KR102513858B1 - 서셉터 지지대 및 이를 구비한 에피택셜 반응기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 에피택셜 성장(Epitaxial growth) 공정시 웨이퍼(wafer)의 내측 영역과 외측 영역에 대한 국부적인 온도 편차를 제어하여 에픽택셜 웨이퍼의 두께를 평탄하게 생성할 수 있도록 구성한 서셉터 지지대 및 이를 구비한 에피택셜 반응기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 웨이퍼가 안착되는 서셉터를 지지하기 위한 서셉터 지지대에 있어서, 메인 샤프트; 상기 메인샤프트의 상부에 연결되며, 상기 서셉터를 지지하기 위한 다수의 지지바; 및 상기 지지바에 결합되는 펀넬 플레이트(funnel plate);를 포함하며, 상기 펀넬 플레이트는 램프로부터 상기 웨이퍼의 내측 영역과 외측 영역으로 입사되는 빛 중 상기 외측 영역으로 입사되는 빛의 강도를 저감시키는 서셉터 지지대 및 이를 구비한 에피택셜 반응기에 관한 것이다.

Description

서셉터 지지대 및 이를 구비한 에피택셜 반응기{SUSCEPTOR SUPPORTER AND EPITAXIAL REACTOR INCLUDING THE SAME}
본 발명은 서셉터 지지대 및 이를 구비한 에피택셜 반응기에 관한 것으로서, 특히, 에피택셜 성장(Epitaxial growth) 공정시 웨이퍼(wafer)의 내측 영역과 외측 영역에 대한 국부적인 온도 편차를 제어하여 에픽택셜 웨이퍼의 두께를 평탄하게 생성할 수 있도록 구성한 서셉터 지지대 및 이를 구비한 에피택셜 반응기에 관한 것이다.
경면 가공된 실리콘 웨이퍼에 실리콘 단결정의 에피택셜 박막을 성장시킨 것을 에피택셜 실리콘 웨이퍼(epitaxial silicon wafer)라고 한다. 상기 에피택셜 실리콘 웨이퍼는 에피택셜 반응기 내부에 배치된 서셉터 위에 웨이퍼를 안착시키고, 에피택셜 반응기의 측면에 마련된 가스 공급부를 통해 원료 가스를 공급하고, 공급되는 원료 가스와 웨이퍼를 반응시켜 웨이퍼 표면에 에피택셜막을 성장시킨 것이다.
도 1은 일반적인 에피택셜 반응기를 나타낸 단면도이다. 도 1을 참조하면, 반응 챔버(101)의 외주면에는 하부 라이너(102)가 형성되고, 상기 하부 라이너(102) 안쪽으로 반응 챔버(101)의 중심부에는 웨이퍼(W)가 안착되는 서셉터(105)가 마련된다. 그리고, 반응 챔버(101) 측면에 배치되는 가스 도입구(103)를 통하여 공급되는 원료 가스는 서셉터 지지대(106, 107)에 의해 지지되는 서셉터(105) 상에 안착된 웨이퍼(W) 표면을 따라 흐르면서 에피택셜 막을 성장시키고, 가스 배출구(104)를 통해 배출된다.
도 2는 종래의 에피택셜 반응기 중에서 서셉터가 놓여지는 부분의 일면을 나타낸 단면도이다. 도 2를 참조하면, 반응 챔버(101) 내부에는 웨이퍼(W)가 놓여지는 서셉터(105)가 배치되고, 서셉터는 다수 개의 갈래로 뻗어진 서셉터 지지대(106)에 의해 지지된다. 서셉터 지지대(106)에는 복수 개의 관통홀(111)이 형성되며, 상기 관통홀(111)에는 웨이퍼를 상하 방향으로 이동시키기 위한 리프트 핀(미도시)이 삽입된다. 상기 리프트 핀은 서셉터 지지대(106) 하부에 위치한 리프트 핀 지지대(110)가 상부 방향으로 구동됨에 따라 리프트 핀 지지대(110)가 리프트 핀을 상부 방향으로 가압하면 웨이퍼(W)가 상부 방향으로 이동하면서 서셉터(105)에서 분리될 수 있다.
