KR102426601B1 - 에피 챔버에서의 기판 열 제어 - Google Patents
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Abstract
일 실시예에서, 열 처리 챔버를 위한 서셉터가 제공된다. 서셉터는, 열 전도성 재료로 이루어지며, 정면 및 정면에 대향하는 후면을 갖는 베이스를 포함하고, 베이스는 리세스된 영역을 둘러싸는 주변 영역 - 리세스된 영역은 주변 영역의 두께보다 더 작은 두께를 가짐 -; 및 정면 및 후면 중 하나 또는 둘 다로부터 돌출되는 복수의 상승된 피쳐를 포함한다.
Description
본 명세서에 개시된 실시예들은 일반적으로 반도체 기판들의 열 처리를 위한 서셉터에 관한 것이고, 더 구체적으로는 처리 동안 기판에 걸친 열 균일성을 개선하기 위한 피쳐들을 갖는 서셉터에 관한 것이다.
반도체 기판들은 집적 디바이스들 및 마이크로디바이스들의 제조를 포함한 매우 다양한 애플리케이션들을 위해 처리된다. 기판들을 처리하는 한가지 방법은 기판의 상부 표면 상에 유전체 재료 또는 전도성 금속과 같은 재료를 퇴적하는 것을 포함한다. 에피택시는, 처리 챔버 내의 기판의 표면 상에 일반적으로 실리콘이나 게르마늄의 얇은 초고순도 층을 성장시키기 위해 이용되는 하나의 퇴적 프로세스이다. 에피택시 프로세스들은 처리 챔버들 내에서 고도로 균일한 프로세스 조건들, 예컨대 온도, 압력 및 유량을 유지함으로써 이러한 품질의 층들을 생성할 수 있다. 고품질 층들을 생성하기 위해서는 기판의 상부 표면 주위의 영역들에서 고도로 균일한 프로세스 조건들을 유지하는 것이 필요하다.
서셉터들은 기판을 지지할 뿐만 아니라 기판을 고도로 균일한 온도로 가열하기 위해 에피택시 프로세스들에서 종종 이용된다. 서셉터들은, 기판의 에지들 주위에서 기판을 아래로부터 지지하면서 기판의 나머지 하부 표면과 서셉터의 상부 표면 사이에 작은 갭을 남겨두기 위해 이용되는 플래터 또는 접시 형상의 상부 표면들을 종종 갖는다. 서셉터 아래에 배치되는 복수의 가열 램프와 같은 가열 소스에 대한 정밀한 제어는 서셉터가 매우 엄격한 허용오차 내에서 가열되는 것을 허용한다. 다음에, 가열된 서셉터는 주로 서셉터에 의해 방출되는 복사에 의해 기판에 열을 전달할 수 있다.
에피택시에서 서셉터의 가열에 대한 정밀한 제어에도 불구하고, 기판의 상부 표면에 걸쳐 온도 불균일이 지속되어, 기판 상에 퇴적되는 층들의 품질을 종종 감소시킨다. 바람직하지 않은 온도 프로파일들이 기판의 에지들 근처에서 그리고 기판의 중심에 더 가까운 영역들에 걸쳐 관찰되었다. 그러므로, 반도체 처리에서 기판들을 지지하고 가열하기 위한 개선된 서셉터에 대한 필요성이 존재한다.
일 실시예에서, 열 처리 챔버를 위한 서셉터가 제공된다. 서셉터는, 열 전도성 재료로 이루어지며, 정면(front side) 및 정면에 대향하는 후면(back side)을 갖는 베이스를 포함하고, 베이스는 리세스된 영역을 둘러싸는 주변 영역 - 리세스된 영역은 주변 영역의 두께보다 더 작은 두께를 가짐 -; 및 정면 및 후면 중 하나 또는 둘 다로부터 돌출되는 복수의 상승된 피쳐를 포함한다.
다른 실시예에서, 열 처리 챔버를 위한 서셉터가 제공된다. 서셉터는, 열 전도성 재료로 이루어지며 정면 및 정면에 대향하는 후면을 갖는 베이스를 포함한다. 베이스는 리세스된 영역을 둘러싸는 주변 영역 - 리세스된 영역은 주변 영역의 두께보다 더 작은 두께를 가짐 -; 및 정면 및 후면 중 하나 또는 둘 다로부터 돌출되는 복수의 상승된 피쳐를 더 포함한다. 서셉터는 열 전도성 재료로 이루어진 링을 또한 포함하고, 주변 영역은 링을 수용하기 위한 삽입 영역(insert region)을 갖는다.
