KR102509205B1 - 에피택셜 웨이퍼 제조 장치 - Google Patents

에피택셜 웨이퍼 제조 장치 Download PDF

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Abstract

실시예에 따른 에피택셜 웨이퍼 제조장치는 챔버; 상기 챔버와 결합하는 리드; 상기 리드의 저면에 배치되고 관통홀을 포함하는 실링; 상기 챔버 내에 배치되며 웨이퍼가 배치되는 메인 디스크; 상기 관통홀에 삽입되는 가스 분사기; 및 상기 가스 분사기와 상기 실링 사이에 배치되는 실링 홀더;를 포함하고, 상기 실링은, 상기 메인 디스크와 마주보는 제1 면; 및 상기 리드와 마주보는 제2 면;을 포함하고, 상기 제1 면 및 상기 제2 면은 상기 실링 홀더가 위치하는 홈을 포함하는 에피택셜 웨이퍼 제조장치를 개시한다.

Description

에피택셜 웨이퍼 제조 장치{Apparatus for manufacturing epitaxial wafer}
실시예는 에피택셜 웨이퍼 제조 장치에 관한 것이다.
일반적으로 기판 또는 웨이퍼(wafer)상에 다양한 박막을 형성하는 기술 중에 화학 기상 증착 방법(Chemical Vapor Deposition; CVD)이 많이 사용되고 있다. 화학 기상 증착 방법은 화학 반응을 수반하는 증착 기술로, 소스 물질의 화학 반응을 이용하여 웨이퍼 표면상에 반도체 박막이나 절연막 등을 형성한다.
이러한 화학 기상 증착 방법 및 증착 장치는 최근 반도체 소자의 미세화와 고효율, 고출력 LED 개발 등으로 박막 형성 기술 중 중요한 기술로 주목 받고 있다. 현재 웨이퍼 상에 규소 막, 산화물 막, 질화규소 막 또는 산질화규소 막, 텅스텐 막 등과 같은 다양한 박막들을 증착하기 위해 이용되고 있다.
기판 또는 웨이퍼 상에 탄화규소 박막을 증착하기 위해서는, 웨이퍼와 반응할 수 있는 반응 가스가 투입되어야 한다. 일례로, 표준전구체인 실란(SiH4), 에틸렌(C2H4) 또는, 메틸트리클로로실레인(methyltrichlorosilane;MTS)과 같은 원료를 투입하고, 원료를 가열하여 CH3, SiClx 등의 중간 화합물을 생성한 후, 이러한 중간 화합물이 증착부에 투입되어 서셉터 내에 위치하는 웨이퍼와 반응하여 탄화규소 에피층을 증착할 수 있다.
그러나, 일반적으로 웨이퍼분만 아니라 에피택셜 웨이퍼 제조 장치의 챔버 내의 실링에도 질화규소가 기생 성장하는 문제가 존재한다. 그리고 기생 성장한 질화규소가 웨이퍼 상에 떨어지는 문제가 존재하여, 실링 교체가 빈번히 요구되는 한계가 존재한다.
실시예는 실링의 수명을 연장하는 에피택셜 웨이퍼 제조 장치를 제공한다.
실시예에서 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되는 것은 아니며, 아래에서 설명하는 과제의 해결수단이나 실시 형태로부터 파악될 수 있는 목적이나 효과도 포함된다고 할 것이다.
실시예에 따른 에피택셜 웨이퍼 제조장치는 챔버; 상기 챔버와 결합하는 리드; 상기 리드의 저면에 배치되고 관통홀을 포함하는 실링; 상기 챔버 내에 배치되며 웨이퍼가 배치되는 메인 디스크; 상기 관통홀에 삽입되는 가스 분사기; 및 상기 가스 분사기와 상기 실링 사이에 배치되는 실링 홀더;를 포함하고, 상기 실링은, 상기 메인 디스크와 마주보는 제1 면; 및 상기 리드와 마주보는 제2 면;을 포함하고, 상기 제1 면 및 상기 제2 면은 상기 실링 홀더가 위치하는 홈을 포함한다.
상기 제1 몇 상기 제2 면 중 적어도 하나는 상기 실링 홀더의 저면과 동일 면을 이룰 수 있다.
상기 실링은 상기 중심축을 향해 폭이 작아질 수 있다.