한편, 반응 챔버(101) 하부에는 에피택셜 반응기에 열을 공급하는 열원인 램프(113)가 배치되며, 램프(113)에서 발생되는 열은 서셉터를 통과하여 웨이퍼에 전달되어 웨이퍼에 대한 에피택셜 반응이 진행될 수 있다. 그러나, 하부에 배치된 램프(113)에서 발생되는 열의 전달 경로에는 반응 챔버(101) 내부의 각종 구조물이 배치되어 있어 웨이퍼로 균일하게 전달되지 못한다. 특히, 서셉터 지지대(106)는 열의 전달 경로를 차단함으로 인해, 서셉터 지지대가 위치하는 지점 상부의 웨이퍼(W) 부분에는 상대적으로 적은 열이 전달된다. 도 2에 도시된 점선으로 표시된 화살표는 램프(113)로부터 출광되어 웨이퍼의 내측 영역과 외측 영역으로 입사되는 빛의 최종 경로를 도시한 것이다. 이를 참조하면, 웨이퍼(W)의 외측 영역에는 램프(113)로부터 수직 방향으로 직접 입사광이 유입되지만 웨이퍼의 내측 영역으로는 램프(113)에서 반사기(120)를 통해 반사된 빛이 입사됨을 알 수 있으며, 이 또한 웨이퍼(W)의 내측 영역과 외측 영역에 대한 온도차를 발생시키는 요인이 되고 있다.
도 3은 종래의 에피택셜 반응기에서 공정을 실시한 웨이퍼의 온도 분포를 나타낸 평면도이다. 도 3을 참조하면, 웨이퍼 표면의 온도 구배가 불균형하게 이루어진 것을 확인할 수 있다. 웨이퍼(W)의 내주(내측) 영역에는 전달되는 열이 차단되어 상대적으로 온도가 낮은 영역(B)이, 웨이퍼의 외주(외측) 영역에는 이에 비해 온도가 높은 영역(A)이 형성되어 웨이퍼 내부에서 국부적으로 온도 차이가 발생하게 된다. 이에 따라, 에피택셜 공정을 거치는 웨이퍼는 직경 방향으로 그 두께 편차가 커지고, 에피택셜 웨이퍼의 품질에도 큰 영향을 미치게 되며, 균일한 품질의 에피택셜 웨이퍼의 생산 수율이 저하되는 문제점이 발생하게 된다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 웨이퍼가 안착되는 서셉터의 하부에서 전달되는 열이 웨이퍼 전 영역에 균일하게 전달될 수 있도록 열의 전달경로 및 투과량을 변경할 수 있도록 구성한 서셉터 지지대 및 이를 구비한 에피택셜 반응기를 제공하는데 있다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명인 서셉터 지지대는, 웨이퍼가 안착되는 서셉터를 지지하기 위한 서셉터 지지대에 있어서, 메인 샤프트; 상기 메인샤프트의 상부에 연결되며, 상기 서셉터를 지지하기 위한 다수의 지지바; 및 상기 지지바에 결합되는 펀넬 플레이트(funnel plate);를 포함하며, 상기 펀넬 플레이트는 램프로부터 상기 웨이퍼의 내측 영역과 외측 영역으로 입사되는 빛 중 상기 외측 영역으로 입사되는 빛의 강도를 저감시키는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 내측 영역은 상기 웨이퍼의 중심으로부터 1/2 반경까지의 영역으로 구성되고, 상기 외측 영역은 내측 영역을 제외한 나머지 영역으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 램프로부터의 입사광에 대한 상기 펀넬 플레이트의 광 투과율은 0 ~ 20%로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 지지바 및 상기 펀넬 플레이트는 투명 또는 불투명 쿼츠(quartz)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 펀넬 플레이트는 소정 폭의 링 형상으로 이루어지고, 상기 펀넬 플레이트의 외측 둘레부에는 상기 지지바에 끼움결합되는 안착지지홈이 형성되며, 상기 펀넬 플레이트는 균일한 두께로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 메인 샤프트의 상부에는 수직 방향으로 연결되어 상기 서셉터의 하부에 위치되는 반사봉이 더 결합되고, 상기 지지바는 다수 개로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 지지바는, 상기 메인 샤프트의 상부에서 외측 상부 방향으로 경사지게 형성되는 경사바; 및 상기 경사바의 상단부에서 상부 수직 방향으로 연장형성되어 상기 서셉터의 외측 하단부를 지지하는 수직바;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 지지바에는 상기 웨이퍼를 승강시키는 리프트 핀이 삽입되기 위한 적어도 하나의 리프트 삽입공이 형성되는 것을 특징으로 한다.