다른 실시예에서, 열 처리 챔버를 위한 서셉터가 제공된다. 서셉터는, 열 전도성 재료로 이루어진, 정면 및 정면에 대향하는 후면을 갖는 베이스를 포함한다. 베이스는 리세스된 영역을 둘러싸는 주변 영역을 포함하고, 리세스된 영역은 주변 영역의 두께보다 더 작은 두께를 갖는다. 서셉터는 링을 또한 포함하고, 이 링은 열 전도성 재료로 이루어지며, 기판의 중심맞춤(centering)을 용이하게 하기 위해 이 링의 내측 둘레 상에 형성된 경사진 표면을 갖고, 주변 영역은 링을 수용하기 위한 삽입 영역을 갖는다.
위에서 개시된 실시예들의 위에서 언급된 특징들이 상세하게 이해될 수 있도록, 위에 간략하게 요약된 더 구체적인 설명은 다음의 실시예들을 참조할 수 있으며, 그들 중 일부는 첨부 도면들에 예시되어 있다. 그러나, 첨부 도면들은 전형적인 실시예들만을 예시하며, 따라서 동등한 효과의 다른 실시예들을 배제하도록 그것의 범위를 제한하는 것으로 고려되어서는 안 된다는 점에 유의해야 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 프로세스 챔버의 개략적인 단면도를 예시한다.
도 2a는 일 실시예에 따른 도 1의 프로세스 챔버에서 이용될 수 있는 서셉터의 사시도이다.
도 2b는 도 2a의 서셉터의 상부도이다.
도 2c는 도 2b의 서셉터의 부분 단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 다른 실시예에 따른 서셉터의 등축도들이다.
도 4a는 서셉터 및 원형 쉴드의 일 실시예를 도시하는 상부 단면도이다.
도 4b는 서셉터 및 원형 쉴드의 다른 실시예를 도시한다.
도 5는 서셉터의 다른 실시예의 후면의 평면도이다.
도 6a 내지 도 6c는 서셉터의 다른 실시예의 다양한 도면들이다.
도 7은 서셉터의 다른 실시예의 측단면도이다.
이해를 용이하게 하기 위해서, 가능한 경우에, 도면들에 공통인 동일한 요소들을 지시하는 데에 동일한 참조 번호들이 이용되었다. 일 실시예에 개시된 요소들은 구체적인 언급 없이도 다른 실시예들에서 유익하게 이용될 수 있다고 고려된다.
도 1은 일 실시예에 따른 프로세스 챔버의 개략적인 단면도를 예시한다.
도 2a는 일 실시예에 따른 도 1의 프로세스 챔버에서 이용될 수 있는 서셉터의 사시도이다.
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도 2c는 도 2b의 서셉터의 부분 단면도이다.
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도 6a 내지 도 6c는 서셉터의 다른 실시예의 다양한 도면들이다.
도 7은 서셉터의 다른 실시예의 측단면도이다.
이해를 용이하게 하기 위해서, 가능한 경우에, 도면들에 공통인 동일한 요소들을 지시하는 데에 동일한 참조 번호들이 이용되었다. 일 실시예에 개시된 요소들은 구체적인 언급 없이도 다른 실시예들에서 유익하게 이용될 수 있다고 고려된다.
개시된 실시예들은 일반적으로 반도체 기판들의 열 처리를 위한 서셉터에 관한 것이다. 개시된 실시예들은, 서셉터와 기판 사이의 접촉 표면적을 감소시킴으로써, 처리 동안 기판의 표면에 걸친 열 균일성을 개선할 수 있다. 서셉터와 기판 사이의 접촉 표면적을 감소시키면, 처리 동안 전도에 의해 서셉터로부터 기판으로 전달되는 열의 양이 감소된다. 기판과 서셉터 사이의 접촉 표면적을 감소시킬 수 있는 일부 구조물들의 실시예들이 아래에 설명된다.
도 1은 일 실시예에 따른 프로세스 챔버(100)의 개략적인 단면도이다. 서셉터(106)는 프로세스 챔버(100) 내에서 상부 돔(128)과 하부 돔(114) 사이에 위치된다. 프로세스 챔버(100)는, 기판(108)의 상부 표면 상의 재료의 퇴적을 포함하여, 하나 이상의 기판을 처리하는데 이용될 수 있다. 프로세스 챔버(100)는, 다른 컴포넌트들 중에서도, 프로세스 챔버(100) 내에 배치된 서셉터(106)의 후면(104)을 가열하기 위한 복사 가열 램프들(102)의 어레이를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 복사 가열 램프들의 어레이는 상부 돔(128) 위에 배치될 수 있다.
