KR102514491B1 - 싱글타입 고온용 서셉터 - Google Patents

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Abstract

설비의 생산비용을 절감할 수 있고, 설비의 라이프 타임을 증가시켜 생산성을 향상시킬 수 있는 싱글타입 고온용 서셉터가 개시된다. 이는, 서셉터와 기판 사이에 열교환 가스를 주입하여 열교환 가스가 고온의 열을 기판에 전달하는 매개체 기능을 수행하도록 함으로써 열전달 효율 및 기판 내 온도 균일성을 향상시킬 수 있다. 또한, 서셉터 표면의 거칠기 크기를 영역 별로 다르게 형성하여, 불활성 가스가 웨이퍼링 상부로 이동하는 유체 경로를 형성하도록 함으로써 반응 가스에 의해 웨이퍼링 상에 막이 성장되는 것을 방지하거나, 웨이퍼링 상에 성장된 막이 간편하게 제거되도록 할 수 있다. 따라서, 웨이퍼링의 라이프 타임을 길게 연장할 수 있어 유지 보수에 소요되는 시간과 비용을 절감할 수 있으며, 장비 가동률을 높여 생산 수율을 향상시킬 수 있다.

Description

싱글타입 고온용 서셉터{Single type High Temperature Susceptor}
본 발명은 싱글타입 고온용 서셉터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 단결정 성장을 위한 열교환 가스가 주입되는 싱글타입 고온용 서셉터에 관한 것이다.
일반적으로 화학 기상 증착(Chemical Vapor Depostion: CVD) 장치는 화학 반응을 이용하여 기판에 박막을 형성하는 장치로서, 진공으로 이루어진 챔버 내에서 가열된 기판에 증기압이 높은 반응가스를 보내어 그 반응가스의 막을 기판에 성장시키도록 하는 장치이다.
도 1은 일반적인 화학 기상 증착장치를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 화학 기상 증착장치는 일정크기의 내부공간을 갖는 챔버(10), 챔버(10) 내에 회전가능하게 배치되어 복수개의 기판(1)이 올려지는 서셉터(20), 서셉터(20)의 하부에 배치되어 열을 제공하는 히터(30) 및 챔버(10)의 상부면으로부터 서셉터(20)의 직상부까지 연장되는 가스유입구(40)를 포함한다.
이러한, 종래의 화학 기상 증착장치는 기판(1) 상에 박막 성장을 위해 기판(1)을 수용하고 있는 서셉터(20) 자체가 회전할 뿐만 아니라 기판(1)을 수용하고 있는 포켓도 회전되도록 한다. 즉, 기판(1)이 반응가스에 노출되는 동안 공전과 자전을 함으로써 박막 성장이 이루어지게 된다.
허나, 종래의 화학 기상 증착장치는 한 번에 다수의 기판(1)을 증착시킬 수는 있으나, 챔버(10)의 크기가 커져야 하고, 이로인해 공정 중에 주입되는 분위기 가스의 소모량이 극대화되며, 전원 및 기타 유틸리티의 규모 역시 대량으로 소모되는 단점을 갖는다. 이는 비용의 증가로 이어지며 결국 생산하고자 하는 단결정 웨이퍼의 생산단가 상승으로 이어진다. 더욱이, 서셉터(20)의 상부 외곽에 배치된 기판(1)에만 박막성장이 진행되고, 중앙 부분은 박막성장을 하지 않기 때문에 전체 공정 진행 영역 대비 효율성이 낮다.
또한, 박막 성장 공정을 진행하면 기판(1)뿐만 아니라, 기반(1)이 배치되는 서셉터(20)의 상부 표면까지 막성장이 이루어진다. 따라서, 공정이 반복될수록 서셉터(20) 표면에 성장된 막의 두께가 두꺼워지고, 두꺼워진 막에 의해 기판(1) 상의 박막 성장이 제대로 이루어지지 않아 불량을 초래하기도 한다. 이러한 불량 문제를 방지하기 위해 막이 성장되는 서셉터(20) 상부를 주기적으로 교체하거나, 성장된 막을 제거하기 위해 서셉터(20) 상부를 갈아내야 하는 작업이 수행되어야 한다. 이에, 많은 공정이 진행될수록 작업 주기가 짧아지게 되고, 이는 작업에 소요되는 시간 및 비용 증가와 설비의 짧은 라이프 타임에 의해 생산 수율이 감소되는 문제를 야기한다.
