KR102493889B1 - 에지 열 피크를 감소시키기 위한 신규 서셉터 설계 - Google Patents

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Abstract

본 개시내용의 구현예들은 일반적으로 반도체 기판들의 열 처리를 위한 서셉터에 관한 것이다. 일 구현예에서, 서셉터는 내측 영역을 둘러싸고 내측 영역에 결합되는 제1 림; 및 내측 영역과 제1 림 사이에 배치되는 제2 림을 포함한다. 제2 림은 내부에 형성된 복수의 컷아웃을 갖는 기울어진 지지 표면을 포함하고, 기울어진 지지 표면은 내측 영역의 최상부면에 대해 경사진다.

Description

에지 열 피크를 감소시키기 위한 신규 서셉터 설계{NEW SUSCEPTOR DESIGN TO REDUCE EDGE THERMAL PEAK}
본 개시내용의 구현예들은 일반적으로 열 프로세스 챔버에서 사용하기 위한 서셉터에 관한 것이다.
반도체 기판들은 집적 디바이스들 및 마이크로디바이스들의 제조를 포함한 매우 다양한 애플리케이션들을 위해 처리된다. 처리 동안, 기판은 프로세스 챔버 내에서 서셉터 상에 위치된다. 서셉터들은 기판의 에지들 주위에서 기판을 아래로부터 지지하면서 기판의 나머지 하부 표면과 서셉터의 상부 표면 사이에 작은 갭을 남겨두기 위해 사용되는 플래터 또는 접시 형상의 상부 표면들을 종종 갖는다. 서셉터는 중심 축에 대하여 회전가능한 지지 샤프트에 의해 지지된다. 서셉터 아래에 배치되는 복수의 가열 램프와 같은 열원에 대한 정밀한 제어는 서셉터가 매우 엄격한 허용오차 내에서 가열되는 것을 허용한다. 다음으로, 가열된 서셉터는 주로 서셉터에 의해 방출되는 복사에 의해 기판에 열을 전달할 수 있다.
서셉터의 가열에 대한 정밀한 제어에도 불구하고, 서셉터와 접촉하는 기판의 영역들, 및 서셉터와 접촉하지 않는 기판 영역들로부터의 불균일한 열 대류 또는 전도 열 손실로 인해, 서셉터는 기판에 걸쳐서 온도 불균일을 야기할 수 있다는 것이 관찰되었다. 기판의 상부 표면에 걸친 온도 불균일이 지속되어, 기판 상에 퇴적되는 층들의 품질을 종종 감소시킨다. 바람직하지 않은 온도 프로파일들이 기판의 에지들 가까이는 물론 기판의 중심에 가까운 영역들에 걸쳐서도 관찰되었다. 그러므로, 반도체 처리에서 기판들을 지지하고 가열하기 위한 개선된 서셉터가 필요하다.
본 개시내용의 구현예들은 일반적으로 반도체 기판들의 열 처리를 위한 서셉터에 관한 것이다. 일 구현예에서, 서셉터는 내측 영역을 둘러싸고 내측 영역에 결합되는 제1 림(rim); 및 내측 영역과 제1 림 사이에 배치되는 제2 림을 포함하며, 여기서 제2 림은 내부에 형성된 복수의 컷아웃을 갖는 기울어진 지지 표면(angled support surface)을 포함하고, 기울어진 지지 표면은 내측 영역의 최상부면에 대해 경사진다.
다른 구현예에서, 서셉터는 내측 영역을 둘러싸고 내측 영역에 결합되는 제1 림; 및 내측 영역과 제1 림 사이에 배치되는 제2 림을 포함한다. 제2 림은 내부에 형성된 복수의 탭을 갖는 기판 지지 표면을 포함하고, 지지 표면은 내측 영역의 최상부면에 대해 경사진다. 제2 림은 또한 내측 영역의 최상부면 내에 형성된 복수의 배출 채널(venting channels)을 포함하고, 배출 채널들은 내측 영역의 외측 에지로부터 내측 영역의 내측 에지를 향해 방사상으로 연장된다.
또 다른 구현예에서, 서셉터는 내측 영역을 둘러싸고 내측 영역에 결합되는 제1 림; 및 내측 영역과 제1 림 사이에 배치되는 제2 림을 포함한다. 제2 림은 내부에 형성된 복수의 탭(tabs)을 갖는 기판 지지 표면을 포함하고, 여기서 기판 지지 표면은 내측 영역의 최상부면에 대해 경사진다. 제2 림은 또한 기판 지지 표면과 내측 영역의 외측 에지 사이에 배치된 리세스된 부분을 포함하고, 여기서 리세스된 부분의 최상부면은 내측 영역의 최상부면보다 낮은 높이에 있다.
위에서 언급된 본 개시내용의 특징들이 상세하게 이해될 수 있는 방식으로서, 위에 간략하게 요약된 본 개시내용의 더 구체적인 설명은 구현예들을 참조할 수 있으며, 그들 중 일부는 첨부 도면들에 도시되어 있다. 그러나, 본 개시내용은 동등한 효과의 다른 구현예들을 허용할 수 있으므로, 첨부 도면들은 본 개시내용의 전형적인 구현예들만을 도시하며, 따라서 그것의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다는 점에 주목해야 한다.
도 1은 본 개시내용의 구현예들로부터 혜택을 받을 수 있는 처리를 위한 위치 내의 컴포넌트들을 구비하는 프로세스 챔버의 개략적 단면도를 도시한다.
도 2는 본 개시내용의 구현예들에 따라 프로세스 챔버에서 사용되는 예시적인 서셉터의 사시도를 도시한다.
도 3a는 본 개시내용의 구현예들에 따른 서셉터의 부분 단면도를 도시한다.
도 3b는 내측 림의 최상부면으로부터 연장되는 하나 이상의 범프를 갖는 서셉터의 부분 단면도를 도시한다.
도 3c는 본 개시내용의 구현예들에 따른 파상 설계를 갖는 서셉터의 부분 단면도를 도시한다.
도 4a는 본 개시내용의 구현예들에 따라 프로세스 챔버 내에서 사용되는 예시적인 서셉터의 상부 단면도를 도시한다.
도 4b는 도 4a에 도시된 서셉터의 확대된 부분 상부 단면도를 도시한다.
도 4c는 본 개시내용의 일 구현예에 따른 예시적인 서셉터를 도시한다.
도 4d는 본 개시내용의 다른 구현예에 따른 예시적인 서셉터를 도시한다.
도 5a는 본 개시내용의 구현예들에 따른 컷아웃들을 도시하는 서셉터의 사시도를 도시한다.
도 5b는 본 개시내용의 구현예들에 따른 도 5a에 도시된 서셉터의 확대된 부분 상부 단면도를 도시한다.
도 6a는 본 개시내용의 다른 구현예에 따른 컷아웃들을 도시하는 서셉터의 사시도를 도시한다.
도 6b는 본 개시내용의 구현예들에 따른 도 6a에 도시된 서셉터의 확대된 부분 상부 단면도를 도시한다.
도 7a - 도 7d는 본 개시내용의 구현예들에 따른 기울어진 표면의 상이한 기울기들에서 테스트되는 코드 길이의 함수로서의 기판 온도를 도시하는 그래프이다.