일반적으로, 상부 돔(128), 하부 돔(114), 및 상부 돔(128)과 하부 돔(114) 사이에 배치된 베이스 링(136)은 프로세스 챔버(100)의 내부 영역을 정의한다. 기판(108)(비율에 맞지 않음)은 로딩 포트(103)를 통해 프로세스 챔버(100) 내로 이동되어 서셉터(106) 상에 위치될 수 있다. 서셉터(106)는 중앙 샤프트(132)에 의해 지지되는 상승된 처리 위치에 있는 것으로 도시되어 있다. 그러나, 서셉터(106)는 액츄에이터(도시되지 않음)에 의해 처리 위치 아래에 있는 로딩 위치까지 수직으로 이동될 수 있다. 일 실시예에서, 중앙 샤프트(132) 상에서 서셉터(106)를 하강시키면, 리프트 핀들(105)이 하부 돔(114)에 접촉하는 것이 허용된다. 리프트 핀들(105)은 서셉터(106) 내의 홀들을 통과하여, 서셉터(106)로부터 기판(108)을 상승시킨다. 다음에, 로봇(도시되지 않음)이 프로세스 챔버(100)에 들어가서, 기판(108)에 맞물리고, 로딩 포트(103)를 통하여 프로세스 챔버로부터 기판을 제거할 수 있다. 다음에, 서셉터(106)는, 디바이스 측(116)을 위로 향하게 한 채로 기판(108)을 서셉터(106)의 정면(110) 상에 배치하기 위해서 처리 위치까지 상향으로 작동될 수 있다. 서셉터(106)는 기판 지지체(190)에 의해 지지될 수 있다. 기판 지지체(190)는 적어도 3개의 지지 암(192)을 포함한다(2개만 도시되어 있음).
서셉터(106)는, 처리 위치에 위치되어 있는 동안, 프로세스 챔버(100)의 내부 용적을, 기판 위에 있는 프로세스 가스 영역(156) 및 서셉터(106) 아래에 있는 퍼지 가스 영역(158)으로 분할한다. 서셉터(106)는 처리 동안 중앙 샤프트(132)에 의해 회전될 수 있다. 프로세스 챔버(100) 내에서의 열 및 프로세스 가스 유동의 공간적 비정상(thermal and process gas flow spatial anomalies)의 영향을 최소화하고, 그에 의해 기판(108)의 균일한 처리를 용이하게 하기 위해서, 회전이 이용될 수 있다. 서셉터(106)는 중앙 샤프트(132)에 의해 지지되고, 중앙 샤프트는 위에서 설명된 바와 같은 로딩 및 언로딩 동안 기판(108)을 상하 방향(134)으로 이동시킨다. 일부 실시예들에서, 서셉터(106)는 기판(108)의 처리 동안 상하 방향으로 이동될 수 있다.
서셉터(106)는, 램프들(102)로부터의 복사 에너지를 흡수하고 이 복사 에너지를 기판(108)에 전도하기 위해서, 실리콘 탄화물 또는 실리콘 탄화물로 코팅된 흑연으로 형성될 수 있다. 일반적으로, 상부 돔(128)의 중앙 윈도우 부분 및 하부 돔(114)의 저부는 석영과 같이 광학적으로 투명한 재료로 형성된다. 도 2a와 관련하여 아래에 더 상세하게 논의되는 바와 같이, 상부 돔(128)의 두께 및 곡도(degree of curvature)는 본 개시내용에 따라 프로세스 챔버 내에서의 균일한 유동 균일성을 위해 더 평평한 기하형상을 제공하도록 구성될 수 있다.
램프들(102)은 전구들(141)을 포함하도록 구성될 수 있고, 어레이로서 구성될 수 있다. 램프들(102)은 약 섭씨 200도 내지 약 섭씨 1,600도의 범위 내의 온도로 기판(108)을 가열하기 위해 이용될 수 있다. 기판(108) 상의 온도 측정/제어를 위해 광학 고온계(118)가 이용될 수 있다. 각각의 램프(102)는 전력 분배 보드(도시되지 않음)에 연결되고, 전력 분배 보드를 통하여 각각의 램프(102)에 전력이 공급된다. 램프들(102)은 램프헤드(145) 내에 포함될 수 있다. 램프헤드(145)는, 예를 들어 램프들(102) 사이에 위치된 채널들(149) 내로 도입되는 냉각 유체에 의해 처리 동안에 또는 처리 이후에 냉각될 수 있다. 부분적으로는 램프헤드(145)가 하부 돔(114)에 매우 근접해 있는 것으로 인해, 램프헤드(145)는 하부 돔(114)을 전도 및 복사 냉각할 수 있다. 램프헤드(145)는 램프들 주위의 반사기들(107)의 벽들 및 램프 벽들을 또한 냉각할 수 있다. 대안적으로, 하부 돔(114)은 대류식 접근법에 의해 냉각될 수 있다. 애플리케이션에 종속하여, 램프들(102)은 하부 돔(114)과 접촉할 수도 있고 접촉하지 않을 수도 있다.
