KR102572439B1 - 에피택셜 성장장치 및 그에 사용되는 다층 가스공급 모듈 - Google Patents

에피택셜 성장장치 및 그에 사용되는 다층 가스공급 모듈 Download PDF

Info

Publication number
KR102572439B1
KR102572439B1 KR1020220167459A KR20220167459A KR102572439B1 KR 102572439 B1 KR102572439 B1 KR 102572439B1 KR 1020220167459 A KR1020220167459 A KR 1020220167459A KR 20220167459 A KR20220167459 A KR 20220167459A KR 102572439 B1 KR102572439 B1 KR 102572439B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
ports
gas
holes
port
Prior art date
Application number
KR1020220167459A
Other languages
English (en)
Inventor
최범호
박경신
권현호
김동현
임석호
정종욱
이승수
Original Assignee
주식회사 피제이피테크
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 피제이피테크 filed Critical 주식회사 피제이피테크
Priority to KR1020220167459A priority Critical patent/KR102572439B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102572439B1 publication Critical patent/KR102572439B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth
    • C30B25/14—Feed and outlet means for the gases; Modifying the flow of the reactive gases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/36—Carbides

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

본 발명은, 반응 챔버; 상기 반응 챔버 내에 위치하고, 웨이퍼가 안착되는 서셉터; 및 상기 웨이퍼에 에피택셜 층을 형성하기 위해 상기 반응 챔버에 대해 가스를 공급하는 다층 가스공급 모듈을 포함하고, 상기 다층 가스공급 모듈은, 층별로 서로 다른 가스를 토출하는 복수 층의 포트들을 구비하고, 상기 복수 층의 포트들 중 각 층의 포트들은 상기 웨이퍼의 중앙 영역에 대응하는 센터 포트와 상기 웨이퍼의 양측 가장자리 영역에 대응하는 한 쌍의 엣지 포트를 구비하는, 인젝터; 및 상기 각 층의 포트들 중 상기 센터 포트와 상기 엣지 포트에 입력되는 가스 유량을 서로 독립적으로 배분하도록 구성되는 유량배분 유닛을 포함하는, 에피택셜 성장장치 및 그에 사용되는 다층 가스공급 모듈을 제공한다.

Description

에피택셜 성장장치 및 그에 사용되는 다층 가스공급 모듈{EPITAXIAL GROWTH APPARATUS AND MULTI-LAYER GAS SUPPLY MODULE USED THEREFOR}
본 발명은 웨이퍼에 대해 에피택셜 층을 성장시키는데 사용되는 에피택셜 성장장치와 그의 가스공급 모듈에 관한 것이다.
일반적으로, 에피택셜 성장(Epitaxial growth)은 씨드(Seed) 웨이퍼를 밑에 깔고 격자 방향을 유지하면서 단결정으로 성장해 추가로 새로운 층을 쌓아 올리는 것이다. 에피택셜 성장을 위해서는 웨이퍼에 가스가 작용하게 하는 성장장치가 필요하다.
에피택셜 성장장치에 있어서, 가스 공급 계통은, 가스 탱크로부터 챔버 내로 가스가 주입되는 순서에 따라, 인젝터(Injector), 배플(Baffle), 인서트(Insert), 그리고 라이너(Liner)로 구성된다.
가스 공급에 있어서 가장 중요한 점은 챔버 내에 균일한 가스 분포를 형성하는 것이다. 이를 통해, 대면적 기판(8인치 이상의 크기를 갖는 기판)에서 균일한 에피택설 층의 두께를 구현할 수 있다. 이를 통해 성장된 에피택설 층의 균일도 1% 이하가 달성되는 것이 바람직하다.
그러나, 종래의 가스 공급 계통은 복수의 가스가 단층 주입구를 통해 챔버에 주입되어 가스 분포의 균일도를 달성하기 어려웠다. 특히 대면적 기판에 대해서도 더욱 그러하다. 또한, 기판의 중심부와 가장 자리에서의 가스 분포가 균일하지 않다. 이로 인해 성장된 에피 층의 두께 불균일도가 5% 이상으로 나빠지는 결과를 보인다.