도 8a 및 도 8b는 본 개시내용의 구현예들에 따른 2개의 상이한 서셉터 설계로 테스트되는 기판의 반경의 함수로서의 기판 온도를 도시하는 그래프들이다.
도 9a 및 도 9b는 본 개시내용의 구현예들에 따라 3개의 상이한 서셉터 설계로 테스트되는 기판의 반경의 함수로서의 기판 온도를 도시하는 그래프들이다.
이해를 용이하게 하기 위해서, 가능한 경우에, 도면들에 공통인 동일한 요소들을 지정하는 데에 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 일 구현예에 개시된 구성요소들은 구체적인 언급 없이도 다른 구현예들에서 유리하게 이용될 수 있을 것으로 생각된다.
본 개시내용의 구현예들은 일반적으로 반도체 기판들의 열 처리를 위한 서셉터에 관한 것이다. 개시되는 구현예들은 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. 일부 구현예들에서, 기판과 접촉하는 서셉터의 기울어진 표면은 서셉터의 둘레 주위에 방위각 열 균일성(azimuthal heat uniformity)을 제공하기 위해 복수의 컷아웃 또는 탭을 가질 수 있다. 일부 구현예들에서, 서셉터는 처리 동안의 열 또는 가스 유동의 배출을 돕기 위해 서셉터의 둘레 주위에 복수의 방사상 채널을 더 제공할 수 있다. 서셉터의 구현예들의 세부사항들이 이하에 설명된다.
예시적인 챔버 하드웨어
도 1은 본 개시내용의 구현예들로부터 혜택을 받을 수 있는 처리를 위한 위치에 컴포넌트들을 구비하는 종래의 프로세스 챔버(100)의 개략적 단면도를 도시한다. 에피택셜 프로세스를 위한 프로세스 챔버가 도시되고 설명되지만, 본 개시내용의 개념은 가열 소자들이 프로세스 챔버의 최상부에 제공되는지, 최하부에 제공되는지 또는 둘 다에 제공되는지에 상관없이, 예를 들어 열 어닐링, 열 클리닝, 열 화학적 기상 퇴적, 열 산화 및 열 질화와 같은 프로세스들을 위해 기판을 가열하는 제어된 열 사이클(controlled thermal cycle)을 제공할 수 있는 다른 프로세스 챔버에도 적용가능함이 예상된다.
프로세스 챔버(100) 및 관련 하드웨어는, 예를 들어 스테인레스 스틸, 석영[예를 들어, 용융된 실리카 글래스(fused silica glass)], SiC, 흑연 위의 CVD 코팅된 SiC(CVD-coated SiC over graphite)(30-200 미크론), 및 그들의 조합들과 합금들과 같은 하나 이상의 프로세스 호환가능한 재료들로 형성될 수 있다. 프로세스 챔버(100)는, 기판(108)의 상부 표면 상의 재료의 퇴적을 포함하여, 하나 이상의 기판을 처리하는 데 사용될 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 포함한다. 서셉터(106)는 프로세스 챔버(100) 내에서 상부 돔(128)과 하부 돔(114) 사이에 위치될 수 있다. 일부 구현예들에서, 하부 돔(114) 아래에 도시된 어레이에 더하여, 복사 가열 램프들의 어레이가 상부 돔(128) 위에 배치될 수 있다. 서셉터(106)는 디스크형 서셉터일 수 있거나, 램프들(102)의 열 복사에 대한 기판의 노출을 용이하게 하기 위해 기판의 에지로부터 기판을 지지하는 중심 개구를 갖는 링형 서셉터 지지체일 수 있다. 일 구현예에 따르면, 서셉터(106)는 도 1에 도시된 것과 같은 서셉터(106)를 직접적으로 또는 간접적으로 지지할 수 있는 중심 샤프트(132)에 의해 지지된다.
상부 돔(128), 하부 돔(114), 및 상부 돔(128)과 하부 돔(114) 사이에 배치되는 베이스 링(136)은 프로세스 챔버(100)의 내부 영역을 정의한다. 상부 돔(128) 및 하부 돔(114)의 중심 부분들은 석영과 같이 광학적으로 투명한 재료로 형성될 수 있다. 프로세스 챔버(100)의 내부 영역은 일반적으로 프로세스 영역(156)과 퍼지 영역(158)으로 분할된다. 기판(108)(비례에 맞지 않음)은 로딩 포트[서셉터(106)에 의해 가려져서 도시되지 않음]를 통해 프로세스 챔버(100) 내로 이동되어, 서셉터(106) 상에 위치될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 프로세스 챔버(100)는 또한 램프헤드(145)를 포함하고, 램프헤드는 처리 동안 및/또는 처리 후에 램프들(102)의 어레이를 지지하며 램프들(102)을 냉각한다. 각각의 램프(102)는 각각의 램프(102)에 전기를 공급하는 전기 분배 보드(도시되지 않음)에 결합된다.
예비가열 링(167)은 선택적으로 서셉터(106) 주위에 배치되고 라이너 어셈블리(163)에 의해 둘러싸일 수 있다. 예비가열 링(167)은 프로세스 가스들을 위한 예비 가열 구역을 제공하면서, 램프들(102)로부터의 열 및/또는 광 잡음이 기판(108)의 디바이스 측(116)에 누설되는 것을 방지하거나 감소시킨다. 예비가열 링(167)은 화학적 기상 퇴적(CVD) 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 만들어질 수 있다.
라이너 어셈블리(163)는 베이스 링(136)의 내측 둘레 내에 내포되거나(nested) 이러한 내측 둘레에 의해 둘러싸이도록 크기가 정해진다. 라이너 어셈블리(163)는 처리에서 사용되는 프로세스 가스들로부터 프로세스 챔버(100)의 금속 벽들을 차폐한다. 금속 벽들은 프로세스 가스들과 반응할 수 있고, 손상될 수 있거나, 프로세스 챔버(100) 내에 오염을 도입할 수 있다. 라이너 어셈블리(163)는 단일 바디로서 도시되어 있지만, 본 개시내용의 구현예들에서, 라이너 어셈블리(163)는 하나 이상의 라이너 및 다른 컴포넌트들을 포함할 수 있다.
일 구현예에서, 프로세스 챔버(100)는 또한 프로세스 챔버(100) 내에서, 그리고 기판(108)의 표면 상에서 온도를 측정하는 하나 이상의 광학 고온계(들)(118)를 포함할 수 있다. 제어기(도시되지 않음)는 전기 분배 보드로부터 램프들(102)로의 전기 분배, 및 프로세스 챔버(100) 내에서의 냉각 유체들의 유동을 제어한다. 제어기는 전기 분배 보드로부터 램프들(102)로의 전기 전압을 변화시킴으로써, 그리고 냉각 유체들의 유동들을 변화시킴으로써, 프로세스 챔버 내의 온도들을 제어한다.
기판(108) 및 상부 돔(128)으로부터 복사되는 적외광을 다시 프로세스 챔버(100)로 반사시키기 위해서 상부 돔(128) 외부에 반사기(122)가 선택적으로 배치될 수 있다. 반사기(122)는 클램프 링(130)을 사용하여 상부 돔(128)에 고정될 수 있다. 반사기(122)는 냉각 유체 소스(도시되지 않음)에 연결된 하나 이상의 연결 포트(126)를 가질 수 있다. 연결 포트들(126)은 냉각 유체(예를 들어, 물)가 반사기(122) 내에서 순환하는 것을 허용하기 위해 반사기 내의 하나 이상의 통로(도시되지 않음)에 연결될 수 있다.