프로세스 가스 공급 소스(172)로부터 공급된 프로세스 가스는 베이스 링(136)의 측벽에 형성된 프로세스 가스 유입구(174)를 통하여 프로세스 가스 영역(156)에 도입된다. 프로세스 가스 유입구(174)는 대체로 방사상 내측 방향으로 프로세스 가스를 지향시키도록 구성된다. 막 형성 프로세스 동안, 서셉터(106)는, 프로세스 가스 유입구(174)에 인접하며 프로세스 가스 유입구와 대략 동일한 높이에 있는 처리 위치에 위치될 수 있다. 이러한 위치는, 프로세스 가스가 층류 방식으로 기판(108)의 상부 표면을 가로질러 유동 경로(173)를 따라 유동하는 것을 허용한다. 프로세스 가스는 프로세스 챔버(100)에 있어서 프로세스 가스 유입구(174)의 반대측에 위치된 가스 유출구(178)를 통하여 (유동 경로(175)를 따라) 프로세스 가스 영역(156)에서 빠져나간다. 가스 유출구(178)를 통한 프로세스 가스의 제거는 가스 유출구에 연결된 진공 펌프(180)에 의해 용이하게 될 수 있다. 처리 동안 기판(108)의 회전에 의해 방사상 퇴적 균일성이 제공될 수 있다. 프로세스 가스가 위로 지나갈 때 기판(108)의 다양한 영역들에서의 온도를 독립적으로 제어함으로써 기판(108)의 상부 표면 상으로의 재료의 퇴적을 용이하게 하기 위해서, 램프들(102)은, 중앙 샤프트(132) 주위에서, 특정된 최적의 요구되는 방식으로 하부 돔(114)에 인접하여 하부 돔(114) 아래에 배치될 수 있다. 여기에서 상세하게 논의되지는 않지만, 퇴적된 재료는 갈륨 비화물, 갈륨 질화물 또는 알루미늄 갈륨 질화물을 포함할 수 있다.
원형 쉴드(167) 또는 예비가열 링이 서셉터(106) 주위에 선택적으로 배치될 수 있다. 서셉터(106)는 또한 라이너 어셈블리(163)에 의해 둘러싸일 수 있다. 쉴드(167)는, 프로세스 가스들을 위한 예비가열 구역을 제공하면서, 램프들(102)로부터의 열/광 잡음이 기판(108)의 디바이스 측(116)에 누설되는 것을 방지하거나 최소화한다. 라이너 어셈블리(163)는 프로세스 챔버(100)의 금속 벽들로부터 처리 용적(즉, 프로세스 가스 영역(156) 및 퍼지 가스 영역(158))을 차폐한다. 금속 벽들은 프리커서들과 반응하여, 처리 용적에서 오염을 야기할 수 있다. 쉴드(167) 및/또는 라이너 어셈블리(163)는 CVD SiC, SiC로 코팅된 소결 흑연(sintered graphite coated with SiC), 성장된 SiC, 불투명한 석영, 코팅된 석영, 또는 프로세스 및 퍼지 가스들에 의한 화학적 파손(chemical breakdown)에 저항성이 있는 임의의 유사한 적합한 재료로 이루어질 수 있다.
기판(108)으로부터 복사되는 적외광을 다시 기판(108) 상으로 반사시키기 위해서 상부 돔(128) 외부에 반사기(122)가 선택적으로 배치될 수 있다. 반사기(122)는 클램프 링(130)을 이용하여 상부 돔(128)에 고정될 수 있다. 반사기(122)는 알루미늄이나 스테인리스 스틸과 같은 금속으로 이루어질 수 있다. 반사기 영역을 금과 같은 고반사성 코팅으로 코팅하는 것에 의해 반사 효율이 개선될 수 있다. 반사기(122)는 냉각 소스(도시되지 않음)로의 연결을 위해 하나 이상의 채널(126)을 가질 수 있다. 채널(126)은 반사기(122)의 일 측면 상에 형성된 통로(도시되지 않음)에 연결된다. 통로는 물과 같은 유체의 유동을 운반하도록 구성되고, 반사기(122)를 냉각하기 위해 반사기(122)의 일부 또는 전체 표면을 덮는 임의의 원하는 패턴으로 반사기(122)의 측면을 따라 수평으로 이어질 수 있다.
도 2a는 도 1에 도시된 서셉터(106)로서 이용될 수 있는 일 실시예에 따른 서셉터(200)의 사시도이다. 도 2b는 도 2a의 서셉터(200)의 상부도이고, 도 2c는 도 2b의 서셉터(200)의 부분 단면도이다.