한편, 반응 챔버; 상기 반응 챔버 내부에 설치되어 웨이퍼를 지지하는 서셉터; 및 상기 서셉터를 지지하는 전술한 특징들 중 어느 하나의 특징을 갖는 서셉터 지지대를 포함하는 에피택셜 반응기를 제공하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 본 발명인 서셉터 지지대 및 이를 이용한 에피택셜 반응기에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
먼저, 웨이퍼의 내측 영역과 외측 영역으로 입사되는 빛 중 외측 영역으로 입사되는 빛의 강도를 저감시킬 수 있는 펀넬 플레이트를 구성함으로써, 에픽택셜 성장 공정에서 웨이퍼의 내측 영역과 외측 영역에 발생하던 온도차를 해소하여 에피택셜 웨이퍼의 두께 평탄도를 균일하게 조성할 수 있다.
또한, 펀넬 플레이트를 광 투과율이 조정된 링 형상으로 제작함으로써, 웨이퍼의 외측 영역으로 전달되는 빛의 강도를 저감시킬 수 있다.
또한, 지지바와 펀텔 플레이트를 투명 또는 불투명 쿼츠로 구성하여 서셉터 지지대에 의한 빛의 부분적 전달 경로 차단문제를 해소시킬 수 있다.
또한, 반사봉을 결합시 전달되는 빛을 서셉터의 하부에서 확산시킴으로써, 웨이퍼로의 빛 전달 효과를 증대시킬 수 있다.
또한, 에피택셜 웨이퍼 공정을 실시함에 있어서 추가적인 공정 조건을 변경하지 않고도 웨이퍼의 국부적인 온도 불균일 현상을 제어할 수 있고, 특히 웨이퍼의 중심부에 해당하는 영역의 두께의 평탄도를 개선하여 에피택셜 웨이퍼의 품질 및 수율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 일반적인 에피택셜 성장 장치를 나타낸 단면도,
도 2는 종래의 에피택셜 반응기 중에서 서셉터가 놓여지는 부분의 일면을 나타낸 단면도,
도 3은 종래의 에피택셜 반응기에서 공정을 실시한 웨이퍼의 온도 분포를 나타낸 평면도,
도 4는 본 발명에 따른 서셉터 지지대의 구성 상태를 개략적으로 나타낸 사시도,
도 5는 도 4의 측단면도,
도 6은 웨이퍼의 내주 영역과 외주 영역을 나타낸 평면도,
도 7은 본 발명에 따른 서셉터 지지대를 구비한 에피택셜 반응기의 요부 구성 상태를 개략적으로 나타낸 단면도,
도 8은 종래와 본 발명의 실시례에 따른 에피택셜 반응기에서 웨이퍼 반경에 따른 온도 프로파일을 나타낸 그래프,
도 9는 종래와 본 발명의 실시례에 따른 에피택셜 반응기에서 웨이퍼 반경에 따른 에피막의 두께 프로파일을 나타낸 그래프.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시례를 들어 설명하고, 발명에 대한 이해를 돕기 위해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도면에서 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니며, 동일한 참조번호는 도면의 설명을 통하여 동일한 요소를 나타낸다.
도 4는 본 발명에 따른 서셉터 지지대의 구성 상태를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 5는 도 4의 측단면도이며, 도 6은 웨이퍼의 내주 영역과 외주 영역을 나타낸 평면도이다.
먼저, 도 4 내지 도 6을 참조하여 본 발명인 서셉터 지지대의 구조를 설명하면 다음과 같다.
본 발명인 서셉터 지지대(10)는 메인 샤프트(11), 지지바(12) 및 펀넬 플레이트(13)를 포함하여 구성된다.
메인 샤프트(11)는 서셉터의 무게를 지탱하는 중심축 역할을 한다. 메인 샤프트(11)는 원기둥 형상으로 이루어져 지지바(12)의 중심 영역을 지지할 수 있다. 물론, 메인 샤프트(11)는 지지바를 지지할 수 있는 구조라면 다양한 형태로 제작할 수 있다. 메인 샤프트(11)의 상부에는 반사봉(11-1)을 더 결합할 수 있다. 반사봉(11-1)을 결합시 후술할 에피택셜 반응기의 램프로부터 전달되는 빛을 서셉터의 하부에서 확산시킴으로써 서셉터에 안착된 웨이퍼로의 빛(열) 전달 효과를 증대시킬 수 있다.