상기 중심축을 기준으로 상기 실링의 지름은 상기 실링 홀더의 지름보다 클 수 있다.
상기 제1 면 및 상기 제2 면 중 적어도 하나 상에 위치하는 커버층;을 더 포함하고, 상기 커버층의 저면은 상기 실링 홀더의 저면과 동일 면을 이룰 수 있다.
상기 제1 몇 상기 제2 면 중 적어도 하나는 상기 커버층의 저면과 동일 면을 이룰 수 있다.
실시예에 따르면, 사용 수명이 개선된 실링을 구현할 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 에피택셜 웨이퍼 제조 장치의 구성도이고,
도 2는 도 1에서 A부분의 확대도이고,
도 3은 도 2에서 AA'의 단면도이고,
도 4는 일 실시예에 따른 실링과 실링 홀더의 단면도이고,
도 5는 도 2의 변형예이고,
도 6은 도 5에서 BB'의 단면도이고,
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 에피택셜 웨이퍼 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 에피택셜 웨이퍼 제조 장치의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 에피택셜 웨이퍼 제조 장치(100)는 공정 챔버(110), 리드(120), 실링(130), 가스 분사기(140), 메인 디스크(150) 및 가열 부재(160)를 포함할 수 있다.
공정 챔버(110)는 에피택셜 층의 증착 공정이 이루어지는 내부 공간(110a)을 가질 수 있다. 공정 챔버(110)는 웨이퍼의 진입 및 배출을 위하여 상부에 개방된 개구를 포함할 수 있다. 공정 챔버(110)의 개구는 리드(120)에 의하여 밀폐될 수 있다.
일반적으로, 공정 챔버(110) 내의 공정은 고온에서 이루어지기 때문에, 공정 챔버(110)는 고온에서 견딜 수 있는 다양한 소재 및 다양한 형상을 포함할 수 있다.
공정 챔버(110)는 공정이 끝난 이후의 공정 가스를 외부로 배출하는 가스 배출구(111)를 포함할 수 있다. 가스 배출구(111)는 공정 챔버(110)의 내부로부터 측면 또는 바닥면을 관통하여 공정 챔버(110)의 외부로 연장될 수 있다. 도 1에서는 가스 배출구(111)가 공정 챔버(110)의 일측면 및 타측면에 배치되도록 도시되었으나, 이것으로 본 발명의 가스 배출구(111)를 한정하는 것은 아니다.
공정 챔버(110)는 내부 압력을 조절하기 위한 압력 조절부(112)를 더 포함할 수 있다. 압력 조절부(112)는 공정 챔버(110)의 내부를 진공 상태로 만들 수 있다. 압력 조절부(112)는 진공 펌프, 압력 센서, 다수의 밸브 등을 포함할 수 있다.
리드(120)는 공정 챔버(110)와 결합될 수 있다. 리드(120)는 공정 챔버(110)의 개구를 밀폐할 수 있다. 리드(120)는 공정 챔버(110) 내에 웨이퍼가 진입 및 배출될 때에는 개방될 수 있다. 리드(120)는 증착 공정이 이루어지는 도중에는 공정 챔버(110)의 개구에 완전히 밀착되어 공정 가스가 외부로 유출되지 않도록 할 수 있다.
실링(ceiling)(130)은 리드(120)의 저면에 배치될 수 있다. 구체적으로, 실링(130)은 공정 챔버(110)의 내부 공간(110a)을 향하는 리드(120)의 내면을 보호할 수 있다. 또한, 실링(130)은 공정 도중 공정 챔버(110) 내부의 온도 상승과 함께 온도가 상승할 수 있다. 실링(130)의 온도 상승으로 인하여 공정 챔버(110) 내의 공정 가스가 보다 원활하게 이동할 수 있다.
실링(130)은 고온에 대한 내구성이 좋은 재료를 사용하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 실링(130)은 실리콘 카바이드(SiC, 탄화 규소)를 포함할 수 있다. 실링(130)이 탄화규소로 이루어질 경우, 실링의 교체 주기가 감소하여 에피택셜 제조 장치의 유지보수 비용이 절약될 수 있다. 즉, 일반적으로는 흑연(Graphite)에 탄화탄탈(TaC)을 코팅하여 실링을 형성하였는데, 고온 환경에 노출되면 탄화탄탈이 흑연에서 쉽게 박리되는 단점이 있었다. 그러나, 본 발명에서는 실링(130)의 재료로써 고온에 보다 적합한 실리콘 카바이드를 사용할 수 있다. 따라서, 표면(코팅층)이 박리되는 현상을 제거하고, 실링의 내구성 향상 및 수명 연장이 가능하다.