서셉터(200)는 베이스(205) 및 베이스(205) 위에 놓인 링(210)을 포함한다. 리프트 핀 홀들(215)이 또한 베이스에 형성된다. 베이스(205) 및 링(210)은 유사하거나 상이한 재료들로 이루어질 수 있다. 재료들은 퇴적된 SiC, SiC로 코팅된 소결 흑연, 성장된 SiC, 불투명한 석영, 코팅된 석영, 또는 프로세스 및 퍼지 가스들에 의한 화학적 파손에 저항성이 있는 임의의 유사한 적합한 재료를 포함한다. 링(210)은 기판(도시되지 않음)의 에지를 지지하기 위해 이용될 수 있는 경사진 표면(230)을 또한 포함한다. 베이스(205)는 리세스된 영역(212)을 둘러싸는 주변 영역(208)을 포함한다. 도 2c에 도시된 바와 같이, 주변 영역(208)의 두께는 리세스된 영역(212)의 두께보다 더 크다.
동작 시에, 기판과의 접촉은 베이스(205)와 링(210)의 부분들 사이에서만 이루어지고, 이는 링(210)과 베이스(205) 사이에 최소 열 전도를 제공한다. 링(210)은 서셉터(200)의 베이스(205)와 기판 사이의 접촉 표면적을 감소시키고, 이는 서셉터(200)로부터 기판의 에지로의 열 전도를 감소시킨다. 베이스(205)와 링(210) 사이의 접촉을 최소화하기 위해 베이스와 링 사이에 갭(220)이 또한 형성될 수 있다. 링(210)이 베이스(205)와는 상이한 재료인 경우에 상이한 재료들 간의 열 팽창 차이를 보상하기 위해, 갭(220)이 또한 이용될 수 있다. 경사진 표면(230)은 기판의 중심맞춤을 용이하게 하기 위해 링(210)의 내측 둘레 상에 형성될 수 있다. 추가적으로, 링(210)과 베이스(205) 사이에 선택적인 갭(240)(도 2c에 도시되어 있음)이 제공될 수 있다. 선택적으로 또는 추가적으로, 베이스(205)는 그 내부에 형성된 통기 홀들(vent holes)(235)을 가질 수 있다(도 2c에는 단 하나만 도시되어 있음). 베이스(205)는 단차 영역(stepped region)(245)을 또한 포함할 수 있다. 단차 영역(245)은 경사진 표면(250)과 쇼울더 영역(shoulder region)(255) 중 하나 또는 둘 다를 포함할 수 있다. 단차 영역(245)은 리세스된 영역(212)과 주변 영역(208)의 표면(260) 사이에서 이행한다(transition). 링(210)은 단차 영역(265)을 또한 포함할 수 있다. 단차 영역(265)은 내부 링 영역(275)으로 이행하는 주변 에지 영역(272)을 따르는 리세스된 표면(270)을 포함할 수 있다. 주변 에지 영역(272)의 두께는 내부 링 영역(275)의 두께보다 더 작다. 링(210)은 베이스(205)의 주변 영역(208)의 표면(260)과 실질적으로 동일 평면을 이루는 표면(280)을 또한 포함한다.
도 3a 및 도 3b는 다른 실시예에 따른 서셉터(300)의 등축도들이다. 도 3a는 베이스(305)의 정면(312)(기판 수용 측)을 도시하는 한편, 도 3b는 베이스(305)의 후면(314)을 도시한다. 서셉터(300)는 도 1에 도시된 서셉터(106)로서 이용될 수 있다. 서셉터(300)는 베이스(305), 및 베이스의 중앙 영역에서의 리세스된 영역(308)을 포함한다. 베이스(305)는 퇴적된 SiC, SiC로 코팅된 소결 흑연, 성장된 SiC, 불투명한 석영, 코팅된 석영, 또는 프로세스 및 퍼지 가스들에 의한 화학적 파손에 저항성이 있는 임의의 유사한 적합한 재료로 이루어질 수 있다.
정면(312)은, 베이스(305)로부터 연장되는, 리브들(ribs)일 수 있는 방사상으로 배향되는 돌출부들(radially oriented protrusions)(310)로서 도시된 복수의 상승된 피쳐를 포함할 수 있다. 돌출부들(310)의 상부 표면은 기판(도시되지 않음)에 대한 지지 표면을 제공하고, 그에 의해 기판은 돌출부들(310)의 두께만큼 리세스로부터 이격된다. 돌출부들(310)은 기판과 서셉터(300) 사이의 접촉 표면적을 감소시킨다. 돌출부들(310)은 열 손실(복사)을 위한 표면적을 증가시킬 수 있고, 서셉터(300)로부터 기판의 에지로의 열 전도를 감소시킬 수 있다.