일 구현예에서, 프로세스 챔버(100)는 프로세스 가스 소스(172)에 연결되는 프로세스 가스 유입구(174)를 포함한다. 프로세스 가스 유입구(174)는 기판(108)의 표면을 대체로 가로질러 프로세스 가스를 지향시키도록 구성될 수 있다. 프로세스 챔버는 프로세스 챔버(100)에서 프로세스 가스 유입구(174)에 반대되는 측에 위치된 프로세스 가스 배출구(178)를 또한 포함할 수 있다. 프로세스 가스 배출구(178)는 진공 펌프(180)에 결합된다.
일 구현예에서, 프로세스 챔버(100)는 베이스 링(136)의 측벽 내에 형성된 퍼지 가스 유입구(164)를 포함한다. 퍼지 가스 소스(162)는 퍼지 가스 유입구(164)에 퍼지 가스를 공급한다. 프로세스 챔버(100)가 예비가열 링(167)을 포함하는 경우, 예비가열 링(167)은 프로세스 가스 유입구(174)와 퍼지 가스 유입구(164) 사이에 배치된다. 프로세스 가스 유입구(174), 퍼지 가스 유입구(164) 및 프로세스 가스 배출구(178)는 예시를 목적으로 도시되어 있고, 가스 유입구들 및 배출구들의 위치, 크기, 개수 등은 기판(108) 상에서의 재료의 균일한 퇴적을 용이하게 하도록 조절될 수 있다.
서셉터(106)는 프로세스 챔버 내에서의 기판의 처리를 허용하는 위치에 도시되어 있다. 중심 샤프트(132), 서셉터(106), 및 암들(134)은 액츄에이터(도시되지 않음)에 의해 하강될 수 있다. 복수의 리프트 핀(105)이 서셉터(106)를 통과한다. 서셉터를 처리 위치 아래의 로딩 위치까지 하강시키면, 리프트 핀들(105)이 하부 돔(114)에 접촉하여 중심 샤프트(132) 및 서셉터(106) 내의 홀들을 통과하고, 기판(108)을 서셉터(106)로부터 상승시키는 것이 허용된다. 다음에, 로봇(도시되지 않음)이 로딩 포트(도시되지 않음)를 통해 프로세스 챔버(100)에 들어가서, 기판(108)에 맞물리고 기판을 제거한다. 로봇 또는 다른 로봇이 로딩 포트를 통해 프로세스 챔버에 들어가고, 처리되지 않은 기판을 서셉터(106) 상에 배치한다. 다음으로, 서셉터(106)는 처리되지 않은 기판을 처리를 위한 위치에 배치하기 위해 액츄에이터에 의해 처리 위치로 상승된다.
일 구현예에서, 프로세스 챔버(100) 내에서의 기판(108)의 처리는 로딩 포트를 통해 기판을 삽입하는 것, 기판(108)을 서셉터(106) 상에 배치하는 것, 서셉터(106) 및 기판(108)을 처리 위치로 상승시키는 것, 기판(108)을 램프들(102)에 의해 가열하는 것, 기판(108)을 가로질러 프로세스 가스(173)를 유동시키는 것, 및 기판(108)을 회전시키는 것을 포함한다. 일부 경우들에서, 기판은 또한 처리 동안 상승 또는 하강될 수 있다.
본 개시내용의 일부 양태들에서, 프로세스 챔버(100) 내에서의 에피택셜 처리는 프로세스 챔버(100) 내의 압력이 대기압보다 낮아지도록 제어하는 것을 포함한다. 일부 구현예들에서, 프로세스 챔버(100) 내의 압력은 약 10 torr 내지 80 torr로 감소된다. 일부 구현예들에서, 프로세스 챔버(100) 내의 압력은 약 80 torr 내지 300 torr로 감소된다. 진공 펌프(180)는 처리 전에 및/또는 처리 동안 프로세스 챔버(100)의 압력을 감소시키도록 작동된다.
프로세스 가스(173)는 하나 이상의 프로세스 가스 유입구(174)로부터 프로세스 챔버(100)에 도입되고, 하나 이상의 프로세스 가스 배출구(178)를 통해 프로세스 챔버(100)를 빠져나간다. 프로세스 가스(173)는 예를 들어 열 분해, 또는 다른 반응을 통해 기판(108) 상에 하나 이상의 재료를 퇴적한다. 기판(108) 상에 재료들을 퇴적한 후, 반응들로부터 유출물(즉, 폐기 가스들)(175)이 형성된다. 유출물(175)은 프로세스 가스 배출구들(178)을 통해 프로세스 챔버(100)를 빠져나간다.
기판(108)의 처리가 완료되면, 퍼지 가스 유입구들(164)을 통한 퍼지 가스(165)(예를 들어, 수소 또는 질소)의 도입에 의해, 프로세스 챔버에서 프로세스 가스(173) 및 유출물(175)이 일소된다. 퍼지 가스(165)는 퍼지 가스 유입구들(164) 대신에, 또는 퍼지 가스 유입구들에 추가하여 프로세스 가스 유입구들(174)을 통해 도입될 수 있다. 퍼지 가스(165)는 프로세스 가스 배출구들(178)을 통해 프로세스 챔버를 빠져나간다.
예시적인 서셉터
도 2는 본 개시내용의 구현예들에 따라, 서셉터(106)(도 1)를 대신하여 사용될 수 있는 예시적인 서셉터(200)의 사시도를 도시한다. 서셉터(200)는 내측 영역(204), 내측 영역(204)을 둘러싸고 내측 영역에 결합되는 제1 림(206), 및 내측 영역(204)과 제1 림(206) 사이에 배치되는 제2 림(208)으로 분할되는, 실질적으로 환형인 플레이트이다. 내측 영역(204)은 기판의 대부분을 수용하는 크기를 갖는 리세스된 포켓(212)을 형성하기 위해 제1 림(206)의 최상부면(210)보다 약간 낮을 수 있다. 일반적으로, 서셉터(200)와 같은 서셉터들은 서셉터 상에서 처리될 기판이 서셉터(200)의 제1 림(206)과 같은 제1 림의 내부에 딱 들어맞도록 하는 크기를 갖는다. 따라서, 리세스된 포켓(212)은 처리 동안 기판이 미끄러져 나오는 것을 방지한다. 일 구현예에서, 리세스된 포켓(212)의 최상부면은 제1 림(206)의 최상부면(210)보다 약 0.5mm 내지 약 2mm 아래에 있을 수 있다. 리세스된 포켓(212)의 높이는 가변적이고, 서셉터(200)에 의해 지지되는 기판의 두께에 의해 결정된다.
내측 영역(204)은 리프트 핀들(도 1)의 배치에 대응하여 다수의 관통 홀(202), 예를 들어 3개의 관통 홀을 구비한다. 관통 홀들(202)은 리프트 핀들(105)이 서셉터(200)를 통과하여 기판을 서셉터(200)로부터 상승시키거나 하강시키는 것을 허용한다. 관통 홀들(202)은 둘레 방향에서 120도 간격으로 배열될 수 있다.