한국등록특허 10-1060759
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것이다. 즉, 설비의 생산비용을 절감할 수 있고, 설비의 라이프 타임을 증가시켜 생산성을 향상시킬 수 있는 싱글타입 고온용 서셉터를 제공하는데 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 싱글타입 고온용 서셉터는 챔버 내에서 기판을 지지하는 제1 영역과 상기 제1 영역의 외곽 부위에 오목한 형상을 갖는 제2 영역이 구비된 지지부, 상기 제2 영역에 배치되고, 상기 기판의 외곽 부위를 지지하는 웨이퍼링 및 상기 지지부를 회전시키고, 열교환 가스가 주입되는 회전축을 포함하고, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역은 서로 다른 표면 거칠기를 갖는다.
상기 제1 영역의 표면 거칠기는 상기 제2 영역의 표면 거칠기보다 더 큰 표면 거칠기를 가질 수 있다.
상기 웨이퍼링은 상기 웨이퍼가 안착되는 계단 형태의 안착부를 포함할 수 있다.
상기 안착부의 표면 거칠기는 상기 제1 영역의 표면 거칠기와 동일한 크기의 표면 거칠기를 가질 수 있다.
상기 안착부의 하부면은 상기 제1 영역의 상부면과 동일 평면 상에 위치할 수 있다.
상기 제1 영역의 표면 거칠기는 5μm 내지 50μm 범위의 표면 거칠기를 가질 수 있다.
상기 제2 영역의 표면 거칠기는 1μm 이하의 표면 거칠기를 가질 수 있다.
상기 지지부는, 상기 열교환 가스를 공급하는 가스 주입부 및 상기 가스 주입부에서 공급된 상기 열교환 가스를 상기 기판 방향으로 분사하는 분사 노즐을 포함할 수 있다.
상기 분사 노즐은 상기 지지부의 중앙 내측에 배치될 수 있다.
상기 분사 노즐을 통해 분사되는 열교환 가스에 의해, 상기 제1 영역에서 상기 웨이퍼링의 상부면을 따라 흐르는 유체 경로가 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 서셉터와 기판 사이에 열교환 가스를 주입하여 열교환 가스가 고온의 열을 기판에 전달하는 매개체 기능을 수행하도록 함으로써 열전달 효율 및 기판 내 온도 균일성을 향상시킬 수 있다.
또한, 서셉터 표면의 거칠기 크기를 영역 별로 다르게 형성하여, 불활성 가스가 웨이퍼링 상부로 이동하는 유체 경로를 형성하도록 함으로써 반응 가스에 의해 웨이퍼링 상에 막이 성장되는 것을 방지하거나, 웨이퍼링 상에 성장된 막이 간편하게 제거되도록 할 수 있다. 따라서, 웨이퍼링의 라이프 타임을 길게 연장할 수 있어 유지 보수에 소요되는 시간과 비용을 절감할 수 있으며, 장비 가동률을 높여 생산 수율을 향상시킬 수 있다.
더 나아가, 장비의 소형화로 공정을 위한 분위기 가스인 수소 및 아르곤 등의 대량 소모를 감소시킬 수 있으며, 유틸리티 비용 역시 감소시켜 생산비용이 크게 절감되는 효과가 있다.
본 발명의 기술적 효과들은 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일반적인 화학 기상 증착장치를 나타낸 도면이다.
도 2은 본 발명의 화학 기상 증착장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 서셉터를 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 서셉터에서의 열교환 가스 흐름을 나타낸 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명에 따른 실시 예들을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 2은 본 발명의 화학 기상 증착장치를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 화학 기상 증착장치는 챔버(100), 가스 공급부(200), 가열 수단(300) 및 서셉터(400)를 포함한다.
일예로, 본 발명에 따른 화학 기상 증착장치는 고온의 온도에서 기판(101) 상면에 단결정 성장 공정이 진행되는 싱글 타입 서셉터(400)를 구비하는 화학 기상 증착장치일 수 있다. 즉, 챔버(100) 내의 1500℃ 내지 1600℃ 온도를 갖는 고온 환경 및 진공 상태에서 단일 기판(101) 상에 단결정을 성장시키는 공정이 수행될 수 있다.