실링(130)은 내부 공간(110a), 즉 메인 디스크(150)를 향하여 배치되는 제1 면(130a)과 리드(120)를 향하여 배치되는 제2 면(130b)을 포함할 수 있다. 이 때, 제1 면(130a)은 요철부를 포함할 수 있다. 한편, 실링(130)은 흑연(graphite)을 더 포함할 수도 있다. 실링(130)의 상세한 구성에 대해서는 후술하도록 한다.
가스 분사기(140)는 공정 챔버(110) 내부로 다양한 공정 가스를 분사할 수 있다. 특히, 가스 분사기(140)는 노즐(142)을 포함할 수 있다. 그리고 가스 분사기(140)는 노즐(142)을 통해 웨이퍼와 반응하여 원하는 에피층을 성장시키기 위한 공정 가스를 공급할 수 있다. 노즐(142)은 중심축(C)과 수직한 방향으로 가스분사기(140)에 형성된 홈일 수 있다.
가스 분사기(140)는 리드(120) 및 실링(130)을 관통하도록 배치될 수 있다. 가스 분사기(140)는 일측이 공정 챔버(110) 외부에 배치된 가스 공급부(141)와 연결될 수 있다. 가스 분사기(140)의 타측은 일측으로부터 연장되어 공정 챔버(110)의 내부 공간(110a)에 배치될 수 있다.
가스 분사기(140)는 가스 공급부(141)로부터 공정 가스를 공급받을 수 있다. 가스 공급부(141)는 공정 가스가 저장된 용기, 유량 센서, 유량 제어 밸브 등을 포함할 수 있다. 공정 가스는 에피택셜 성장의 소스가 되는 성장 가스와, 성장 과정에서 도핑을 수행하기 위한 도핑 가스를 포함할 수 있다.
도핑 가스는 에피택셜 성장에 의해 적층될 에피택셜 층에 실제 도핑이 이루어지는 원소에 상응하는 소스 가스와, 그 소스 가스를 희석 또는 이동시키는데 사용되는 희석 가스(캐리어 가스)를 포함할 수 있다.
웨이퍼가 실리콘 카바이드 계열의 웨이퍼(4H-SiC 웨이퍼)인 경우, 에피택셜 성장을 위한 성장 가스로는 웨이퍼와 격자 상수 일치가 가능한 물질로서 SiH4+C3H8+H2, MTS(CH3SiCl3), TCS(SiHCl3), SixCx 등과 같이 탄소 및 규소를 포함하는 물질이 이용될 수 있다.
이 때, 웨이퍼 상에 적층될 에피택셜층을 N 타입으로 도핑시키고자 하는 경우, 소스 가스로는 질소 가스(N2)등의 5족 원소의 물질이 이용될 수 있다.
그러나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니고, 웨이퍼는 최종 제작하고자 하는 소자, 제품에 따라 이와 상이할 수 있다. 또한, 반응 소스는 에피택셜층의 피적층 대상인 웨이퍼의 재질 및 종류에 따라서 상이해질 수도 있다.
또한, 실제 도핑에 관여할 소스 가스 또한 도핑될 타입(N 타입 또는 P 타입)에 따라 상이해질 수 있다. 예시적으로 실리콘 카바이드 계열의 웨이퍼에 질소 가스를 소스 가스로 하여 에피택셜 도핑 성장을 시킬 수 있다. 이때, 희석 가스(캐리어 가스)로는 수소 가스(H2)가 사용될 수 있으나 반드시 이에 한정하지 않는다.
공정 가스는 에피택셜 층을 식각하기 위한 반응 가스, 공정 챔버(110) 내에서 플라즈마를 점화시키기 위한 플라즈마 점화용 가스, 공정 챔버(110) 내부의 압력 조절 및 퍼지 기능을 수행하는 불활성 가스 등을 더 포함할 수도 있다.