본 발명의 일 목적은, 대면적 기판에서 균일한 에피텍셜 층을 성장시키기 위해 기판 전체 영역에서 균일한 가스 분포를 형성할 수 있는, 에피택셜 성장장치 및 그에 사용되는 다층 가스공급 모듈을 제공하는 것이다.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 에피택셜 성장장치는, 반응 챔버; 상기 반응 챔버 내에 위치하고, 웨이퍼가 안착되는 서셉터; 및 상기 웨이퍼에 에피택셜 층을 형성하기 위해 상기 반응 챔버에 대해 가스를 공급하는 다층 가스공급 모듈을 포함하고, 상기 다층 가스공급 모듈은, 층별로 서로 다른 가스를 토출하는 복수 층의 포트들을 구비하고, 상기 복수 층의 포트들 중 각 층의 포트들은 상기 웨이퍼의 중앙 영역에 대응하는 센터 포트와 상기 웨이퍼의 양측 가장자리 영역에 대응하는 한 쌍의 엣지 포트를 구비하는, 인젝터; 및 상기 각 층의 포트들 중 상기 센터 포트와 상기 엣지 포트에 입력되는 가스 유량을 서로 독립적으로 배분하도록 구성되는 유량배분 유닛을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 각 층의 포트들은, 상기 센터 포트와 상기 한 쌍의 엣지 포트 사이에 각각 배치되는 한 쌍의 미들 포트를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 유량배분 유닛은, 상기 포트들 각각에 연결된 유량제어기(Mass Flow Controller)들을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 복수 층의 포트들은, 상기 에피택셜 층을 형성하는 원료 가스를 토출하는 제1 층의 포트들; 및 상기 제1 층의 포트들 보다 상측에 위치하고, 상기 원료 가스의 상방 확산을 차단하는 차단 가스를 토출하는 제2 층의 포트들을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 복수 층의 포트들은, 상기 제1 층의 포트들의 하측에 배치되고, 상기 에피택셜 층의 성장시에 발생하는 부산물을 정화하는 정화 가스를 토출하는 제3 층의 포트들을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 다층 가스공급 모듈은, 상기 인젝터의 전방에 위치하여, 상기 포트들에서 토출된 가스를 통과시키는 통과홀들을 구비하는 배플을 더 포함하고, 상기 통과홀들은, 상기 제1 층의 포트들에 대응하는 제1 층의 통과홀들; 상기 제2 층의 포트들에 대응하는 제2 층의 통과홀들; 및 상기 제3 층의 포트들에 대응하는 제3 층의 통과홀들을 포함하고, 상기 제2 층의 통과홀들은, 원통 형상을 갖고, 상기 제1 층의 통과홀들 및 상기 제3층의 통과홀들은, 원통 형상인 것과 콘 형상인 것이 섞여 있을 수 있다.
여기서, 상기 제1 층의 통과홀들 및 상기 제3층의 통과홀들 중 상기 센터 포트에 대응하는 통과홀들은 원통 형상을 갖고, 상기 제1 층의 통과홀들 및 상기 제3층의 통과홀들 중 상기 엣지 포트에 대응하는 통과홀들은 콘 형상을 갖고, 상기 제3 층의 통과홀들은, 상기 제1 층의 통과홀들에 비해 작은 단면 크기를 가질 수 있다.