챔버(100)는 가스 공급부(200)를 통해 챔버(100) 내부로 유입된 반응가스와 증착 대상물인 기판(101)간의 화학적 기상 반응이 이루어져 기판(101)의 상부면에 증착 및 성장되도록 소정 크기의 내부공간을 제공할 수 있다. 일예로, 챔버(100)는 원통형 형태를 가질 수 있고, 실링에 의해 밀폐된 채로 내부가 진공 상태로 유지될 수 있다.
또한, 챔버(100)는 내마모성 및 내부식성이 우수한 메탈재질로 이루어지며, 내부면에는 고온 분위기를 견딜 수 있도록 단열재가 구비될 수도 있다. 일예로, 챔버(100)의 내부에 설치되는 내부재는 고밀도 카본으로 된 물질로 형성될 수 있으며, 표면 처리 역시 카본 계열의 복합소재로 코팅될 수 있다.
가스 공급부(200)는 챔버(100) 상부에 구비되며, 외부로부터 소정의 반응가스가 도입되어 기판(101) 방향으로 분사될 수 있다. 가스 공급부(200)를 통해 분사되는 반응가스는 서셉터(400)에 배치된 기판(101)을 지나게 되고, 기판(101)의 표면에서는 상기 반응가스에 의한 화학 반응으로 박막이 성장하게 된다. 반응가스는 기판(101)에서 화학 반응을 일으킨 후 챔버(100) 내부의 외곽에 배치된 진공 펌프를 통해 외부로 배출된다.
가열 수단(300)은 서셉터(400)에 인접하게 배치되고, 기판(101)에 박막이 성장하는 동안 소정의 열을 기판(101)에 공급하는 기능을 갖는다. 일예로, 가열 수단(300)에 의한 가열에 의해 챔버(100) 내에는 1500℃ 내지 1600℃ 온도를 갖는 고온 환경이 형성될 수 있다. 이러한 고온의 환경을 형성하기 위해 가열 수단(300)을 이용한 방법으로는 RF 유도 가열, 저항 가열, 복사 가열 등의 여러 가지 방법이 이용될 수 있으며, 온도 균일도 확보, 빠른 승온 속도 및 장비 유지 보수 측면에서 유도 코일을 이용한 유도 가열 방식이 이용될 수 있다.
서셉터(400)는 챔버(100) 내의 중앙 하부에 배치될 수 있다. 서셉터(400) 상에는 챔버(100)로 유입된 기판(101)이 안착되고, 안착된 기판(101)을 회전시킴으로써 기판(101) 상에 박막이 균일하게 성장되도록 한다.
도 3은 본 발명의 서셉터를 나타낸 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 서셉터(400)는 지지부(410), 웨이퍼링(420) 및 회전축(430)을 포함할 수 있다.
지지부(410)는 증착 대상물인 기판(101)을 지지하며, 챔버(100) 내부에서 회전 가능하도록 배치될 수 있다. 또한, 가열 수단(300)에 의해 가열된 열은 지지부(410)를 통해 기판(101)으로 전달될 수 있다.
지지부(410)는 기판(101)이 안착되어 지지되는 제1 영역(411)과 제1 영역(411)의 외곽 부위인 지지부(410)의 테두리 부분의 제2 영역(412)을 포함할 수 있다. 여기서, 제2 영역(412)은 제1 영역(411)보다 낮은 높이를 갖는 오목한 형태일 수 있다. 즉, 지지부(410)에서 제1 영역(411)은 제2 영역(412)과 비교하여 돌출된 형태를 가질 수 있고, 기판(101)은 돌출된 제1 영역(411) 상부에 안착될 수 있다.
일예로, 제1 영역(411)은 기판(101)의 외곽 부위를 제외한 영역이 지지부(410)의 상부면에 안착되는 영역일 수 있으며, 제2 영역(412)은 지지부(410)의 상부면에서 제1 영역(411)을 제외한 영역일 수 있다.
또한, 기판(101)이 안착되는 지지부(410) 내측에는 리프트 핀(미도시)이 배치될 수 있다. 리프트 핀은 챔버(100) 내부로 투입된 기판(101)을 지지한 상태로 지지부(410) 상부면으로 하강시키거나, 공정이 완료된 기판(101)을 챔버(100) 외부로 반출하기 위해 기판(101)을 지지한 상태로 상승시킬 수 있다.