제2 림(208)은 기울어진 표면(214)을 가질 수 있고, 그러한 기울어진 표면은 기판을 위한 지지 표면의 일부로서 기능한다. 기울어진 표면(214)은 기판이 서셉터(200)에 의해 지지될 때, 기판(도시되지 않음)과 서셉터(200) 사이의 접촉 표면적을 감소시킬 수 있다. 기울어진 표면(214)은 내측 영역(204)의 수평 표면(예를 들어, 최상부면)에 대해 경사질 수 있다. 기울어진 표면(214)은 약 2도 내지 약 20도, 예컨대 약 6도 내지 약 15도로 기울어질 수 있다. 기울어진 표면(214)의 기울기 또는 치수를 변화시키면, 리세스된 부분(218)(도 3a)의 상부 표면과 기판의 저부 사이의 갭의 크기, 또는 리세스된 포켓(212)에 대한 기판의 저부의 높이를 제어할 수 있다. 기울어진 표면(214)의 각도 및 위치는 또한 기판이 처리 동안 기울어진 표면(214)에 접촉할 수 있는 곳에 대응하는 방사상 위치를 제어하기 위해 사용될 수 있다. 도시된 것과 같은 일 구현예에서, 기울어진 표면(214)은 제2 림(208)의 둘레 주위의 연속적인 표면이다. 대안적으로, 기울어진 표면(214)은 도 5a의 구현예에 도시된 바와 같이, 둘 이상의 컷아웃, 예를 들어 6개의 컷아웃을 가질 수 있다.
도 3a는 본 개시내용의 구현예들에 따라, 서셉터(106)(도 1)를 대신하여 사용될 수 있는 서셉터(300)의 부분 단면도를 도시한다. 단면도는 제1 림(206)의 내측 에지(216)로부터 내측 영역(204)을 향해 안쪽으로 방사상으로 연장되는 기울어진 표면(214)을 도시한다. 일부 구현예들에서, 리세스된 부분(218)은 기울어진 표면(214)과 내측 영역(204)의 외측 에지(220) 사이에 더 제공될 수 있다. 리세스된 부분(218)의 최상부면은 기울어진 표면(214)을 리세스된 포켓(212)의 최상부면에 결합한다. 리세스된 부분(218)은 리세스된 포켓(212)보다 약간 낮은 높이에 구성될 수 있다. 예를 들어, 리세스된 부분(218)의 최상부면은 내측 영역(204)의 최상부면보다 대략 0.1mm 내지 약 0.2mm 낮은 레벨로 형성될 수 있다. 일부 구현예들에서, 기판(108)의 저부와 리세스된 부분(218)의 최상부면 사이의 갭(222)은 약 0.1mm 내지 약 1mm, 예를 들어 약 0.3mm일 수 있다. 300mm 기판에 대해, 내측 영역(204)의 직경은 약 290mm일 수 있다. 내측 영역(204)의 외측 에지(220)는 내측 영역(204)의 중심 축으로부터 측정될 때, 약 142mm 내지 약 150mm, 예를 들어 약 145mm에 배치될 수 있다. 외측 에지(220)에 접하는 리세스된 부분(218)은 약 1.5mm 내지 약 4.5mm, 예를 들어 약 3mm 직경일 수 있다.
기울어진 표면(214)은 기판(108)이 서셉터(300)에 의해 지지될 때, 기판(108)과 서셉터(300) 사이의 접촉 표면적을 감소시킬 수 있다. 일부 구현예들에서, 기판(108)은 처리 동안 내측 영역(204) 또는 임의의 다른 표면에 접촉하지 않고서 기울어진 표면(214)에만 접촉할 수 있다. 비교적 가파른 각도, 예컨대 약 6도 내지 약 15도, 예를 들어 9도를 사용함으로써, 처리 동안 기판 에지의 더 작은 표면적이 서셉터(300)에 접촉하고, 이는 서셉터(300)로부터 기판(108)으로 전달될 수 있는 전도 열의 양의 감소시킨다. 기울어진 표면(214)의 각도 및 위치는 처리 동안 상이한 열 프로파일들을 달성하도록 수정될 수 있다.
일부 구현예들에서, 서셉터(300)는 처지는(sagging) 기판이 내측 영역(204)에 접촉하는 것을 방지하기 위해 내측 영역(204)의 최상부면으로부터 연장되는 하나 이상의 범프, 예컨대 도 3b에 도시된 범프들(224)을 가질 수 있다. 범프들 또는 돌기들은 직사각형, 마름모형, 정사각형, 반구형, 육각형, 삼각형 돌출부, 또는 상이한 형상의 돌출부들의 혼합과 같은 임의의 적합한 형상일 수 있다. 범프들(224)은 서셉터와 동일한 재료 또는 상이한 재료로 형성될 수 있고, 탄화 규소, 또는 유리질 탄소 또는 탄화 규소로 코팅된 흑연으로 만들어질 수 있다. 기판들이 에지들 주위에서 지지될 때, 예컨대 처리 동안 서셉터가 사용될 때, 기판의 중심이 기판의 에지들 아래로 처질 수 있다. 처리 동안 처지는 기판의 하부면의 부분들이 서셉터에 접촉하는 것을 방지하기 위해, 내측 영역(204)과 같은 서셉터들의 내측 림은 약간 오목할 수 있다[예를 들어, 리세스된 포켓(212)을 형성함]. 한편, 에피택시와 같은 열 프로세스에서 고도로 균일한 프로세스 조건들을 생성하기 위해, 내측 영역(204)의 상부 표면과 기판의 하부 표면 사이의 거리는 상당히 작게, 예컨대 약 0.25mm 미만, 예를 들어 약 0.15mm로 유지된다. 기판이 내측 영역(204)에 접촉하는 경우에, 전도에 의해 내측 영역(204)으로부터 기판으로 열이 전달되고, 열 균일성에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 범프들(224)은 처지는 기판을 지지하여 내측 영역(204)과 기판 사이의 접촉을 방지하기 위해 사용될 수 있다. 범프들(224)은 처지는 기판과 서셉터 사이에, 범프들(224)이 없었던 경우에 내측 영역(204)에 접촉하였을 기판의 표면적보다 작은 접촉 표면적을 제공한다. 범프들(224)은 내측 영역(204)의 중심 주위에, 또는 내측 영역(204)의 에지에 가까운 영역들에 균일하게 분산될 수 있다. 일부 구현예들에서, 처지는 기판의 적당한 지지를 보장하기 위해, 내측 영역(204)의 한 면에 적어도 하나의 범프(224)가 항상 존재할 수 있다.
일부 구현예들에서, 범프들(224)은 내측 영역(204)의 중심 축으로부터 측정될 때, 약 20mm 내지 약 145mm, 예컨대 약 50mm 내지 약 143mm, 예를 들어 약 140mm의 방사상 거리에 배치될 수 있다. 범프들(224)은 약 0.4mm 내지 약 0.65mm 직경, 예를 들어 약 0.56mm 직경일 수 있다. 범프들(224)은 약 0.05mm 내지 약 0.12mm, 예를 들어 약 0.1mm의 높이를 가질 수 있다.