본 발명의 다른 일 측면에 따른 에피택셜 성장장치용 공급조절 모듈은, 에피택셜 성장장치의 반응 챔버 내로 투입되는 가스의 공급을 조절하는 다층 가스공급 모듈로서, 층별로 서로 다른 가스를 토출하는 복수 층의 포트들을 구비하고, 상기 복수 층의 포트들 중 각 층의 포트들은 상기 웨이퍼의 중앙 영역에 대응하는 센터 포트와 상기 웨이퍼의 양측 가장자리 영역에 대응하는 한 쌍의 엣지 포트를 구비하는, 인젝터; 및 상기 가스를 생성하는 소스 모듈로부터 입력된 가스의 유량을 상기 각 층의 포트들 중 상기 센터 포트와 상기 엣지 포트에 대해 독립적으로 배분하도록 구성되는 유량배분 유닛을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 복수 층의 포트들은, 상기 에피택셜 층을 형성하는 원료 가스를 토출하는 제1 층의 포트들; 및 상기 제1 층의 포트들 보다 상측에 위치하고, 상기 원료 가스의 상방 확산을 차단하는 차단 가스를 토출하는 제2 층의 포트들을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 다층 가스공급 모듈은, 상기 인젝터의 전방에 위치하여, 상기 포트들에서 토출된 가스를 통과시키는 통과홀들을 구비하는 배플을 더 포함하고, 상기 통과홀들은, 상기 제1 층의 포트들에 대응하는 제1 층의 통과홀들; 및 상기 제2 층의 포트들에 대응하는 제2 층의 통과홀들을 포함하고, 상기 제2 층의 통과홀들은, 원통 형상을 갖고, 상기 제1 층의 통과홀들은, 원통 형상인 것과 콘 형상인 것이 섞여 있을 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 에피택셜 성장장치 및 그에 사용되는 다층 가스공급 모듈에 의하면, 반응 챔버 내의 서셉터에 안착된 웨이퍼에 대해 가스를 공급하는 다층 가스공급 모듈은 층별로 다른 가스를 출력하는 복수 층의 포트들을 구비하고 각 층의 포트들은 센터 포트와 그를 기준으로 좌우에 배치되는 한 쌍의 엣지 포트 등을 구비하는 인젝터를 통해 각 포트별로 독립적으로 가스의 유량을 배분하기에, 대면적 기판 전체 영역에서 균일한 가스 분포가 형성되어 에피텍셜 층이 균일하게 성장해 나갈 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에피택셜 성장장치에 대한 개념도이다.
도 2는 도 1의 에피택셜 성장장치의 일부 구성을 보인 사시도이다.
도 3은 도 2의 인젝터 관련 구성을 보인 횡 단면도이다.
도 4는 도 2의 배플과 인젝터에 대한 정면도이다.
도 5는 도 4의 센터 포트들 및 대응하는 통과홀들의 형상을 보인 단면도이다.
도 6은 도 4의 미들 포트들 및 대응하는 통과홀들의 형상을 보인 단면도이다.
도 7은 도 4의 엣지 포트들 및 대응하는 통과홀들의 형상을 보인 단면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 에피택셜 성장장치 및 그에 사용되는 다층 가스공급 모듈에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에피택셜 성장장치에 대한 개념도이고, 도 2는 도 1의 에피택셜 성장장치의 일부 구성을 보인 사시도이다.
본 도면들을 참조하면, 에피택셜 성장장치(100)는, 반응 챔버(110), 서셉터(150), 다층 가스공급 모듈(200), 그리고 소스 모듈(300)을 포함할 수 있다.
반응 챔버(110)는 에피택셜 반응이 일어나는 반응 공간을 갖는 구성이다. 반응 공간은, 도면상 간단히 네모 박스로 표시되어 있으나, 구체적으로는 하부 하우징(미도시)과 상부 하우징(미도시)이 상하 방향으로 서로 마주보고 배치된 것일 수 있다. 하부 하우징과 하부 하우징은 석영 유리와 같이 투명한 재질로 형성될 수 있다. 반응 공간의 좌측으로는 다층 가스공급 모듈(200)을 통해 가스 공급이 이루어지고, 우측으로는 가스 배출이 이루어질 수 있다.
서셉터(150)는 반응 공간에 위치하며 웨이퍼(W)가 안착되는 대상이 된다. 서셉터(150)는 평탄한 원판 형상을 가질 수 있다. 서셉터(150)는 카본 그래파이트(Carbon graphite) 또는 카본 그래파이트에 탄화규소가 코팅된 재료로 제작될 수 있다. 또한, 웨이퍼(W)는 8 인치 이상의 크기를 가져서, 대면적으로 분류되는 것이다.