도 3b에 도시된 베이스(305)의 후면은 핀들(fins)일 수 있는 상승된 부분들(315)을 포함할 수 있다. 상승된 부분들(315)은 아치형의 상승된 구조물들일 수 있고, 베이스(305) 상에 동심으로 위치된다. 일 실시예에서, 상승된 부분들(315)은 동심 아치형 세그먼트들을 포함한다. 상승된 부분들(315)은 베이스(305)의 표면적을 증가시키고, 이것은 베이스(305)에 대한 열 에너지의 흡수를 증가시키기 위해 이용될 수 있다. 도 1에 도시된 기판 지지체(190)의 지지 암들(192)과 인터페이싱하는 지지체 인터페이스 구조물들(support interface structures)(320)이 베이스(305)의 후면에 형성될 수 있다. 선택적으로 또는 추가적으로, 상승된 부분들(315) 내부의 중앙 표면(330) 및 주변 표면(325)과 같은 베이스(305)의 표면들은 열 에너지의 흡수를 변화시키도록 수정될 수 있다. 예를 들어, 표면적을 증가시키거나 표면적을 감소시키기 위해 표면들(325 및 330)은 각각 조면화되거나 평활화될 수 있다. 일 실시예에서, 베이스(305)의 에지에 비해 베이스(305)의 중심에서의 열 에너지의 흡수를 증가시키기 위해서 중앙 표면(330)은 주변 표면(325)의 거칠기보다 더 큰 정도로 조면화될 수 있다.
도 3c는 서셉터(300)의 후면(314)의 다른 실시예를 도시한다. 본 실시예에서, 후면(314)은 베이스(305)의 표면(330)으로부터 연장되는 방사상 핀들(radial fins)(335)을 포함한다. 표면들(325, 330)의 조면화는 서셉터(300) 상에 위치된 기판(도시되지 않음)으로부터의 열의 전도를 또한 증가시킬 수 있다.
도 4a는 베이스 링(136) 내에 배치된 원형 쉴드(167A) 및 서셉터(400A)의 일 실시예를 도시하는 상부 평면도이다. 서셉터(400A)는 도 3a 및 도 3b에 도시된 서셉터(300)와 유사할 수 있지만, 다른 서셉터들, 예컨대 도 2a 내지 도 2c에 도시된 서셉터(200)가 이용될 수 있다. 서셉터(400A)는 기판(도시되지 않음)의 직경보다 약간 더 큰 크기를 가질 수 있는 직경(405)을 포함한다. 원형 쉴드(167A)는 직경(405)보다 약간 더 큰 폭(410)을 포함할 수 있다.
도 4b는 베이스 링(136) 내에 배치된 원형 쉴드(167B) 및 서셉터(400B)의 다른 실시예를 도시하는 상부 평면도이다. 서셉터(400B)는 도 3a 및 도 3b에 도시된 서셉터(300)와 유사할 수 있지만, 다른 서셉터들, 예컨대 도 2a 내지 도 2c에 도시된 서셉터(200)가 이용될 수 있다. 본 실시예에서, 서셉터(400B)는 도 4a에 도시된 서셉터(400A)의 표면적보다 더 큰 표면적을 갖는다. 서셉터(400B)는 기판(도시되지 않음)의 직경보다 약간 더 큰 크기를 가질 수 있는 직경(415)을 포함한다. 그러나, 직경(415)은 도 4a의 서셉터(400A)의 직경(405)보다 더 크다. 원형 쉴드(167B)는 직경(415)보다 약간 더 큰 폭(420)을 포함할 수 있다. 그러나, 폭(420)은 도 4a의 원형 쉴드(167A)의 폭(410)보다 더 작다. 서셉터(400B)는 전도를 통한 열 손실을 증가시킬 수 있는 더 큰 표면적을 제공하고, 따라서 서셉터 상부에 위치된 기판(도시되지 않음)의 에지에서의 온도를 감소시킨다.
도 5는 서셉터(500)의 다른 실시예의 후면(314)의 평면도이다. 서셉터(500)는 도 1에 도시된 서셉터(106)로서 이용될 수 있다. 서셉터(500)는 퇴적된 SiC, SiC로 코팅된 소결 흑연, 성장된 SiC, 불투명한 석영, 코팅된 석영, 또는 프로세스 및 퍼지 가스들에 의한 화학적 파손에 저항성이 있는 임의의 유사한 적합한 재료로 이루어질 수 있다. 본 실시예에 따르면, 복수의 아치형 채널(505)이 서셉터(500)에 형성된다. 아치형 채널들(505)은 서셉터(500)의 표면(515)에 형성된 함몰부(510)를 포함할 수 있고, 이것은 서셉터(500)의 에지에서의 질량을 최소화한다. 아치형 채널들(505)은 서셉터(500)의 에지에서의 열 손실들을 개선할 수 있다. 아치형 채널들(505)은 도시된 바와 같이 서셉터(500)의 후면(314)에 형성될 수 있다. 대안적으로, 아치형 채널들(505)은 서셉터(500)의 정면(즉, 서셉터에 있어서 기판(도시되지 않음)을 향하거나 기판에 접촉하는 면)에 형성될 수 있다.