메인 디스크(150)는 공정 챔버(110)의 내부 공간(110a)에 배치될 수 있다. 메인 디스크(150)는 가스 분사기(140)와 마주보도록 배치될 수 있다. 메인 디스크(150)는 상면에 웨이퍼가 배치되는 복수의 안착부(151)를 포함할 수 있다. 특히, 안착부(151)는 메인 디스크(150) 중 가스 분사기(140)와 마주보는 면에 배치될 수 있다. 도면에서는 안착부(151)가 메인 디스크(150)의 일측 및 타측에 각각 하나씩 배치된 것으로 도시하였으나, 이것으로 본 발명을 한정하지는 않는다.
증착 공정이 진행되면, 일정 반응 온도 환경에서 안착부(151)에 배치된 웨이퍼 상에 웨이퍼와 공정 가스의 화학적인 기상 반응에 의해 에피택셜 층이 증착될 수 있다.
메인 디스크(150)의 저면에는 스핀들(152)이 연결될 수 있다. 스핀들(152)은 메인 디스크(150)의 중앙부를 지지할 수 있다. 스핀들(152)은 메인 디스크(150)의 저면으로부터 공정 챔버(110)의 하면을 관통하여 외부로 연장될 수 있다. 스핀들(152)은 외부 구동부와 연결되어 회전되거나 상하부로 이동할 수 있다. 즉, 메인 디스크(150)는 스핀들(152)과 연결되어 회전축을 기준으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전될 수 있다. 여기서, 회전축은 스핀들(152), 메인 디스크(150) 및 실링(130)의 중심축(C)과 동일할 수 있다. 그리고 중심축(C)은 원형 실링(130)의 중심에서 관통홀의 형성 방향으로 이루어진 축이며, 이하 중심축(C)으로 설명한다.
또한, 메인 디스크(150)는 스핀들(152)과 연결되어 상부 또는 하부로 이동할 수 있다.
가열 부재(160)는 메인 디스크(150)의 하부에 배치될 수 있다. 가열 부재(160)는 메인 디스크(150)를 가열할 수 있다. 특히, 가열 부재(160)는 안착부(151)와 인접한 영역에 배치될 수 있다. 즉, 가열 부재(160)는 안착부(151)에 배치되는 웨이퍼를 가열시킬 수 있다. 가열 부재(160)는 웨이퍼를 반응 온도로 가열함으로써 웨이퍼 상에 에피택셜 층의 증착 공정 또는 식각 공정이 용이하게 이루어지도록 할 수 있다.
가열 부재(160)는 복수개로 구비될 수 있다. 가열 부재(160)는 전기 히터, 고주파유도, 적외선 방사 및 레이저 등 다양한 방법을 통해 열을 발산할 수 있다.
도 2는 도 1에서 A부분의 확대도이고, 도 3은 도 2에서 AA'의 단면도이고, 도 4는 일 실시예에 따른 실링과 실링 홀더의 단면도이다.
도 2를 참조하면, 실링(130)은 리드(120)와 이격 배치될 수 있다. 실링(130)은 원형일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 실링(130)은 관통홀을 포함할 수 있다. 관통홀은 실링(130)의 중심축(C)에 위치할 수 있다.
가스공급부(141)와 연결된 가스 분사기(140)는 관통홀을 관통할 수 있다. 그리고 가스 분사기(140)의 노즐(142)은 실링(130)과 메인 디스크(150) 사이에 위치할 수 있다.
가스 분사기(140)는 실링(130)의 관통홀을 관통할 수 있다. 그리고 가스 분사기(140)는 관통홀을 통해 실링(130)과 결합할 수 있다. 가스 분사기(140)는 실링(130)과 결합하기 위해 실링(130)의 관통홀의 내면과 가스 분사기(140)의 외면 사이에 실링 홀더(131)가 배치될 수 있다. 실링 홀더(131)는 실링(130)의 관통홀의 내면과 가스 분사기(140)의 외면 사이의 두께를 가질 수 있다. 여기서, 두께는 중심축(C)을 기준으로 수직한 방향으로 길이일 수 있다.
실링(130)은 중심축(C) 방향으로 실링(130) 내측으로 형성된 홈을 포함할 수 있다. 홈은 실링(130)의 제1 면(130a)에서 형성될 수 있다. 홈은 실링(130)의 제1 면(130a)에서 중심축(C) 방향으로 실링(130)의 내측에 위치할 수 있다. 또한, 홈은 실링(130)의 제2 면(130b)에서 형성될 수 있다. 홈은 실링(130)의 제2 면(130b)에서 중심축(C) 방향으로 실링(130)의 내측에 위치할 수 있다.