다층 가스공급 모듈(200)은 반응 챔버(110) 내로 가스를 제공하며, 해당 가스의 유동을 조절하는 구성이다. 다층 가스공급 모듈(200)은, 인젝터(210), 유량배분 유닛(230), 배플(250), 인서트(270), 및 라이너(290)를 포함할 수 있다.
인젝터(210)는 소스 모듈(300)로부터 입력된 가스를 반응 챔버(110)를 향한 방향으로 토출하는 구성이다. 인젝터(210)는 층별로 서로 다른 가스를 출력하는 복수 층의 포트들(211,212,213)을 구비할 수 있다.
제1 층의 포트들(211)은 웨이퍼(W)에 에피택셜 층을 형성하기 위한 원료 가스를 토출하기 위한 것일 수 있다. 제1 층의 포트들(211)은 웨이퍼(W)의 표면보다 0.5 내지 1mm 위에 설치될 수 있다. 그 경우, 제1 층의 포트들(211)을 통해 채버(110) 내로 주입된 가스는 웨이퍼(W)의 열에 의하여 웨이퍼(W)의 표면에 흡착될 수 있다. 예를 들어, 탄화실리콘 에피택셜 층을 형성하는 경우에, 상기 원료 가스는 실리콘, 탄소가 될 수 있다. 이들은 운반 가스인 수소 가스와 함께 제1 층의 포트들(211)에서 토출될 수 있으며, 질소 및 알루미늄도 토출될 수 있다.
실리콘 원료 가스로는 SiH4, SiHCl3, SiHCl2, SiCl4, Si2H6 등 실리콘이 포함된 가스 중 어느 것일 수 있다. 탄소 원료 가스는 C2H2, C2H4, CH4, C2H5OH, CH3OH, C3H8 등 탄소 및 수소를 포함한 탄화수소 계열의 가스일 수 있다. 불순물로 주입되는 물질로서는 N type일 경우 질소, P-type일 경우 알루미늄이 사용될 수 있다. 상기 불순물 가스는 제1 층의 포트들(211)에서 원료 가스와 동시에, 또는 약간의 시간 차를 두고 토출될 수 있다. 이상에 더하여, 제1 층의 포트들(211)은 HCl, N2, Al, Ar 등 SiC 성장에 필요한 가스를 토출할 수도 있다.
제2 층의 포트들(212)은 제1 층의 포트들(211) 보다 상층에 위치한다. 제2 층의 포트들(212)은 상기 원료 가스가 상방으로 분산되는 것을 차단하는 차단 가스를 토출할 수 있다. 상기 차단 가스는, 예를 들어 탄화실리콘 에피택셜층 성장 공정에 있어서, 수소 가스일 수 있다. 수소 가스는 웨이퍼(W) 위에서 수소 차단막(수소 돔)을 형성한다. 그에 따라, 제1 층의 포트들(211)에서 토출된 가스는 상기 수소 차단막에 막혀서 챔버(110)의 상부 공간으로 확산되지 않는다. 이는 상기 원료 가스가 웨이퍼(W)에만 위치하게 하여, 웨이퍼(W)에 작용하는 상기 원료 가스의 가스 농도를 효과적으로 높일 수 있게 한다. 이로 인해, 턴화실리콘 에피택셜 층의 성장 속도가 분당 25㎛ 이상이 될 수 있다. 제2 층의 포트들(212)은 웨이퍼(W)의 표면보다 1.5 내지 3mm 위에 설치될 수 있다. 그 경우, 토출된 수소 가스는 웨이퍼(W)의 표면에 흡착되지 않고 웨이퍼(W)의 상측에 효과적으로 차단막을 형성할 수 있다.
제3 층의 포트들(213)은 제1 층의 포트들(211)의 하측에 배치된다. 제3 층의 포트들(213)은 부산물을 정화하는 정화 가스를 토출하는 것이다. 상기 부산물은 에피택셜 층의 성장 시에 발생하는 것이다. 상기 정화 가스는 아르곤 가스일 수 있다. 상기 정화 가스는 에피택셜 층의 성장이 종료되는 시점에 투입될 수 있다. 제3 층의 포트들(213)은 웨이퍼(W)의 표면보다 0.2 내지 0.4mm 위에 설치될 수 있다.