일부 구현예들에서, 서셉터는 도 3c에 도시된 서셉터(350)와 같이, 내측 영역(204)의 중심을 둘러싸는 동심 환형 리지들(concentric annular ridges)(352)을 포함하는 파상 설계(wavy design)일 수 있다. 각각의 환형 리지(352)는 상이한 직경을 가질 수 있다. 일부 구현예들에서, 서셉터는 도 3a 및 도 3b에 도시된 것과 같은 리세스된 부분(218)을 제공하지 않을 수 있다. 그러한 경우에서, 환형 리지들(352)의 적어도 일부가 경사진 표면(214)의 내측 에지(262)에 근접하여 위치될 수 있다. 일부 구현예들에서, 환형 리지들(352) 중 하나 또는 둘 다 및 환형 리지들 각각의 상부 표면들은 내측 영역(204)의 최상부면에 대해 상승된 구조물들이다. 리지들(352)은 서셉터(160)의 상부 표면의 복사 표면적을 증가시킴으로써 기판을 처리할 때의 열 균일성을 또한 개선할 수 있다. 환형 리지들(352)은 서셉터가 만들어지는 것과 동일한 재료들 중 임의의 것일 수 있는 동일한 재료 또는 상이한 재료로 만들어질 수 있다. 일부 구현예들에서, 환형 리지들(352)의 일부는 내측 에지(262)의 약 1mm 이내에, 예를 들어 내측 에지(262)의 약 0.5mm 이내에 위치될 수 있다. 환형 리지들(352)은 기판이 서셉터(350)에 의해 지지될 때, 기판과 서셉터(350) 사이의 접촉 표면적을 감소시킬 수 있다. 도 3c의 구현예들은 본 개시내용에 개시된 임의의 다른 구현예들과 결합될 수 있음이 예상된다.
도 4a는 본 개시내용의 구현예들에 따라, 서셉터(106)(도 1)를 대신하여 사용될 수 있는 서셉터(400)의 상부 단면도를 도시한다. 도 4b는 도 4a에 도시된 서셉터(400)의 확대된 부분 상부 단면도를 도시한다. 도 4a 및 도 4b의 구현예들은 도 2 및 도 3a - 도 3b의 구현예들에 기초한다. 다양한 구현예들에서, 서셉터(400)는 제2 림(208) 내에 복수의 컷아웃(402)을 더 포함한다. 컷아웃들(402)은 서셉터(400)의 둘레 주위의 기울어진 표면(214) 내에 배치될 수 있다. 이러한 컷아웃들(402)은 기판의 에지들에서 열 균일성을 개선하는데, 왜냐하면 기판이 서셉터(400)에 접촉하지 않는 갭들이 더 많이 존재하기 때문이다. 즉, 이러한 컷아웃들(402)은 서셉터와 기판 사이에 감소된 또는 최소한의 접촉 표면을 제공하며, 이것은 기판의 에지들을 따라 국소화된 핫스폿들이 형성되는 것을 방지하는 것을 돕는데, 왜냐하면 서셉터와 기판 사이의 접촉 표면적이 크게 감소되기 때문이다. 컷아웃들(402)은 임의의 적합한 기술을 사용하여, 패터닝되지 않은 서셉터 표면으로부터 리세스를 카빙(carving) 또는 조각(sculpting)함으로써 만들어질 수 있다.
일부 구현예들에서, 서셉터(400)의 둘레 주위에 배열된 약 6개의 컷아웃 내지 약 360개의 컷아웃, 예컨대 약 12개의 컷아웃 내지 약 180개의 컷아웃이 존재할 수 있다. 더 많거나 더 적은 컷아웃들(402)이 예상된다. 더 많은 컷아웃들은 전도에 의해 기판에 열을 전달하는 서셉터(400) 상의 개별 표면적들의 크기를 감소시킴으로써 처리 동안 더 높은 열 균일성을 제공할 수 있다. 컷아웃들(402)은 둘레 방향에서 규칙적인 간격들로 서로로부터 분리될 수 있다. 예를 들어, 180개의 컷아웃이 적응되는 경우, 각각의 컷아웃(402)은 2개의 인접 컷아웃으로부터 방위각으로(azimuthally) 2도 간격으로 분리될 수 있다. 서셉터의 크기 및/또는 컷아웃들의 개수에 의존하여, 컷아웃들은 약 2mm 내지 약 10mm, 예를 들어 약 3mm 내지 약 8mm의 폭을 가질 수 있다. 컷아웃들(402)은 아치 형상, 직사각형 형상, 정사각형 형상, 둥근 형상, V 형상, U 형상 또는 C 형상 컷아웃들, 및 그들의 변형들, 또는 상술한 것을 길게 늘인 형상(elongated shape), 또는 그들의 조합과 같은 임의의 적합한 형상을 가질 수 있다. 도 4a 및 도 4b는 아치 형상의 컷아웃들이 적응되는 일 구현예를 도시한다.
일부 구현예들에서, 서셉터(400)는 내측 영역(204)의 외측 에지(220)로부터 내측 영역(204)의 중심까지 방사상 거리로 연장되는 복수의 배출 채널(420)을 선택적으로 제공할 수 있다. 배출 채널들(420)은 리세스된 포켓(212) 내에 트랩된 가스들을 리세스된 부분(218)으로, 그리고 다음으로 프로세스 챔버의 내부 영역 내로 배기하거나 가스 유동을 돕도록 구성된다. 배출 채널들(420)이 없다면, 예를 들어 처리 동안 기판이 서셉터(400) 상에 처음에 위치될 때 등에 가스들이 트랩될 수 있다. 예를 들어 챔버 압력의 급속한 압력 감소 동안, 가스들이 트랩된 채로 남아있는 경우, 트랩된 가스들은 감소된 챔버 압력에 반하여 확장될 수 있고, 그에 의해 기판이 서셉터 상의 자신의 위치로부터 점프하거나 쉬프트하거나 다르게 이동하게 할 수 있다.
배출 채널들(420)은 내측 영역(204)의 외측 에지(220)로부터 약 30mm 내지 약 80mm의 방사상 거리에서 내측으로 연장될 수 있다. 배출 채널들(420)은 서셉터(400)의 둘레 주위에서 규칙적인 간격들로 배열될 수 있다. 배출 채널들(420)은 내측 영역(204)에서 서셉터(400)의 표면 내로 컷팅되는 수직 트렌치들 또는 홈들로서 형성될 수 있다. 일부 구현예들에서, 배출 채널들(420)의 최하부면은 컷아웃들(402)의 최하부면과 동일한 높이에 있을 수 있다. 일부 구현예들에서, 배출 채널들(420)은 방위각으로 약 4도 내지 약 8도, 예를 들어 약 6도의 각도로 서로로부터 이격될 수 있다. 배출 채널들(420)은 임의의 적합한 깊이 및/또는 길이로 컷팅될 수 있고, 배출 채널들(420) 간의 간격 및/또는 배출 채널들의 개수는 리세스된 포켓(212)으로부터의 가스들의 급속한 배기를 행하도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 배출 채널들(420)은 서셉터(400)의 내측 영역(204)을 완전히 관통하여 연장될 수 있다.