이에, 실링(130)은 중심축(C) 방향으로 길이(폭)가 실링(130)의 외주연에서 실링(130)의 내주연을 향해 감소할 수 있다. 예컨대, 실링(130)의 폭이 실링(130)의 관통홀에서 감소할 수 있다. 여기서, 폭은 중심축(C) 방향으로 길이일 수 있다.
실링(130)은 가스 분사기(140)의 노즐(142)을 통해 배출되는 가스에 의해 실링(130)의 제1 면(130a)에 성장된 기생막(P)이 위치할 수 있다. 기생막(P)은 제1 면(130a)의 일부 영역에 위치할 수 있다. 기생막(P)은 도 1에서 메인 디스크(150)의 안착부(151)에 배치되는 웨이퍼 상에 떨어질 수 있다. 이에, 제1 면(130a)에서 기생막(P)의 성장 정도에 따라 실링(130)을 교체할 필요성이 있다.
실시예에 따른 실링(130)은 제1 면(130a) 및 제2 면(130b)에 홈을 포함하여, 실링(130)의 제1 면(130a)에 기생막(P)이 위치하더라도 실링(130)을 뒤집을 수 있다. 이에, 제2 면(130b)이 메인 디스크(150)와 마주보게 위치할 수 있다. 그리고 제2 면(130b)은 기생막(P)이 성장되지 않아 기생막(P)의 입자가 떨어지는 것을 차단한체로 에피택셜 성장을 진행할 수 있다. 뿐만 아니라, 실링(130)의 세정 진행이 불요하고, 실링(130)의 사용 수명도 연장할 수 있다.
또한, 앞서 설명한 바와 같이 기생막(P)은 실링(130)의 제1 면(130a)에 위치할 수 있다. 마찬가지로, 기생막(P)은 실링(130)의 제2 면(130b)에 위치할 수도 있다. 그리고 기생막(P)은 제1 면(130a)의 일부 영역에 위치할 수 있다. 기생막(P)이 중심축(C)으로부터 형성된 길이(T1)가 300mm 내지 500mm일 수 있다. 또한, 제1 면(130a)에서 기생막(P)이 형성되지 않은 부분의 길이(T2)는 120mm 내지 340mm일 수 있다. 그리고, 실링(130)의 중심축(C)으로부터 외주연까지의 길이(T3)는 600mm 내지 640mm일 수 있다.
기생막(P)이 중심축(C)으로부터 형성된 길이(T1)와 실링(130)의 중심축(C)으로부터 외주연까지의 길이(T3)의 길이 비는 1:1.2 내지 1:2.2일 수 있다.기생막(P)이 중심축(C)으로부터 형성된 길이(T1)와 실링(130)의 중심축(C)으로부터 외주연까지의 길이(T3)의 길이 비가 1:1.2보다 작은 경우에, 기생막(P)이 실링(130)의 제1 면(130a)에 83% 이상 차지하여 기생막(P)이 가열 부재(160)로부터 발생한 열을 흡수하거나 실링(130)으로 열이 절달되지 못하게 하여 챔버(110) 내 열 조절이 어려운 한계가 존재한다.
기생막(P)이 중심축(C)으로부터 형성된 길이(T1)와 실링(130)의 중심축(C)으로부터 외주연까지의 길이(T3)의 길이 비가 1:2.2보다 큰 경우에, 제조비용이 커지고, 실링의 부피 증가로 인한 조립 공정이 어려운 한계가 존재한다.
도 3을 참조하면, 실링(130)은 원형의 형상으로 이루어질 수 있다. 그리고 실링(130)의 내부에 실링 홀더(131)가 배치될 수 있다. 실링 홀더(131) 또한, 원형일 수 있으며, 내부에 관통홀을 포함할 수 있다. 그리고 실링 홀더(131)의 관통홀로 가스 분사기(140)가 삽입될 수 있다. 이로써, 실링(130)의 관통홀로 실링 홀더(131)과 가스 분사기(141)가 모두 삽입될 수 있다. 실링 홀더(131)은 가스분사기(140)와 결합하기 위해 실링 홀더(131)의 내주연은 나사형상일 수 있다.