나아가, 제3 층의 포트들(213)은 수소와　CHX(주로 C3H8) 계열의 탄화수소 가스를 토출할 수도 있다. SiC 성장 시에 P-type 또는　 N-type 그리고 반절연 SiC를 성장할 시에 고려해야 하는 공정변수는 C/Si 비율이다. 제1 층의 포트들(211)에서 토출되는 실리콘과 탄화수소의 비율이 적정하지 않을 시에, 제3 층의 포트들(213)에서 탄소 가스를 추가로 토출하여 C/Si 비율을 조정할 수 있다. C/Si 비율은 0.6~2.7까지의 비율을 맞추어야 P-type 또는　 N-type 그리고 반절연 SiC를 용도에 맞게 성장시킬 수 있다. 여기서, 수소는 탄소 가스를 운반하기 위한 역할이다.
제1 층의 포트들(211) 내지 제3 층의 포트들(213)에 있어서, 각 층의 포트들은 웨이퍼(W)의 영역에 대응하는 포트들(216,217,218)로 구분될 수 있다. 이에 대해서는 도 3을 참조하여 설명한다.
유량배분 유닛(230)은 인젝터(210)에 입력되는 가스 유량을 인젝터(210)의 포트 별로 배분하는 구성이다. 상기 영역별 가스 유량은 서로 독립적일 수 있다. 이 역시 도 3을 참조하여 구체적으로 설명한다.
다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 배플(250)은 인젝터(210)를 통해 입력된 가스가 통과하는 통과홀들(251,253,255)을 구비하는 구성이다. 통과홀들(251,253,255)의 형상은 인젝터(210)의 포트들(211,212,213/216,217,218)에 따라 다르게 형성될 수 있다. 이는 도 4 내지 도 7에서 보다 구체적으로 설명한다.
다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 인서트(270)는 배플(250)과 라이너(290) 사이에 되어, 배플(250)을 통과한 가스를 라이너(290)로 안내하는 구성이다. 인서트(270) 역시 가스를 통과시키는 복수의 구역들을 가질 수 있다.
라이너(290)는 서셉터(150)를 둘러싸서 가스가 웨이퍼(W)로 유동하도록 유도하는 구성이다. 그를 위해, 라이너(290)는 대체로 링 형상을 가질 수 있다. 라이너(290)의 일측에는 가스가 웨이퍼(W)를 향해 유입되는 부분이, 그리고 타측에는 가스가 웨이퍼(W)를 벗어나 배출되는 부분이 형성된다.
소스 모듈(300)은 반응 챔버(110)에 공급되어야 하는 가스를 저장하는 가스 탱크이거나, 그와 연결된 중간 분배기일 수 있다.
이하에서, 인젝터(210) 및 유량배분 유닛(230)에 대해서는 도 3을 참조하여 설명한다. 도 3은 도 2의 인젝터 관련 구성을 보인 횡 단면도이다.
본 도면을 추가로 참조하면, 인젝터(210), 구체적으로 그의 개별 층의 포트들(211,212,213)은, 센터 포트(216), 엣지 포트(217), 그리고 미들 포트(218)를 가질 수 있다.
센터 포트(216)는 웨이퍼(W)의 중앙 영역에 대응하여 위치한다. 엣지 포트(217)는 웨이퍼(W)의 양측 가장자리 영역에 대응하여 한 쌍으로 구비될 수 있다. 미들 포트(218)는 센터 포트(216)와 엣지 포트(217) 사이에 배치될 수 있다. 미들 포트(218) 역시 센터 포트(216)를 기준으로 좌우 양측에 배치되는 한 쌍으로 구비될 수 있다. 센터 포트(216)의 중심을 지나는 가상의 선(L)에 대하여, 센터 포트(216)의 좌우 부분들, 한 쌍의 엣지 포트(217) 및 한 쌍의 미들 포트(218)는 서로 대칭적인 배치를 이룰 수 있다. 센터 포트(216), 엣지 포트(217), 그리고 미들 포트(218)는 서로 동일한 폭(도면상 좌우 방향을 따르는 길이)을 가질 수 있다. 나아가, 미들 포트(218) 없이, 센터 포트(216)와 한 쌍의 엣지 포트(217) 만으로 구성될 수도 있다. 그 경우, 센터 포트(216)와 엣지 포트(217)의 영역이 미들 포트(218)를 커버하도록 커질 수 있다.