웨이퍼링(420)은 지지부(410)의 제2 영역(412) 상에 배치될 수 있다. 일예로, 웨이퍼링(420) 하부면의 면적은 제2 영역(412)의 면적과 동일한 크기의 면적을 가질 수 있다. 따라서, 웨이퍼링(420)은 오목한 형태의 제2 영역(412)에 삽입되는 형태로 배치될 수 있다.
또한, 웨이퍼링(420)의 내측 상면에는 기판(101)의 외곽 부위를 지지하는 계단 형태의 안착부(421)가 포함될 수 있다. 예컨데, 안착부(421)의 하부면은 제1 영역(411)의 상부면과 동일 평면이 되도록 형성될 수 있다. 따라서, 챔버(100) 내부로 투입된 기판(101)은 제1 영역(411)의 상부면에서 제2 영역(412)의 안착부(421)까지 연장되도록 배치될 수 있다. 즉, 기판(101)은 지지부(410)와 웨이퍼링(420)에 의해 서셉터(400) 상에 안착될 수 있다.
지지부(410)의 중심 하부면에는 별도의 구동장치와 연결되는 회전축(430)이 배치될 수 있다. 따라서, 회전축(430)의 회전에 의해 회전축(430)과 동일한 방향으로 지지부(410)가 회전될 수 있다. 일예로, 구동장치의 구동에 의해 회전축(430)이 일방향으로 회전하는 경우 지지부(410)는 회전축(430)과 더불어 일방향으로 회전 구동될 수 있다.
또한, 지지부(410) 내에는 열교환 가스를 분사하는 가스 주입부(440) 및 분사 노즐(450)을 포함할 수 있다.
가스 주입부(440)는 열교환 가스를 분사 노즐(450)에 공급할 수 있다. 일예로, 열교환 가스는 불활성 가스로, 가스 공급부(200)에서 발생된 열을 기판(101)으로 전달하기 위한 열전달 효율을 증가시킬 수 있는 매개체 역할로 기능할 수 있다. 즉, 열교환 가스에 의해 지지부(410)에서 기판(101)으로 전달되는 열이 균일하게 전달되도록 할 수 있다. 따라서, 성장 공정을 위한 기판(101) 온도의 균일성을 향상시킬 수 있다. 이때, 열교환 가스는 헬륨 또는 수소 가스가 이용될 수 있다.
분사 노즐(450)은 가스 주입부(440)에서 공급된 열교환 가스를 분사하도록 기능할 수 있다. 분사 노즐(450)은 열교환 가스의 균일한 분사를 위해 지지부(410) 중앙 내부에 배치될 수 있다. 즉, 가스 주입부(440)에서 공급된 열교환 가스는 분사 노즐(450)을 통해 지지부(410)의 중앙에서 기판(101) 방향으로 분사될 수 있다. 이때, 열교환 가스는 지지부(410)의 회전에 의해 기판(101)의 하부면을 따라 기판(101) 중심에서 외곽 방향으로 확산될 수 있다. 이러한 열교환 가스의 확산에 의해 가열 수단(300)에서 발생된 열이 기판(101) 전체로 빠르게 전달되도록 할 수 있고, 기판(101) 온도의 균일성을 향상시킬 수 있다.
또한, 분사 노즐(450)에서 분사되는 열교환 가스는 지지부(410)의 제1 영역(411)에서 웨이퍼링(420)의 상부면을 따라 이동될 수 있다. 즉, 지지부(410)와 웨이퍼링(420)에 의해 열교환 가스가 제1 영역(411)에서 웨이퍼링(420)의 상부로 이동하는 유체 경로가 형성될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 서셉터에서의 열교환 가스 흐름을 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 분사 노즐(450)에서 분사된 열교환 가스는 지지부(410)의 회전에 의해, 제1 영역(411)에서 웨이퍼링(420)의 안착부(421)를 경유하여 웨이퍼링(420)의 상부면을 따라 이동될 수 있다. 이러한 열교환 가스의 유체 경로는 웨이퍼링(420) 상부면에서 반응가스의 반응이 억제되도록 하거나, 불안정 상태로 반응되도록 할 수 있다.