도 6a 내지 도 6c는 서셉터(600)의 정면의 다른 실시예의 다양한 도면들이다. 서셉터(600)는 베이스(615) 및 베이스(615)와 인터페이싱하는 링(605)을 포함한다. 베이스(615)는 복수의 홀(610)을 또한 포함한다. 베이스(615) 및 링(605)은, 퇴적된 SiC, SiC로 코팅된 소결 흑연, 성장된 SiC, 불투명한 석영, 코팅된 석영, 또는 프로세스 및 퍼지 가스들에 의한 화학적 파손에 저항성이 있는 임의의 유사한 적합한 재료와 같이 유사하거나 상이한 재료들로 이루어질 수 있다. 홀들(610)의 개수는 약 3개 내지 약 120개일 수 있고, 베이스(615) 상에 고르게 이격될 수 있다. 링(605)은 기판(도시되지 않음)을 지지하도록 구성된 내측 주변 립(inner peripheral lip)(620)을 포함할 수 있다. 링(605)은 베이스(615)의 삽입 영역(630)과 인터페이싱하는 외측 주변 에지(625)를 또한 포함할 수 있다. 베이스(615)는 리세스된 영역(640)을 둘러싸는 주변 영역(635)을 포함한다. 도 6c에 도시된 바와 같이, 주변 영역(635)의 두께는 리세스된 영역(640)의 두께보다 더 크다.
홀들(610)은 통기를 위해 이용될 수 있고, 이는 급속한 압력 램프 다운들(rapid pressure ramp downs) 동안 "에어 포켓" 영향에 의해 유도되는 기판(도시되지 않음)의 슬라이딩을 감소시킬 수 있다. 기판이 서셉터(600) 상에서 처리되고 있을 때, 홀들(610)은 프로세스 가스들을 만나지 않는 베이스(615)의 후면(314) 상의 처리 환경에 노출되고, 이는 기판의 후면 상의 퇴적을 방지한다. 홀들(610)은 도시된 바와 같이 베이스(615)의 표면에 수직일 수 있고, 또는 베이스(615)의 표면에 대해 기울어질 수 있다. 링(605)은 기판을 베이스(615)의 (주변 영역(635)에 있는) 베이스(615)의 고질량 영역으로부터 멀리 위치시킴으로써 기판의 에지 온도 경사(edge temperature gradient)를 감소시킨다. 베이스(615)는 링(605)의 오정렬을 감소시키기 위해 도 6c에 도시된 바와 같이 단차 영역(645)을 가질 수 있다. 단차 영역(645)은 삽입 영역(630), 기울어진 영역(650) 및 평면 표면(655) 중 하나 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 평면 표면(655)은 리세스된 영역(640)의 평면에 실질적으로 수직인 평면에 배치될 수 있다. 링(605)은 단차 영역(670)을 또한 포함할 수 있다. 단차 영역(670)은 내측 주변 립(620)뿐만 아니라, 내측 주변 립(620)을 외측 연장 쇼울더(680)에 결합시키는 벽(675)을 포함할 수 있다. 벽(675)의 평면은 외측 연장 쇼울더(680)의 평면에 실질적으로 수직일 수 있다. 대안적으로, 벽(675)은 외측 연장 쇼울더(680)의 평면에 대해 기울어질 수 있다.