유량배분 유닛(230)은 유입 라인(231)과 분기 라인(235)을 가질 수 있다. 유입 라인(231)은 소스 모듈(300)에 연통되어 가스를 입력받는 하나의(단일) 라인이다. 그에 반해, 분기 라인(235)는 유입 라인(231)에서 분기되어, 각 포트들(211,212,213/216,217,218)에 연결된다.
유량배분 유닛(230)은 포트들(211,212,213/216,217,218) 각각에 연결된 유량제어기(Mass Flow Controller, 미도시)를 가질 수 있다. 상기 유량제어기 각각에 대한 설정을 통해서, 각 포트들(211,212,213/216,217,218)에 대한 가스의 투입량이 독립적으로 배분될 수 있다. 예를 들어, 센터 포트(216)에 대한 투입량을 제일 낮게 하고, 한 쌍의 엣지 포트(217)에 대한 투입량을 가장 높게 할 수 있다. 한 쌍의 미들 포트(218)에 대한 투입량은 그들의 중간 수준이 될 수 있다. 유량배분 유닛(230)은 또한 한 쌍의 엣지 포트(217)와 한 쌍의 미들 포트(218)에서의 투입량이 센터 포트(216)를 기준으로 서로 대칭되게 가스를 배분할 수 있다.
다음으로, 인젝터(210)를 통해 복수의 영역으로 구분되어 토출되는 가스를 반응 챔버(110) 측을 향해 통과시키는 배플(250)에 대해 도 4 내지 도 7을 참조하여 설명한다.
먼저, 도 4는 도 2의 배플과 인젝터에 대한 정면도이다.
본 도면을 참조하면, 각 포트들(211,212,213/216,217,218)에서 토출된 가스는 배플(250)의 통과홀들(251,253,255)을 통과하게 된다.
통과홀들(251,253,255)은, 제1 층의 통과홀들(251), 제2 층의 통과홀들(253), 그리고 제3 층의 통과홀들(255)을 가질 수 있다. 제1 층의 통과홀들(251)은 제1 층의 포트들(211)에 대응하여 위치한다. 제2 층의 통과홀들(253)은 제2 층의 포트들(212)에 대응하여 위치하고, 역시 제3 층의 통과홀들(255)은 제3 층의 포트들(213)에 대응하여 위치한다.
제2 층의 통과홀들(253)은 센터 포트(216), 미들 포트(218), 및 엣지 포트(217)에 대해 대응하는 위치에서 고른 크기를 가진다. 그에 반해, 제1 층의 통과홀들(251) 및 제3 층의 통과홀들(255)은 센터 포트(216)에 대응하는 것에서 엣지 포트(217)에 대응하는 것으로 갈수록 크기가 작아질 수 있다. 이는 제2 층의 통과홀들(253)을 통과하는 차단 가스는 영역과 무관하게 많은 양으로 챔버(110)에 주입되고, 제1 층의 통과홀들(251) 및 제3 층의 통과홀들(255)을 통과하는 원료 가스 및 정화 가스는 웨이퍼(W)의 영역 별로 다른 속도로 주입될 수 있도록 하기 위함이다. 구체적으로, 웨이퍼(W)의 중앙 보다는 가장자리에서 가스의 유속이 느려지는 바, 센터 포트(216)에서 엣지 포트(217)에 대응하는 위치로 갈수록 통과홀들의 사이즈를 줄여서 그를 통과하는 가스의 유속을 보상할 수 있다.
다음으로, 도 5는 도 4의 센터 포트들 및 대응하는 통과홀들의 형상을 보인 단면도이고, 도 6은 도 4의 미들 포트들 및 대응하는 통과홀들의 형상을 보인 단면도이며, 도 7은 도 4의 엣지 포트들 및 대응하는 통과홀들의 형상을 보인 단면도이다.