도 4를 참조하면, 실링 홀더(131)의 중심축(C) 방향으로 최소 폭(W1)이 1mm 내지 2mm일 수 있다. 그리고 실링(130)의 제1 면 및 제2 면에 형성된 홈의 폭(W2, W3)은 실링 홀더(131)의 중심축(C) 방향으로 최소폭과 동일한 길이일 수 있다. 예컨대, 실링(130)의 제1 면에 형성된 홈의 폭(W2)은 1mm 내지 2mm일 수 있다. 또한, 실링(130)의 제2 면에 형성된 홈의 폭(W3)은 1mm 내지 2mm일 수 있다. 또한, 실링(130)의 중심축(C) 방향으로 전체 길이인 전체 폭(W4)은 12mm 내지 16mm일 수 있다.
그리고 실링(130)의 중심축(C) 방향으로 전체 길이인 전체 폭(W4)과 실링 홀더(131)의 중심축(C) 방향으로 최소 폭(W1)의 폭의 비는 1:6 내지 1:16일 수 있다.
실링(130)의 중심축(C) 방향으로 전체 길이인 전체 폭(W4)과 실링 홀더(131)의 중심축(C) 방향으로 최소 폭(W1)의 폭의 비가 1:6보다 작은 경우에, 실링 홀더(131)가 가스 분사기(140)와 실링(130) 사이에서 결합력이 저감하는 한계가 존재한다.또한, 실링(130)의 중심축(C) 방향으로 전체 길이인 전체 폭(W4)과 실링 홀더(131)의 중심축(C) 방향으로 최소 폭(W1)의 폭의 비가 1:16보다 큰 경우에, 실링 홀더9131)의 최소 폭이 커져 가스 분사기(140)의 노즐(142)로부터 성장 가스 등이 분사되는 것을 차단하는 한계가 존재한다.
이로써, 실링 홀더(131)의 저면과 실링(130)의 제1 면(130a)은 동일면을 형성할 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 실링(130)의 제1 면(130a)과 실링 홀더(131)의 저면 사이에 단차가 형성되지 않을 수 있다. 그리고 실링(130)의 제1 면(130a)과 실링 홀더(131)의 저면 사이에 단차가 없어, 실링(130)의 제1 면(130a)에 성장한 기생막(P)이 단차로 인해 쉽게 메인 디스크를 향해 떨어지지 않을 수 있다.
도 5는 도 2의 변형예이고, 도 6은 도 5에서 BB'의 단면도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 실링(130)은 저면에 실링 홀더(131), 커버층(132), 실링(130)의 제1 면(130a)이 순서대로 배치될 수 있다.
실링 홀더(131)는 실링(130)의 내측에 위치하고, 실링(130)에서 중심축(C)에 인접하게 배치될 수 있다. 그리고, 실링(130)의 제1 면(130a)은 커버층(132)이 삽입되는 홀을 포함할 수 있다. 커버층(132)은 실링 홀더(131)와 마찬가지로 원형일 수 있다. 다만, 실링 홀더(131)는 실링을 관통하나, 커버층(132)은 실링의 제1 면(130a) 또는 제2 면(130b)에 위치할 수 있다.
또한, 실링 홀더(131)의 저면, 커버층(132)의 저면 및 실링(130)의 제1 면(130a)은 동일 면을 형성할 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 실링(130)의 제1 면(130a), 실링 홀더(131)의 저면 및 커버층(132) 중 어느 2개 사이에 단차가 형성되지 않을 수 있다. 예컨대, 실링(130)의 제1 면(130a)과 실링 홀더(131)의 저면 사이에 단차가 없어, 실링(130)의 제1 면(130a)에 성장한 기생막(P)이 단차로 인해 쉽게 메인 디스크를 향해 떨어지지 않을 수 있다. 이는 실링 홀더(131)와 커버층(132 간에도 동일하게 적용될 수 있다.