도 7은 서셉터(700)의 다른 실시예의 측단면도이다. 서셉터(700)는 도 1에 도시된 서셉터(106)로서 이용될 수 있다. 서셉터(700)는, 퇴적된 SiC, SiC로 코팅된 소결 흑연, 성장된 SiC, 불투명한 석영, 코팅된 석영, 또는 프로세스 및 퍼지 가스들에 의한 화학적 파손에 저항성이 있는 임의의 유사한 적합한 재료로 이루어진 베이스(705)를 포함한다. 베이스(705)는 열 단절(thermal break)을 제공하기 위해 내부에 형성된 트렌치(710)를 또한 포함한다. 예를 들어, 처리 동안, 베이스(705)는 베이스의 중심에 인접한 뜨거운 구역(715)을 포함한다. 뜨거운 구역(715)은 베이스의 주변 영역(725)에서 비교적 차가운 구역(720)에 의해 둘러싸인다. 주변 영역(725)의 더 큰 질량을 포함하는 비교적 더 차가운 부분은 중심으로부터 에지로의 밸런싱된 열 이송을 촉진하지 않을 수 있다. 이것은 기판(108) 상에서 기판(108)의 중심에 비해 더 뜨거운 접촉 스폿(730)을 촉진할 수 있다. 중심에 비해 증가된 온도로 인해, 접촉 스폿(730)은 기판(108)의 중심과 비교하여 볼 때 더 두꺼운 막 퇴적을 촉진할 수 있다. 트렌치(710)는 뜨거운 구역(715)으로부터 차가운 구역(720)으로의 열 이송을 부분적으로 격리할 수 있다. 이것은 접촉 스폿(730)에서의 온도를 감소시키고, 기판(108) 상에서의 더 균일한 퇴적을 촉진할 수 있다. 트렌치(710)는 연속적일 수 있거나 또는 도 5의 아치형 채널들(505)로서 구성될 수 있다.
예시적인 서셉터들의 전술한 실시예들은 반도체 "웨이퍼들" 상에서 이용될 원형 기하형상들을 이용하여 설명되었지만, 개시된 실시예들은 상이한 기하형상들을 따르도록 적응될 수 있다.
전술한 것은 전형적인 실시예들에 관한 것이지만, 다른 실시예들 및 추가 실시예들은 그 기본 범위로부터 벗어나지 않고서 고안될 수 있으며, 그 범위는 이하의 청구항들에 의해 결정된다.
Claims (15)
- 열 처리 챔버를 위한 서셉터로서,
열 전도성 재료로 이루어지며, 정면(front side) 및 상기 정면에 대향하는 후면(back side)을 갖는 베이스를 포함하고,
상기 베이스는,
리세스된 영역을 둘러싸는 주변 영역 - 상기 리세스된 영역은 상기 주변 영역의 두께보다 더 작은 두께를 가짐 -;
상기 정면 및 상기 후면 중 하나 또는 둘 다로부터 돌출되는 복수의 상승된 피쳐;
상기 리세스된 영역 및 상기 주변 영역 사이에 배치된 기울어진 표면; 및
상기 주변 영역 및 상기 기울어진 표면 사이에 배치된, 링을 수용하기 위한 삽입 영역(insert region)
을 포함하는, 서셉터. - 제1항에 있어서,
상기 정면은 상기 리세스된 영역으로부터 연장되는 상기 복수의 상승된 피쳐를 포함하는, 서셉터. - 제2항에 있어서,
상기 상승된 피쳐들은 방사상으로 배향되는, 서셉터. - 제2항에 있어서,
상기 상승된 피쳐들은 동심 아치형 세그먼트들(concentric arcuate segments)인, 서셉터. - 제1항에 있어서,
상기 후면은 그 내부에 형성된 채널을 포함하는, 서셉터. - 제1항에 있어서,
상기 후면은 상기 후면으로부터 연장되는 상기 복수의 상승된 피쳐를 포함하는, 서셉터. - 제6항에 있어서,
상기 복수의 상승된 피쳐는 동심인, 서셉터. - 제6항에 있어서,
상기 상승된 피쳐들은 방사상으로 배향되는, 서셉터. - 제1항에 있어서,
상기 베이스는 상기 베이스 내부에서 상기 주변 영역의 내측에 형성된 복수의 홀을 포함하는, 서셉터. - 제9항에 있어서,
상기 정면은 상기 리세스된 영역으로부터 연장되는 상기 복수의 상승된 피쳐를 포함하는, 서셉터. - 제10항에 있어서,
상기 상승된 피쳐들은 방사상으로 배향되는, 서셉터. - 제10항에 있어서,
상기 상승된 피쳐들은 상기 베이스 상에 동심으로 배향되는 아치형 세그먼트들인, 서셉터. - 삭제
- 삭제
- 열 처리 챔버를 위한 서셉터로서,
열 전도성 재료로 이루어진, 정면 및 상기 정면에 대향하는 후면을 갖는 베이스 - 상기 베이스는,
리세스된 영역을 둘러싸는 주변 영역; 및
상기 리세스된 영역 및 상기 주변 영역 사이에 배치된 기울어진 표면
을 포함하고, 상기 리세스된 영역은 상기 주변 영역의 두께보다 더 작은 두께를 가짐 -; 및
링 - 상기 링은 열 전도성 재료로 이루어지고, 기판의 중심맞춤(centering)을 용이하게 하기 위해 상기 링의 내측 둘레 상에 형성된 경사진 표면을 갖고, 상기 주변 영역은 상기 링을 수용하기 위한 삽입 영역을 가짐 -
을 포함하는 서셉터.
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