일예로, 박막 성장 공정을 진행하면 기판(101) 상부에서 분사되는 반응가스에 의해 기판(101)뿐만 아니라, 기판(101) 외곽이 안착되는 웨이퍼링(420)의 상부 표면까지 막 성장이 이루어진다. 따라서, 공정이 반복될수록 웨이퍼링(420) 표면에 성장된 막의 두께는 두꺼워지고, 두꺼워진 막의 높이에 의해 기판(101) 상에 박막 성장이 제대로 이루어지지 않아 공정 불량이 초래될 수 있다. 이러한 불량 문제를 방지하기 위해 종래에는 성장된 막을 제거하기 위해 웨이퍼링(420)의 상부 표면을 갈아내거나, 웨이퍼링(420)을 주기적으로 교체하는 유지 보수작업이 수행된다. 또한, 많은 공정이 진행될수록 유지 보수작업 주기가 짧아지게 되고, 이는 작업에 소요되는 시간 및 비용 증가와 설비의 짧은 라이프 타임에 의한 생산 수율이 감소되는 문제를 야기한다.
허나, 본 발명의 서셉터(400)는 지지부(410)에서 분사되는 열교환 가스가 웨이퍼링(420) 상부로 흐르도록 하는 유체 경로를 형성함으로써 웨이퍼링(420) 상부에 막이 성장되는 것을 방지할 수 있다.
일예로, SiC 에피택셜 성장에 적용되는 화학 기상 증착 장비는 기본적으로 Si와 C를 포함하는 소스를 가열된 단결정 기판(101)이 배치된 챔버(100) 내부로 주입함으로써 기판(101) 표면에서의 열분해와 함께 화학적 반응으로 에피택셜층을 성장하는 방식으로 이루어진다. 이는, 기체 또는 액화 상태의 반응가스를 챔버(100)로 공급하고, 챔버(100) 안에서 압력, 열을 부여하여 1450~1600℃의 고온에서 캐리어 가스와 반응을 일으켜 모재에 증착시키는 원리이다. 이러한 원리로 서셉터(400)에서 상부 방향으로 노출된 기판(101)뿐만 아니라, 웨이퍼링(420) 상부에도 막이 성장될 수 있다.
이에, 본 발명은 서셉터(400)를 이용하여 기판(101)에는 막을 성장시키지만, 웨이퍼링(420) 상부에는 막의 성장이 억제되도록 한다. 즉, 지지부(410)의 회전에 의해 열교환 가스가 안착부(421)를 거쳐 웨이퍼링(420)의 상부로 이동되도록 하여 웨이퍼링(420) 상부에 막이 성장되는 것을 방지할 수 있다.
예컨대, 열교환 가스로 불활성 가스인 He 및 H2 가스가 이용될 수 있다. He 및 H2 가스는 웨이퍼링(420) 표면에서 SiC의 반응을 억제하거나, 불안정 상태로 반응되도록 하여 웨이퍼링(420) 표면에 막이 성정되는 것을 감소시키거나 불안정 상태로 증착되도록 할 수 있다. 즉, 열교환 가스인 He 및 H2 가스는 열전달을 위한 매개체 역할뿐만 아니라, 웨이퍼링(420) 상부면에서 쉴드 역할을 수행하는 가스층을 형성할 수 있다.
일예로, 웨이퍼링(420) 표면에 성장된 막은 일정시간이 지나면 에칭 공정을 이용해도 제거되지 않는 문제가 있다. 따라서, 막이 성장된 웨이퍼링(420)을 교체하거나 표면을 갈아내야 하는 유지 보수작업이 수행되어야 하는 것이다. 허나, 본 발명은 열교환 가스인 He 및 H2 가스가 웨이퍼링(420) 상부로 흐르도록 하는 유체 경로를 형성함으로써 웨이퍼링(420) 표면에서 SiC의 반응을 억제하거나, 불안정 상태로 반응되도록 할 수 있다. 즉, SiC 반응을 억제하여 막이 성장되는 것을 방지하거나, 웨이퍼링(420) 상부에서 SiC의 반응이 불안정 상태로 반응되도록 함으로써 클리닝 공정 등의 에칭을 이용하여 불안성 상태로 성장된 막을 간단하게 제거할 수 있다.
상술한 열교환 가스의 유체 경로를 형성하기 위해 본 발명의 서셉터(400)는 제1 영역(411)의 상부면 표면 거칠기와 제2 영역(412)의 상부면 표면 거칠기가 서로 다른 크기의 표면 거칠기를 갖도록 형성될 수 있다. 이때, 제1 영역(411) 상부면의 표면 거칠기가 제2 영역(412) 상부면의 표면 거칠기 보다 더 큰 크기의 표면 거칠기를 갖도록 형성하는 것이 바람직하다. 이는 제1 영역(411)은 표면 거칠기를 크게 형성하여 유체가 이동 가능하도록 하고, 제2 영역(412)은 표면 거칠기를 작게 형성하여 유체의 이동을 차단하기 위함이다.