커버층(132)은 TaC 코팅된 그라파이트(graphite), SiC 벌크, SiC 코팅된 그라파이트(graphite) 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다. 그리고 커버층(132)의 중심축(C)에 수직한 방향으로 길이(T4)는 기생막(P)이 성장되는 영역에 의해 결정될 수 있다. 즉, 기생막(P)이 형성되는 영역과 동일하게 커버층(132)이 위치할 수 있다. 그리고 커버층(132)의 중심축(C) 에 수직한 방향으로 길이(T4)는 300mm 내지 500mm일 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 에피택셜 웨이퍼 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 실시 예에 따른 에피택셜 웨이퍼 제조방법은 에피택셜 웨이퍼 제조장치의 회전판에 웨이퍼를 배치시키는 준비단계, 및 에피택셜 웨이퍼 제조장치에 반응 소스를 주입하여 에피택셜 성장시키는 단계를 포함할 수 있다.
에피택셜 성장시키는 단계는 예열단계(S10), 성장단계(S20), 및 냉각단계(S30)를 포함할 수 있다. 예열 단계(S10)는 온도를 약 1000도까지 1차 가열하고, 약 1500도 내지 1700도까지 2차 가열할 수 있다. 1차 가열은 웨이퍼 표면의 오염물질을 제거하는 단계일 수 있다.
성장단계(S20)는 약 1500도 내지 1700도의 온도로 조절된 챔버에 성장 가스와 도핑 가스, 및 희석 가스를 포함하는 반응 소스를 주입하여 에피택셜층을 성장시킬 수 있다.
이때, 회전판(120)의 고속 회전에 의해 웨이퍼의 중앙은 가스의 농도가 상대적으로 낮을 수 있다. 그러나, 웨이퍼의 중앙은 바닥면(121)의 중앙부(121a)에 접촉하므로 상대적으로 온도가 높을 수 있다.
이와 반대로 웨이퍼의 가장자리는 고속 회전에 의해 가스의 농도가 높을 수 있다. 그러나, 웨이퍼의 가장자리는 바닥면(121)의 테두리부(121b)와 이격되므로 상대적으로 온도가 낮다. 또한, 에피 성장을 위해 분사된 가스의 일부가 오목홈으로 유입되어 테두리부(121b)를 냉각시킬 수 있다. 따라서, 웨이퍼의 가장자리는 온도 편차가 심화될 수 있다.
즉, 웨이퍼의 중앙은 가스 농도는 낮은 반면 온도가 높고, 웨이퍼의 가장자리는 가스 농도가 높은 반면 온도가 낮을 수 있다. 따라서, 웨이퍼의 중앙과 가장자리에서 성장되는 에피택셜층의 두께는 균일해질 수 있다.
이후 성장이 완료되는 챔버를 냉각하여 성장을 종료할 수 있다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (6)

  1. 챔버;
    상기 챔버와 결합하는 리드;
    상기 리드의 저면에 배치되고 중심축에 배치되는 관통홀을 포함하는 실링;
    상기 챔버 내에 배치되며 웨이퍼가 배치되는 메인 디스크;
    상기 관통홀에 삽입되는 가스 분사기; 및
    상기 관통홀을 관통하고, 상기 가스 분사기의 외면과 상기 관통홀의 내면 사이에 배치되는 실링 홀더;를 포함하고,
    상기 실링은,
    상기 메인 디스크와 마주보는 제1 면; 및
    상기 리드와 마주보는 제2 면;을 포함하고,
    상기 제1 면 및 상기 제2 면은 상기 실링 홀더가 위치하는 홈을 포함하고,
    상기 실링의 상기 중심축 방향으로 전체 폭과 상기 실링 홀더의 상기 중심축 방향으로 최소 폭의 폭의 비는 1:6 내지 1:16인 에피택셜 웨이퍼 제조장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 면 및 상기 제2 면 중 적어도 하나는 상기 실링 홀더의 저면과 동일 면을 이루는 에피택셜 웨이퍼 제조장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 실링은 상기 중심축을 향해 폭이 작아지는 에피택셜 웨이퍼 제조장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 중심축을 기준으로 상기 실링의 지름은 상기 실링 홀더의 지름보다 큰 에피택셜 웨이퍼 제조장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 면 및 상기 제2 면 중 적어도 하나 상에 위치하는 커버층;을 더 포함하고,
    상기 커버층의 저면은 상기 실링 홀더의 저면과 동일 면을 이루는 에피택셜 웨이퍼 제조장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 면 및 상기 제2 면 중 적어도 하나는 상기 커버층의 저면과 동일 면을 이루는 에피택셜 웨이퍼 제조장치.
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