도 4c는 본 개시내용의 다른 구현예들에 따른 서셉터(400)를 도시한다. 일 구현예에서, 위에서 논의된 것과 같은 둘 이상의 상이한 형상의 컷아웃이 기울어진 표면(214) 내에 형성된다. 이러한 구현예의 일부 양태들에서, 제1 형상을 갖는 컷아웃들의 제1 그룹, 및 제1 형상과는 다른 제2 형상을 갖는 컷아웃들의 제2 그룹이 서셉터(400)의 둘레를 따라 교대로 배열될 수 있다. 각각의 그룹은 동일한 형상의 둘 이상의 컷아웃을 포함할 수 있다. 도 4c에 도시된 것과 같은 일례에서, 컷아웃들은 서셉터(400)의 둘레 주위에 교대로 배열된 아치 형상의 컷아웃들(430)의 제1 그룹 및 직사각형 형상의 컷아웃들(432)의 제2 그룹을 포함한다. 이러한 예에서, 2개의 아치 형상의 컷아웃(430)은 직사각형 형상의 컷아웃들(432) 사이에 개재되고, 여기서 직사각형 형상의 컷아웃들(432)은 배출 채널들(420)과 대체로 직선을 이룬다[즉, 서셉터의 둘레를 따라 배출 채널들(420)의 방사상 위치에 대응함]. 다양한 구현예들에서, 아치 형상의 컷아웃들은 약 2mm의 폭을 가질 수 있고, 2개의 아치 형상의 컷아웃은 서로로부터 방위각으로 2도 간격으로 분리될 수 있다.
도 4d는 본 개시내용의 다른 구현예에 따른 서셉터(400)를 도시한다. 이러한 구현예에서, 컷아웃들(436)은 모두 서셉터(400)의 둘레 주위에서 규칙적인 간격들로 배열된 직사각형 형상의 컷아웃들이다. 컷아웃들(436) 각각은 약 8mm의 폭을 가질 수 있다. 일부 양태들에서, 컷아웃들(436)은 배출 채널들(420)과 직선을 이룬다[즉, 서셉터의 둘레 주위를 따라 배출 채널들(420)의 방사상 위치에 대응함].
도 5a는 본 개시내용의 구현예들에 따라, 서셉터(106)(도 1)를 대신하여 사용될 수 있는 예시적인 서셉터(500)의 사시도를 도시한다. 서셉터(500)는 복수의 컷아웃(502), 예를 들어 약 2개 내지 약 20개의 컷아웃을 갖는다. 도 5a에 도시된 것과 같은 일 구현예에서, 서셉터(500)의 둘레 주위에서 제2 림(208) 내에 6개의 광폭 컷아웃(502)이 배열된다. 도 5b는 본 개시내용의 구현예들에 따른 도 5a에 도시된 서셉터(500)의 확대된 부분 상부 단면도를 도시한다. 도 5b에서 볼 수 있는 바와 같이, 제2 림(208)과 제1 림(206) 사이의 계면에서 단차(step)(503)가 형성된다. 단차(503)는 제1 림(206)의 최상부면(210)을 기울어진 표면(214)에 연결한다. 기판(도시되지 않음)이 처리 동안 미끄러져 나오는 것을 방지하기 위해, 단차(503)는 약 2mm 내지 약 3mm의 높이를 가질 수 있다. 기울어진 표면(214)은 단차(503)를 리세스된 부분(218)에 결합하고, 기판이 기울어진 표면(214)에 의해 지지될 때 기판을 위한 지지 표면을 제공한다. 컷아웃들(502)은 최하부면(506)을 포위하는 측벽(504)을 갖도록 형성된다. 컷아웃(502)의 최하부면(506)은 제1 림(206)의 최상부면과 평행 관계에 있다. 일부 구현예들에서, 서셉터(500)의 반경 방향을 따르는 측벽들(504)은 리세스된 부분(218)을 향해 두께가 점진적으로 감소된다. 다양한 구현예들에서, 측벽(504)은 약 0.55mm 내지 약 1.8mm의 두께에서 점진적으로 변화할 수 있다. 대안적으로, 각각의 컷아웃(502)은 서셉터(500)의 반경 방향을 따라 균일한 두께를 가질 수 있다.
도 5b에 도시된 것과 같은 일 구현예에서, 컷아웃들(502)(2개의 컷아웃만이 부분적으로 도시되어 있음) 각각은 단차(503) 부근에 2개의 둥근 코너 "C"를 갖는다. 일 구현예에서, 2개의 인접한 컷아웃(502) 사이에 개재된 기울어진 표면(214)은 제1 림(206)에 근접한 한 단부에서의 광폭 넥 부분(wide neck portion)(508), 광폭 넥 부분(508)에 대향하는 다른 단부에서의 팁 부분(tip portion)(510), 및 광폭 넥 부분(508)과 팁 부분(510)을 연결하는 협폭 부분(narrow portion)(512)을 갖는 T 형상 탭을 형성한다. 일부 구현예들에서, 탭들의 개수는 약 6개 내지 약 360개일 수 있다. 기울어진 표면(214) 또는 T 형상 탭은 약 0.55mm 내지 약 1.8mm 범위의 두께를 가질 수 있다. 일부 구현예들에서, T 형상 탭의 두께는 반경 방향을 따라 제1 림(206)으로부터 내측 영역(204)을 향하여 점진적으로 변경될 수 있다. 팁 부분(510)은 내측 영역(204)에 근접하고, 광폭 넥 부분(508)으로부터 동일 방향으로 연장된다. 광폭 넥 부분(508)은 팁 부분(510)보다 상대적으로 더 넓다. 팁 부분(510)은 협폭 부분(512)보다 상대적으로 더 넓다. 일 구현예에서, 기울어진 표면(214)의 협폭 부분(512)은 내측 영역(204)을 향해 2도의 하향 기울기를 가질 수 있고, 기판을 위한 지지 표면을 형성한다. 일부 구현예들에서, 광폭 넥 부분(508)은 가장 큰 두께를 갖는 2개의 인접 컷아웃의 코너들로부터 측정할 때, 약 1.6mm 내지 약 2.2mm 폭일 수 있다. 팁 부분은 가장 작은 두께를 갖는 2개의 인접 컷아웃의 측벽들로부터 측정할 때, 약 1.2mm 내지 약 1.6mm 폭일 수 있다. 일 구현예에서, 컷아웃(502)의 코너들 "C"에서의 측벽은 약 0.75mm 내지 약 1.5mm 두께이다. 광폭 넥 부분(508)은 약 1.99mm 폭이고, 팁 부분(510)은 약 1.42mm 폭이다.
T 형상 탭을 형성하는 기울어진 표면(214)이 도시되어 있지만, 아치 형상, 직사각형 형상, 정사각형 형상, 둥근 형상, V 형상, U 형상 또는 C 형상 탭들, 및 그들의 변형들, 또는 상술한 것을 길게 늘인 형상, 또는 그들의 조합과 같은 임의의 형상이 예상된다. 기울어진 표면(214)은 본 명세서에 설명된 형상들 중 임의의 것을 갖는 복수의 탭을 가질 수 있거나, 기울어진 표면(214)은 본 명세서에 설명된 형상들 중 임의의 것을 갖는 복수의 탭의 형태일 수 있다.