일예로, 지지부(410)의 중앙에서 분사 노즐(450)을 통해 분사되는 열교환 가스는 지지부(410)의 회전에 의해 제1 영역(411)에서 외곽 방향으로 확산된다. 이는 기판(101)이 제1 영역(411)에 안착되더라도 제1 영역(411)의 표면이 거친면을 갖기 때문에 가능하다. 즉, 열교환 가스는 제1 영역(411) 표면에 형성된 거친면을 통해 확산이 가능하다. 허나, 제1 영역(411)에서 확산된 열교환 가스는 제2 영역(412) 표면에서는 이동이 차단된다. 즉, 웨이퍼링(420) 하부면으로는 열교환 가스가 이동되지 않는다. 이는 제2 영역(412)의 표면은 낮은 표면 거칠기를 갖도록 형성되기 때문에 기판(101)이 제2 영역(412)과 밀착되어 유체의 이동이 불가능하기 때문이다.
다만, 기판(101)의 외곽 부위가 안착되는 안착부(421)의 하부면과 측면은 모두 거친면을 갖도록 형성된다. 바람직하게는, 안착부(421)의 하부면과 측면은 제1 영역(411)에 형성된 표면 거칠기와 동일한 크기의 표면 거칠기를 갖도록 형성될 수 있다. 따라서, 제1 영역(411)에서 확산된 열교환 가스는 동일한 표면 거칠기를 갖는 안착부(421)로 이동될 수 있다. 즉, 열교환 가스는 웨이퍼링(420) 하부면으로의 이동은 차단되기 때문에, 웨이퍼링(420)의 안착부(421) 방향으로만 이동되는 유체 경로를 형성할 수 있는 것이다. 일예로, 기판(101)은 제1 영역(411)뿐만 아니라, 안착부(101)에도 기판(101)의 외곽 부위가 안착된다. 허나, 안착부(421)의 표면도거친면을 갖도록 형성되기 때문에 기판(101)이 안착되더라도 유체의 이동이 가능하다.
안착부(421)로 이동된 열교환 가스는 지지부(410)의 회전에 의해 웨이퍼링(420)의 상부면으로 이동하게 된다. 따라서, 웨이퍼링(420) 상부면으로 이동된 열교환 가스는 상술한 바와 같이, 웨이퍼링(420) 상부면에 반응 가스의 반응을 억제하거나, 불안정 상태로 반응되도록 할 수 있다. 또한, 웨이퍼링(420) 상부면에 불안정 상태로 성장된 반응 가스는 클리닝 공정 등을 통해 간단하게 제거할 수 있다. 따라서, 웨이퍼링(420)의 라이프 타임을 길게 연장할 수 있어, 유지 보수에 소요되는 시간과 비용을 절감할 수 있으며, 장비 가동률을 높여 생산 수율을 향상시킬 수 있다.
상술한 열교환 가스의 유체 경로를 형성하기 위해, 제1 영역(411) 상부면의 표면 거칠기 Ra는 5μm 내지 50μm 범위의 표면 거칠기를 갖도록 형성하는 것이 바람직하다. 일예로, 만약 제1 영역(411)의 표면 거칠기 Ra가 5μm 미만으로 형성되면, 기판(101)과 제1 영역(411)이 접촉되는 접촉 면적 비율이 높아져 열교환 가스가 확산되지 못하거나, 특정 부위로 집중되어 균일하게 확산되지 못하는 문제가 야기될 수 있다. 만약 제1 영역(411)의 표면 거칠기 Ra가 50μm를 초과하여 형성되면, 기판(101)과 제1 영역(411)이 접촉되는 접촉 면적 비율이 낮아져, 즉 빈 공간이 많이 발생되기 때문에 열교환 가스를 이용한 열 전달 효율이 낮아질 수 있다.