지지바(12)는 웨이퍼가 안착되는 서셉터를 지지한다. 지지바(12)는 메인 샤프트(11)의 상부에 연결되며 메인 샤프트(11)와 일체로 형성하거나, 별도로 형성 후 메인 샤프트(11)와 결합할 수 있다. 지지바(12)는 다수 개로 구성된다. 각각의 지지바(12)의 하부는 메인 샤프트(11)의 상부에 결합되며, 메인 샤프트(11)의 상부로 연장 형성된 지지바(12)의 상부가 서셉터의 외측 둘레부 하부면을 지지한다. 일례로, 각각의 지지바(12)는 경사바(12-1) 및 수직바(12-2)를 포함하여 구성할 수 있다. 각각의 경사바(12-1)의 하부는 메인 샤프트(11)의 상부에 결합되어 외측 상부 방향으로 경사지게 연장형성되는 구조를 가질 수 있다. 각각의 경사바(12-1)의 상단부에는 상부 수직 방향으로 연장형성되어 서셉터의 외측 하단부를 지지하는 수직바(12-2)가 형성될 수 있다. 각각의 경사바(12-1)에는 다수 개의 리프트 삽입공(도면부호 미기재)이 형성되며, 상기 리프트 삽입공에는 서셉터에 안착지지된 웨이퍼를 상하 방향으로 이동시키기 위한 리프트 핀(미도시)이 삽입될 수 있다. 또한, 수직바(12-2)의 상단부에도 체결공(도면부호 미기재)이 형성되며, 이에 서셉터의 하부를 지지하기 위한 체결부재가 결합될 수 있다.
펀넬 플레이트(13, funnel plate)는 각각의 지지바(12)에 결합된다. 펀넬 플레이트(13)는 소정 폭을 갖는 링 형상으로 구성될 수 있다. 펀넬 플레이트(13)의 외측 둘레부에는 지지바(12)의 위치에 대응되어 지지바(12), 일례로 경사바(12-1)에 끼움결합되는 안착지지홈(13-1)이 형성된다. 따라서, 안착지지홈(13-1)은 지지바(12)의 두께에 대응되며, 경사바(12-1)에는 펀넬 플레이트(13)를 지지하는 단턱(미도시)이 추가로 형성될 수 있다.
펀넬 플레이트(13)는 후술할 에피택셜 반응기의 하부에 위치한 램프로부터 웨이퍼의 내측 영역과 외측 영역으로 입사되는 빛 중 외측 영역으로 입사되는 빛의 강도를 저감시키는 역할을 수행한다. 여기서, 웨이퍼의 중심으로부터 1/2 반경까지의 영역을 내측 영역이라하고, 내측 영역을 제외한 나머지 영역을 외측 영역이라 할 수 있다. 일례로, 반경이 150㎜인 웨이퍼(40)의 경우, 도 6을 참조하면, 웨이퍼(40)의 내측 영역(41)은 웨이퍼(40)의 중심으로부터 원주거리가 75㎜까지의 영역을 지칭하고, 외측 영역(42)은 웨이퍼(40)의 중심으로부터 원주거리가 75㎜인 곳부터 150㎜까지 사이의 영역을 지칭할 수 있다. 따라서, 웨이퍼의 크기에 따라 내측 영역과 외측 영역의 크기는 달라질 수 있다. 또한, 펀넬 플레이트(13)가 소정폭으로 구성된다 함은, 후술할 램프로부터 발생된 빛 중에서 서셉터에 안착지지된 웨이퍼의 외측 영역으로 입사되는 빛의 강도를 차단 또는 저감시킬 수 있는 영역에 대응되는 폭으로 구성된다고 할 수 있다. 즉, 에픽택셜 반응기의 구조와 크기 및 펀넬 플레이트(13)로부터 웨이퍼까지의 거리 등에 따라 펀넬 플레이트(13)의 폭이 달라질 수 있다. 한편, 펀넬 플레이트(13)의 두께는 균일하게 형성할 수 있다. 펀넬 플레이트(13)의 형상은 평평하게 구성하거나, 평평하지 않고 절곡 또는 만곡된 형상을 갖도록 구성할 수 있다.
