형상을 타원형으로 형성함으로써 이루어진다. 그리고 상기 포켓(31)은 에지부(32)를 최소화하기 위해 비개방형으로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한 도 5에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 에피택셜 반응기의 서셉터의 구성을 개략적으로 나타낸 요부 구성도가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 에피택셜 반응기의 서셉터 구조는, 서셉터(40)에 형성된 다수개의 포켓(41) 형태를 장공홀로 형성한 것이다.

즉, 장공홀이라 함은, 포켓(41)의 중앙에 일정한 길이의 수평부(44)를 형성한 후, 이 수평부(44)와 연장되게 반원부(45)를 연결하여 형성한 것을 말한다. 따라서 상기 타원형 포켓(31)에 비해 공간의 여유가 있으며, 가공이 용이하다.

상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 에피택셜 반응기의 서셉터 구조의 작용을 설명하면 다음과 같다.

도면을 다시 참조하면, 본 발명에 따른 에피택셜 반응기의 서셉터 구조는, 서셉터(30,40)에 다수개의 포켓(31,41)을 비개방형으로 형성하고, 포켓(31,41)의 형태를 기존 원형에서 화학기상증착 공정 완료 후 웨이퍼(W)를 꺼낼 때, 포켓(31,41)의 좌우로 흔들 수 있도록 포켓(31,41)에 여유부(33, 43)를 형성한 것이다. 상기 여유부(33, 43)는 도 3 및 도 5와 같이 타원형이나, 장공홀 형태로 포겟을 형성할 때 제공되었다.

따라서 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 화학기상증착 공정 완료 후 웨이퍼(W)를 꺼낼 때, 웨이퍼(W)를 포켓(31,41)의 좌우로 흔들 수 있어 수직으로 가해지는 스트레스를 줄일 수 있다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이 웨이퍼(W)가 좌우로 흔들어 웨이퍼(W')가 이동할 수 있다.

이와 같이 웨이퍼(W) 에지에 가해지는 스트레스를 줄일 수 있어 에지 칩핑을 방지할 수 있게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 에피택셜 반응기의 서셉터 구조는 다음과 같은 효과를 갖는다.

포켓 좌우에 여유 공간을 확보할 수 있어 화학기상증착 공정에서 웨이퍼 에지에 가해지는 스트레스를 완화할 수 있다. 따라서 웨이퍼 에지가 뜯기는 칩핑 현 상을 방지할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (6)

1. 화학기상증착 처리동안 반응기 챔버 내에서 웨이퍼(W)를 지지하기 위한 서셉터(30)에 있어서,

   상기 서셉터(30)에는 다수개의 타원형 포켓(31)이 형성되어, 상기 화학기상증착 공정 완료 후 상기 웨이퍼(W)를 꺼낼 때 포켓(31)의 좌우로 흔들어 수직으로 가해지는 스트레스를 줄이도록 상기 포켓(31)의 좌우에 여유부(33)를 갖는 에피택셜 반응기의 서셉터.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 포켓(30)은 비개방형으로 이루어진 것을 특징으로 하는 에피택셜 반응기의 서셉터.
4. 화학기상증착 처리동안 반응기 챔버 내에서 웨이퍼(W)를 지지하기 위한 서셉터(40)에 있어서,

   상기 서셉터(40)에는 다수개의 장공홀형 포켓(41)이 형성되어, 상기 화학기상증착 공정 완료 후 상기 웨이퍼를 꺼낼 때, 상기 웨이퍼를 좌우로 흔들어 수직으로 가해지는 스트레스를 줄이도록 상기 포켓(41)의 좌우에 여유부(43)를 갖는 에피택셜 반응기의 서셉터.
5. 제4항에 있어서,

   상기 포켓(30)은 비개방형으로 이루어진 것을 특징으로 하는 에피택셜 반응기의 서셉터.
6. 제4항에 있어서,

   상기 포켓은 가로방향으로 긴 수평부(44)와 반원부(45)가 연결되어 형성된 에피택셜 반응기의 서셉터.

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