도 6a는 본 개시내용의 다른 구현예에 따라, 서셉터(106)(도 1)를 대신하여 사용될 수 있는 서셉터(600)의 사시도를 도시한다. 서셉터(600)는 제2 림(208) 내에 형성된 복수의 컷아웃(602)을 갖는다. 일 양태에서, 서셉터(600)의 둘레 주위에서 제2 림(208) 내에 배열된 180개의 컷아웃(602)이 존재한다. 도 6b는 본 개시내용의 구현예들에 따른 도 6a에 도시된 서셉터(600)의 확대된 부분 상부 단면도를 도시한다. 기울어진 표면(614) 내에 형성된 컷아웃들(602)은 서셉터(600)의 반경 방향을 따라 연장되는 길게 늘인 컷아웃들이다. 컷아웃들은 탭(620)에 의해 서로로부터 분리된다. 그러므로, 탭들(620)은 기울어진 표면(614) 내에 형성되고, 서셉터(600)의 둘레 주위에서 규칙적인 간격으로 서로로부터 이격될 수 있다. 컷아웃들(602)은 서로로부터 방위각으로 약 2도의 각도로 이격된다. 더 많거나 더 적은 개수의 컷아웃들이 예상된다. 12개의 컷아웃이 적응되는 일부 구현예들에서, 컷아웃들은 서로로부터 방위각으로 약 30도의 각도로 이격될 수 있다. 24개의 컷아웃이 적응되는 일부 구현예들에서, 컷아웃들은 서로로부터 방위각으로 약 15도의 각도로 이격될 수 있다. 컷아웃들 및/또는 탭들은 아치 형상, 직사각형 형상, 정사각형 형상, 둥근 형상, V 형상 또는 그들의 변형들과 같은 임의의 적합한 형상을 가질 수 있다.
일 구현예에서, 기울어진 표면(614)은 내측 영역(204)을 향해 2도의 하향 기울기를 가질 수 있고, 기판을 위한 지지 표면을 형성한다. 일부 구현예들에서, 2개의 인접한 컷아웃(602) 사이의 공간(616)의 폭은 약 2mm 내지 약 4mm, 예를 들어 약 3mm이다. 도 5a 및 도 5b의 구현예들과 마찬가지로, 서셉터(600)의 반경 방향을 따른 측벽들(604)은 리세스된 부분(218)을 향해 두께가 점진적으로 감소된다. 다양한 구현예들에서, 측벽(604)은 약 0.55mm 내지 약 1.8mm의 두께에서 점진적으로 변화할 수 있다. 일 구현예에서, 컷아웃(602)의 코너들 "C"에서의 측벽은 약 0.75mm 내지 약 1.5mm 두께이다. 대안적으로, 각각의 컷아웃(602)은 서셉터(600)의 반경 방향을 따라 균일한 두께를 가질 수 있다.
도 7a - 도 7d는 본 개시내용의 구현예들에 따른 기울어진 표면의 상이한 기울기들에서 테스트되는 코드 길이(chord length)(기판을 가로지르는 최대 거리)의 함수로서의 기판 온도(℃)를 도시하는 그래프들이다. 그래프들은 기판 에지들에서의 방위각 온도 프로파일을 표현한다. 도 7a는 기판의 중심으로부터 143mm에서 측정된 방위각 온도 프로파일을 보여준다. 도 7b는 기판의 중심으로부터 145mm에서 측정된 방위각 온도 프로파일을 보여준다. 도 7c는 기판의 중심으로부터 147mm에서 측정된 방위각 온도 프로파일을 보여준다. 도 7d는 기판의 중심으로부터 149mm에서 측정된 방위각 온도 프로파일을 표현한다. 도 7a - 도 7d의 곡선 "F"는 본 개시내용의 도 4c에 관련된 구현예들을 사용하여 획득된다. 볼 수 있는 바와 같이, 모든 테스트에서의 곡선 "F"는 기울어진 표면들이 더 큰 기울기 각도들을 갖도록 적응시킴으로써 획득된 다른 곡선들에 비해, 훨씬 더 평평한 방위각 온도 프로파일을 보여준다. 본 개시내용의 구현예들은 기판의 중심으로부터 측정하여 149mm에서조차도 더 낮은 방위각 불균일성을 제공할 수 있는 것으로 입증되었다.
도 8a 및 도 8b는 본 개시내용의 구현예들에 따른 2개의 상이한 서셉터 설계로 테스트되는 기판의 반경(mm)의 함수로서의 기판 온도(℃)을 도시하는 그래프들이다. 곡선 "A"는, 서셉터의 내측 림을 향해 6도 하향 기울기로 기울어진 기판 지지 표면을 갖는, 도 3a 및 도 3b에 대하여 위에서 논의된 것과 같은 평평한 서셉터 설계가 기판의 뒷면과 내측 림의 최상부면 사이의 0.15mm 갭, 및 리세스된 부분의 최상부면과 기판의 뒷면 사이의 0.3mm 갭을 갖도록 적응시킨 서셉터에서 측정된 기판 온도 프로파일을 표현한다. 곡선 "B"는, 서셉터의 내측 림을 향해 6도 하향 기울기로 기울어진 기판 지지 표면을 갖는, 도 3c에 대하여 위에서 논의된 것과 같은 파상 서셉터 설계가 내측 림의 중심을 둘러싸는 동심 환형 리지들을 갖도록 적응시킨 서셉터에서 측정된 기판 온도 프로파일을 표현한다. 볼 수 있는 바와 같이, 서셉터의 중심으로부터 140mm 주위에 온도 프로파일 밸리(temperature profile valley)가 존재하고, 곡선들 "A" 및 "B" 둘 다는 기판 온도 프로파일이 비교적 더 평평함을 보여준다.
도 9a 및 도 9b는 본 개시내용의 구현예들에 따른 3개의 상이한 서셉터 설계로 테스트되는 기판의 반경(mm)의 함수로서의 기판 온도(℃)를 도시하는 그래프들이다. 곡선 "A"는 도 3a 및 도 3b에 대하여 위에서 논의된 것과 같은 평평한 서셉터 설계를 적응시킨 서셉터에서 측정된 기판 온도 프로파일을 표현한다. 곡선 "B"는 도 3c에 대하여 위에서 논의된 것과 같은 파상 서셉터 설계를 적응시킨 서셉터에서 측정된 기판 온도 프로파일을 표현한다. 곡선 "C"는 환형 리지들, 리세스된 부분, 및 컷아웃들을 갖지 않는 종래의 서셉터 설계를 적응시킨 서셉터에서 측정된 기판 온도 프로파일을 표현한다. 볼 수 있는 바와 같이, 곡선들 "A" 및 "B"는 본 개시내용의 구현예들에 따른 파상 및 평평한 서셉터 설계들에 대한 기판 온도 편차가 곡선 "C"에 비교하여 단지 약 5도임을 보여준다.
본 명세서에 설명되는 서셉터 구현예들은 에피택시와 같은 열 프로세스들 동안 기판들의 더 균일한 온도 제어를 허용한다. 서셉터에 접촉하는 기판의 표면적을 감소시킴으로써 온도 제어가 개선되고, 이는 서셉터 및 기판으로부터 전달되는 전도 열의 양, 및 에지 열 피크를 감소시킨다. 서셉터와 기판 사이의 전도 열 전달은, 서셉터와 기판 사이의 열 전달의 주된 소스인 복사 열 전달보다 제어하기가 더 어렵다. 서셉터에 접촉하는 기판의 표면적을 감소시키면, 더 높은 비율의 열 전달이 복사 열이 되는 것을 허용되고, 이것은 기판 상에서의 개선된 퇴적 및 개선된 온도 제어를 야기한다. 개시된 구현예들은 서셉터와 기판 사이의 접촉 표면적을 감소시키기 위해, 기판이 접촉하는 서셉터의 기울어진 표면 내의 컷아웃들과 같이, 서셉터의 둘레 주위에 컷아웃들을 제공함으로써 기판의 에지 부근의 전도 열 전달을 감소시킨다. 개시되는 구현예들은 또한 서셉터의 둘레 주위에서 서셉터의 내측 림 내에 규칙적인 간격들로 배출 채널들을 포함함으로써 가스 유동을 돕거나 가스들을 배기한다. 컷아웃들 및 배출 채널들의 조합은 처리 동안 기판의 중심과 에지 부근에서의 상당한 양의 전도 열 전달의 가능성을 방지한다.