램프로부터 웨이퍼로 전달되는 입사광을 저감시키기 위해 펀넬 플레이트(13)의 광 투과율은 0 ~ 20%로 구성될 수 있다. 즉, 램프로부터 웨이퍼로 전달되는 입사광을 완전히 차단(0%)시키거나 상기 입사광의 80%를 차단하고 20%만 통과시키도록 펀넬 플레이트(13)의 광 투과율을 설정할 수 있다. 광 투과율은 연마도를 변경하여 조절할 수 있다. 지지바(12)와 펀넬 플레이트(13)는 투명 또는 불투명 쿼츠(quartz)로 구성할 수 있으며, 일례로 'OP1' 및 'OP3'로 구성할 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 서셉터 지지대를 구비한 에피택셜 반응기의 요부 구성 상태를 개략적으로 나타낸 단면도이며, 도 4 내지 도 6과 함께 도 7을 참조하여 본 발명인 에피택셜 반응기 내부의 빛 전달 구조를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명인 에피택셜 반응기는 전술한 서셉터 지지대(10)를 포함하는 구성에 특징이 있는 것으로, 그 외의 구성은 종래의 에피택셜 반응기의 구조와 동일하게 적용될 수 있다. 에피택셜 반응기는 에피택셜 성장 장치, 에피택셜 웨이퍼 성장장치, 에피 웨이퍼 제조장치 등으로 불릴 수 있다. 에피택셜 반응기는 반도체 웨이퍼를 한 장식 처리하는 매엽식(Single Wafer Processing type)일 수 있다.
본 발명에 따른 에픽택셜 반응기(1)는 전술한 서셉터 지지대(10)와 함께 반응 챔버(20) 및 서셉터(30)를 포함할 수 있다.
반응 챔버(20)는 에픽택셜 반응이 이루어지는 공간을 형성한다. 반응 챔버(20)는 하부 돔(lower dome)과 상부 돔(upper dome)으로 이루어질 수 있다. 반응 챔버(20)의 외벽, 특히 하부 돔은 투명 또는 반투명의 쿼츠(Quartz) 재질로 이루어질 수 있다. 반응 챔버(20)는 챔버, 공정 챔버, 반응실 등으로 불리울 수 있다. 반응 챔버(20) 내부로는 에피택셜 반응을 위한 반응 가스가 유입되고 배출될 수 있다.
서셉터(30)는 에피택셜 반응시 웨이퍼(40)가 장착되는 부분을 이룬다. 일례로, 서셉터(30)는 카본 그래파이트, 탄화규소 등의 재질로 이루어지는 플레이트 형상일 수 있다. 서셉터(30)의 일면에는 웨이퍼(40)가 놓여지도록 안착홈(미도시)이 형성될 수 있으며, 웨이퍼(40)의 안착을 쉽게 하기 위해서 웨이퍼(40)가 놓여질 상기 안착홈의 가장자리에 경사면이 형성될 수 있다. 그리고 서셉터(30)에는 웨이퍼(40)를 승하강시켜 안착홈에 안착시킬 수 있는 리프트 핀(미도시)이 삽입되는 핀홀(미도시)이 형성될 수 있다.
서셉터 지지대(10)는 반응 챔버(20) 내부에서 서셉터(30)를 지지할 수 있으며, 이의 구조 및 특징들에 대해서는 전술한 서셉터 지지대(10)의 설명으로 대체하도록 한다.
반응 챔버(20)의 내부, 서셉터 지지대(10)의 하부에는 리프트 핀 지지대(60)가 형성되며, 리프트 핀 지지대(60)의 승강시 웨이퍼(40)의 하부에 결합된 리프트 핀(미도시)을 상부로 밀어 올려 서셉터(30)로부터 웨이퍼(40)를 분리할 수 있다.