또한, 제2 영역(412) 상부면의 표면 거칠기 Ra는 1μm 이하의 표면 거칠기를 갖도록 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 제2 영역(412) 상부면의 표면 거칠기는 제1 영역(411)에서 확산하는 유체가 웨이퍼링(420)의 상부로만 이동되고, 웨이퍼링(420) 하부로의 이동은 차단되도록 표면 거칠기를 작게 형성하여 웨이퍼링(420)과 제2 영역(412) 간의 접촉 면적을 증가시키는 것이 바람직하다.
이러한 지지부(410)의 영역별 거칠기 차이를 이용하여 열교환 가스를 확산시킬 수 있으며, 열교환 가스의 확산에 의해 기판(101)으로의 열전달을 효율을 높일 수 있다. 또한, 웨이퍼링(420) 상에 막이 성장되는 것을 방지하거나 성장된 막을 간편하게 제거할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 싱글타입 고온용 서셉터는 서셉터(400)와 기판(101) 사이에 열교환 가스를 주입하여 열교환 가스가 고온의 열을 기판에 전달하는 매개체 기능을 수행하도록 함으로써 열전달 효율 및 기판(101) 내 온도 균일성을 향상시킬 수 있다.
또한, 서셉터(400) 표면의 거칠기 크기를 영역 별로 다르게 형성하여, 불활성 가스가 웨이퍼링(420) 상부로 이동하는 유체 경로를 형성하도록 함으로써 반응 가스에 의해 웨이퍼링(420) 상에 막이 성장되는 것을 방지하거나, 웨이퍼링(420) 상에 성장된 막이 간편하게 제거되도록 할 수 있다. 따라서, 웨이퍼링(420)의 라이프 타임을 길게 연장할 수 있어 유지 보수에 소요되는 시간과 비용을 절감할 수 있으며, 장비 가동률을 높여 생산 수율을 향상시킬 수 있다.
더 나아가, 장비의 소형화로 공정을 위한 분위기 가스인 수소 및 아르곤 등의 대량소모를 감소시킬 수 있으며, 유틸리티 비용 역시 감소시켜 생산비용이 크게 절감되는 효과가 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
100 : 챔버 200 : 가스 공급부
300 : 가열 수단 400 : 서셉터
410 : 지지부 411 : 제1 영역
412 : 제2 영역 420 : 웨이퍼링
421 : 안착부 430 : 회전축
440 : 가스 주입부 450 : 분사 노즐

Claims (10)

  1. 챔버 내에서 기판을 지지하는 제1 영역과 상기 제1 영역의 외곽 부위에 오목한 형상을 갖는 제2 영역이 구비된 지지부;
    상기 제2 영역에 배치되고, 상기 기판의 외곽 부위를 지지하는 웨이퍼링; 및
    상기 지지부를 회전시키고, 열교환 가스가 주입되는 회전축을 포함하고,
    상기 제1 영역의 표면 거칠기는 상기 제2 영역의 표면 거칠기보다 더 큰 표면 거칠기를 가지며,
    상기 열교환 가스는 상기 제1 영역의 표면을 통해 확산되되, 상기 웨이퍼링 하부의 상기 제2 영역의 표면으로는 이동이 차단되어 상기 웨이퍼링 상면으로만 상기 열교환 가스가 유동되는 유체 경로가 형성되는 것인 싱글타입 고온용 서셉터.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 웨이퍼링은 상기 웨이퍼가 안착되는 계단 형태의 안착부를 포함하는 싱글타입 고온용 서셉터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 안착부의 표면 거칠기는 상기 제1 영역의 표면 거칠기와 동일한 크기의 표면 거칠기를 갖는 것인 싱글타입 고온용 서셉터.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 안착부의 하부면은 상기 제1 영역의 상부면과 동일 평면 상에 위치하는 것인 싱글타입 고온용 서셉터.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 영역의 표면 거칠기는 5μm 내지 50μm 범위의 표면 거칠기를 갖는 것인 싱글타입 고온용 서셉터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 영역의 표면 거칠기는 1μm 이하의 표면 거칠기를 갖는 것인 싱글타입 고온용 서셉터.
  8. 제1항에 있어서, 상기 지지부는,
    상기 열교환 가스를 공급하는 가스 주입부; 및
    상기 가스 주입부에서 공급된 상기 열교환 가스를 상기 기판 방향으로 분사하는 분사 노즐을 포함하는 싱글타입 고온용 서셉터.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 분사 노즐은 상기 지지부의 중앙 내측에 배치되는 것인 싱글타입 고온용 서셉터.
  10. 삭제
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