상술한 구현예들은 반도체 "웨이퍼들" 상에서 사용될 원형 기하형상들(예를 들어, 내측 접시, 제1 림, 환형 리지 등)을 사용하여 설명되었지만, 개시된 구현예들은 상이한 기하형상들을 추종하도록 적응될 수 있다.
상술한 것은 본 개시내용의 구현예들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 다른 구현예들 및 추가의 구현예들은 그것의 기본 범위로부터 벗어나지 않고서 만들어질 수 있으며, 그것의 범위는 이하의 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (15)

  1. 서셉터로서,
    내측 영역을 둘러싸고 내측 영역에 결합되는 제1 림(rim) - 상기 내측 영역은 상기 제1 림의 최상부면보다 낮은 최상부면을 가짐 -;
    상기 내측 영역과 상기 제1 림 사이에 배치되는 제2 림 - 상기 제2 림은 내부에 형성된 복수의 컷아웃을 갖는 기울어진 지지 표면(angled support surface)을 포함하고, 상기 기울어진 지지 표면은 상기 내측 영역의 상기 최상부면에 대해 일정한 각도로 경사지고 상기 제1 림의 상기 최상부면에 평행하지 않으며, 상기 복수의 컷아웃은 상기 서셉터의 반경 방향을 따라 연장됨 -;
    상기 기울어진 지지 표면과 상기 내측 영역의 외측 에지 사이에 배치된 리세스된 부분 - 상기 리세스된 부분의 최상부면은 상기 내측 영역의 상기 최상부면보다 낮은 높이에 있음; 및
    상기 내측 영역의 상기 최상부면 내에 형성된 복수의 배출 채널(venting channels) - 상기 배출 채널들은 상기 내측 영역의 외측 에지로부터 상기 내측 영역의 내측 에지를 향해 방사상으로 연장되고, 상기 컷아웃들은 상기 배출 채널들과 직선을 이룸 -
    을 포함하는 서셉터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기울어진 지지 표면은 상기 제1 림의 내측 에지로부터 상기 내측 영역을 향해 안쪽으로 방사상으로 연장되는, 서셉터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 기울어진 지지 표면은 상기 내측 영역의 상기 최상부면에 대해 6도 내지 15도 경사지는, 서셉터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 내측 영역의 상기 최상부면으로부터 연장되는 하나 이상의 범프
    를 더 포함하는 서셉터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 컷아웃들의 개수는 6개 내지 360개인, 서셉터.
  6. 제1항에 있어서,
    각각의 컷아웃은 아치 형상, 직사각형 형상, 정사각형 형상, 둥근 형상, V 형상, U 형상, 또는 C 형상인, 서셉터.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 컷아웃들은 상기 서셉터의 둘레 주위에 교대로 배열된 아치 형상 및 직사각형 형상 컷아웃들인, 서셉터.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 배출 채널들 및 상기 컷아웃들은 상기 서셉터의 둘레 주위에서 규칙적인 간격들로 배열되는, 서셉터.
  9. 제1항에 있어서, 상기 배출 채널들은 서로로부터 방위각으로 4도 내지 8도의 각도로 이격되는, 서셉터.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 배출 채널들은 상기 컷아웃들의 최하부면과 동일한 높이에 있는 최하부면을 갖는, 서셉터.
  11. 서셉터로서,
    내측 영역을 둘러싸고 내측 영역에 결합되는 제1 림 - 상기 내측 영역은 상기 제1 림의 최상부면보다 낮은 최상부면을 가짐 -;
    상기 내측 영역과 상기 제1 림 사이에 배치되는 제2 림 - 상기 제2 림은 내부에 형성된 복수의 탭(tabs)을 갖는 기울어진 지지 표면을 포함하고, 상기 기울어진 지지 표면은 상기 내측 영역의 상기 최상부면에 대해 일정한 각도로 6도 내지 15도로 경사지고 상기 제1 림의 상기 최상부면에 평행하지 않음 - ;
    상기 기울어진 지지 표면과 상기 내측 영역의 외측 에지 사이에 배치된 리세스된 부분 - 상기 리세스된 부분의 최상부면은 상기 내측 영역의 상기 최상부면보다 낮은 높이에 있음 -; 및
    상기 내측 영역의 상기 최상부면 내에 형성된 복수의 배출 채널 - 상기 배출 채널들은 상기 내측 영역의 외측 에지로부터 상기 내측 영역의 내측 에지를 향해 방사상으로 연장되고, 상기 탭들은 상기 배출 채널들과 직선을 이루며, 상기 배출 채널들은 서로로부터 방위각으로 4도 내지 8도의 각도로 이격됨 -
    을 포함하는, 서셉터.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 탭들의 개수는 6 내지 360개인, 서셉터.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 기울어진 지지 표면은 상기 서셉터의 반경을 따라 점진적으로 변화하는 두께를 갖는, 서셉터.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 탭은 아치 형상이고, 상기 서셉터의 반경 방향을 따라 연장되는, 서셉터.
  15. 서셉터로서,
    내측 영역을 둘러싸고 내측 영역에 결합되는 제1 림 - 상기 내측 영역은 상기 제1 림의 최상부면보다 낮은 최상부면을 가짐 -; 및
    상기 내측 영역과 상기 제1 림 사이에 배치된 제2 림 - 상기 제2 림은 내부에 형성된 복수의 탭을 갖는 기울어진 기판 지지 표면을 포함하고, 상기 기울어진 기판 지지 표면은 상기 내측 영역의 상기 최상부면에 대해 6 내지 15도의 일정한 각도로 경사지고 상기 제1 림의 상기 최상부면에 평행하지 않으며, 상기 복수의 탭은 상기 서셉터의 반경 방향을 따라 연장되고, 상기 탭들은 서로로부터 방위각으로 2도 내지 15도의 각도로 이격됨 - ;
    상기 기울어진 기판 지지 표면과 상기 내측 영역의 외측 에지 사이에 배치된 리세스된 부분 - 상기 리세스된 부분의 최상부면은 상기 내측 영역의 상기 최상부면보다 낮은 높이에 있음 -; 및
    상기 내측 영역의 상기 최상부면 내에 형성된 복수의 배출 채널 - 상기 배출 채널들은 상기 내측 영역의 외측 에지로부터 상기 내측 영역의 내측 에지를 향해 방사상으로 연장되고, 상기 탭들은 상기 배출 채널들과 직선을 이루며, 상기 배출 채널들은 서로로부터 방위각으로 4도 내지 8도의 각도로 이격됨 -
    을 포함하는, 서셉터.
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