반응 챔버(20)의 하부에는 에피택셜 반응기(1)에 열을 공급하는 열원인 램프(50)가 반응 챔버(20)의 원주 방향을 따라 반응 챔버(20)의 하부 내측부와 외측부 각각에 다수 개가 배치될 수 있으며, 램프(50)에서 발생되는 빛(열)이 서셉터(30)를 통과하여 웨이퍼(40)에 전달되면서 웨이퍼(40)에 대한 에피택셜 반응이 진행될 수 있다. 램프(50) 주변으로는 반사기(70)가 설치되어 램프(50)로부터 발생된 빛이 반응 챔버(20)의 내부로 유입되도록 반사시킨다. 램프(50)로부터 발생된 빛과 반사기(70)를 통해 반사된 빛은 반응 챔버(20) 내부의 서셉터(30)를 거쳐 웨이퍼(40)로 조사된다. 이때, 일반적인 서셉터 지지대(10)는 투명한 재질로 형성되어 입사광을 그대로 조사시키게 되는데, 이로 인해 전술한 바와 같이, 웨이퍼(40)의 내측 영역과 외측 영역에 대한 온도차를 발생시킨다. 즉, 웨이퍼(40)의 외측 영역의 온도가 더 높게 조성되어 웨이퍼(40) 내측 영역과 외측 영역에 대한 에피막의 두께 편차가 발생된다. 따라서, 본 발명의 실시례에 따르면, 전술한 바와 같이 펀넬 플레이트(13)의 광 투과율을 조정하여 웨이퍼(40)의 외측 영역으로 조사되는 빛의 강도를 설정된 비율로 저감시키거나 완전히 차단함으로써, 웨이퍼(40) 전체로 조사되는 빛의 강도를 균일하게 조성할 수 있다.
도 8은 종래와 본 발명의 실시례에 따른 에피택셜 반응기(1)에서 웨이퍼(40) 반경에 따른 온도 프로파일을 나타낸 그래프이다.
Group Transmission
종래 -
실시례1 60% ~ 80%
실시례2 0% ~ 20%
먼저, 펀넬 플레이트(13)의 투과율을 '실시례1'과 '실시례2'로 구성하였으며, '실시례1'의 투과율은 60 ~ 80%로 구성하고, '실시례2'의 투과율은 0 ~ 20%로 구성하여 웨이퍼(40) 반경에 따른 온도 편차를 구하였다.
Group Center(℃) Edge(℃) Center-Edge(℃)
종래 1122.57 1117.72 4.85
실시례1 1121.90 1116.67 5.22
실시례2 1119.66 1120.31 0.65
온도는 'Haze'를 온도로 환산하여 구하였으며, 웨이퍼(40) 중심부(내측 영역)의 온도는 '종래 ＞ 실시례1 ＞ 실시례2'로써, '실시례2'에 따른 웨이퍼(40)의 중심부 온도가 가장 낮게 나타났다. 또한, 웨이퍼(40) 가장자리(외측 영역)의 온도는 '실시례2 ＞ 종래 ＞ 실시례1'로써, '실시례2'에 따른 웨이퍼(40)의 중심부 온도가 가장 높게 나왔으나, 웨이퍼(40) 중심부와 웨이퍼 가장자리의 온도 편차는 종래가 4.85℃, '실시례1'이 5.22℃, '실시례2'가 0.65℃로 나타났다. 따라서, 실험 결과 종래 대비 펀넬 플레이트(13)의 투과율을 0 ~ 20%로 구성하였을 때 웨이퍼(40) 반경에 따른 온도 편차가 가장 작음을 알 수 있었다.
도 9는 종래와 본 발명의 실시례에 따른 에피택셜 반응기(1)에서 웨이퍼(40) 반경에 따른 에피막의 두께 프로파일을 나타낸 그래프이다.
Group Thickness Uniformity
종래 2.32%
실시례1 1.99%
실시례2 0.75%
유니포머티(Uniformity(%))는 에피막의 최대 두께(Epimax)와 에피막의 최소 두께(Epimin)에 관련된 것으로, (Epimax-Epimin)/(Epimax+Epimin)와 같이 나타내어진다. 즉, 유니포머티가 작을수록 에피택셜 웨이퍼의 평탄도가 높은 것으로 판단할 수 있다. 에피택셜 웨이퍼의 직경 방향을 따라서 31 포인트의 유니포미티를 측정해본 결과 종래의 경우에는 2.32%로 나타났으나 '실시례1'에서는 이 값이 1.99%로 감소하고, '실시례2'에서는 0.75%로 감소하였다.
따라서, 도 9와 [표 3]의 결과를 토대로 '실시례2'에 따른 에피택셜 반응기(1)를 적용하여 제조되는 에피택셜 웨이퍼의 두께 평탄도를 현저히 향상시킬 수 있음을 확인할 수 있었다.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 에피택셜 반응기(1)는 웨이퍼(40)가 안착되는 서셉터(30)의 하부에 위치한 램프(50)에서 전달되는 열량이 웨이퍼(40)의 직경방향으로 동일하도록 변경되므로, 웨이퍼(40) 내부의 국부적인 온도 편차를 제어할 수 있고, 이에 따라 에피택셜 웨이퍼의 두께 평탄도를 제어할 수 있다.
또한, 에피택셜 웨이퍼 공정을 실시함에 있어서 추가적인 공정 조건을 변경하지 않고도 웨이퍼(40)의 국부적인 온도 불균일 현상을 제어할 수 있고, 특히 웨이퍼(40)의 중심부에 해당하는 영역의 두께 평탄도를 개선하여 에피택셜 웨이퍼의 품질 및 수율을 향상시킬 수 있다.
이상에서 실시례들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시례에 포함되며, 반드시 하나의 실시례에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시례에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시례들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시례들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1 : 에픽택셜 반응기
10 : 서셉터 지지대 11 : 메인 샤프트
11-1 : 반사봉 12 : 지지바
12-1 : 경사바 12-2 : 수직바
12-3 : 리프트 삽입공 13 : 펀넬 플레이트
13-1 : 안착지지홈 20 : 반응 챔버
30 : 서셉터 40 : 웨이퍼
41 : 내측 영역 42 : 외측 영역
50 : 램프 60 : 리프트 핀 지지대
70 : 반사기

Claims (12)

  1. 웨이퍼가 안착되는 서셉터를 지지하기 위한 서셉터 지지대에 있어서,
    메인 샤프트;
    상기 메인샤프트의 상부에 연결되며, 상기 서셉터를 지지하기 위한 다수의 지지바; 및
    상기 지지바에 결합되는 펀넬 플레이트(funnel plate);를 포함하며,
    상기 펀넬 플레이트는 램프로부터 상기 웨이퍼의 내측 영역과 외측 영역으로 입사되는 빛 중 상기 외측 영역으로 입사되는 빛의 강도를 저감시키는 서셉터 지지대.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 내측 영역은 상기 웨이퍼의 중심으로부터 1/2 반경까지의 영역으로 구성되고,
    상기 외측 영역은 내측 영역을 제외한 나머지 영역으로 구성되는 서셉터 지지대.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 램프로부터의 입사광에 대한 상기 펀넬 플레이트의 광 투과율은 0 ~ 20%로 구성되는 서셉터 지지대.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 지지바 및 상기 펀넬 플레이트는 투명 또는 불투명 쿼츠(quartz)로 이루어지는 서셉터 지지대.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 펀넬 플레이트는 소정 폭의 링 형상으로 이루어지는 서셉터 지지대.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 펀넬 플레이트의 외측 둘레부에는 상기 지지바에 끼움결합되는 안착지지홈이 형성되는 서셉터 지지대.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 펀넬 플레이트는 균일한 두께로 형성되는 서셉터 지지대.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 메인 샤프트의 상부에는 수직 방향으로 연결되어 상기 서셉터의 하부에 위치되는 반사봉이 더 결합되는 서셉터 지지대.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 지지바는 다수 개로 구성되는 서셉터 지지대.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 지지바는,
    상기 메인 샤프트의 상부에서 외측 상부 방향으로 경사지게 형성되는 경사바; 및
    상기 경사바의 상단부에서 상부 수직 방향으로 연장형성되어 상기 서셉터의 외측 하단부를 지지하는 수직바;를 포함하는 서셉터 지지대.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 지지바에는 상기 웨이퍼를 승강시키는 리프트 핀이 삽입되기 위한 적어도 하나의 리프트 삽입공이 형성되는 서셉터 지지대.
  12. 반응 챔버;
    상기 반응 챔버 내부에 설치되어 웨이퍼를 지지하는 서셉터; 및
    상기 서셉터를 지지하는 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 기재된 서셉터 지지대를 포함하는 에피택셜 반응기.
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