본 도면들을 참조하면, 제1 층의 포트들(211) 내지 제3 층의 포트들(213) 모두에서, 센터 포트(216), 미들 포트(218), 그리고 엣지 포트(217)는 서로 균일한 사이즈를 가질 수 있다. 또한, 제2 층의 통과홀들(253) 중 센터 포트(216), 미들 포트(218), 그리고 엣지 포트(217)에 대응하는 것들 역시 서로 동일한 사이즈를 가질 수 있다. 그들은 원통 형상을 가져서, 각자의 입력단에서 출력단까지 폭(직경)의 변화가 없는 것이다.
그에 반해, 제1 층의 통과홀들(251)과 제3 층의 통과홀들(255)은 원통 형상인 것과 콘(cone) 형상인 것이 서로 섞여 있다. 구체적으로, 센터 포트(216)에 대응하는 통과홀들(251,255)은 실린더 형상이나, 엣지 포트(217) 및 미들 포트(218)에 대응하는 통과홀들(251,255)은 콘 형상일 수 있다.
센터 포트(216)에 대응하는 통과홀들(251,253,255)은 제2 층의 통과홀들(253)에서 제1 층의 통과홀들(251)을 거쳐서 제3 층의 통과홀들(255)을 향한 방향으로 폭이 작아진다. 이러한 관계는 미들 포트(218)에 대응하는 통과홀들(251,253,255)과 엣지 포트(217)에 대응하는 통과홀들(251,253,255)에서도 동일하게 적용될 수 있다. 이러한 관계는 웨이퍼(W)에 근접하는 높이일수록 주입되는 가스의 속도가 높아지게 한다.
상기와 같은 에피택셜 성장장치 및 그에 사용되는 다층 가스공급 모듈은 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.
100: 에피택셜 성장장치 110: 반응 챔버
150: 서셉터 200: 다층 가스공급 모듈
210: 인젝터 230: 유량배분 유닛
250: 배플 270: 인서트
290: 라이너

Claims (11)

  1. 반응 챔버;
    상기 반응 챔버 내에 위치하고, 웨이퍼가 안착되는 서셉터; 및
    상기 웨이퍼에 에피택셜 층을 형성하기 위해 상기 반응 챔버에 대해 가스를 공급하는 다층 가스공급 모듈을 포함하고,
    상기 다층 가스공급 모듈은,
    층별로 서로 다른 가스를 토출하는 복수 층의 포트들을 구비하고, 상기 복수 층의 포트들 중 각 층의 포트들은 상기 웨이퍼의 중앙 영역에 대응하는 센터 포트와 상기 웨이퍼의 양측 가장자리 영역에 대응하는 한 쌍의 엣지 포트 그리고 상기 센터 포트와 상기 한 쌍의 엣지 포트 사이에 각각 배치되는 한 쌍의 미들 포트를 구비하고, 상기 센터 포트와 상기 미들 포트 및 상기 엣지 포트는 서로 동일한 폭을 갖는, 인젝터;
    소스 모듈로부터 상기 가스를 입력받는 단일 유입 라인과, 상기 단일 유입 라인에서 분기되어 상기 포트들 각각에 직접 연결되는 복수의 분기 라인과 상기 포트들 각각에 연결된 유량제어기(Mass Flow Controller)들을 구비하여, 상기 가스를 상기 포트들에 대해 독립적으로 배분하도록 구성되는 유량배분 유닛; 및
    상기 인젝터의 전방에 위치하여 상기 포트들에서 토출된 가스를 통과시키는 통과홀들을 구비하고, 상기 통과홀들 중에서 상기 복수 층의 포트들 중 적어도 한 층의 포트들에 대응하는 통과홀들은 서로 다르게 형성되는, 배플을 포함하는, 에피택셜 성장장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수 층의 포트들은,
    상기 에피택셜 층을 형성하는 원료 가스를 토출하는 제1 층의 포트들; 및
    상기 제1 층의 포트들 보다 상측에 위치하고, 상기 원료 가스의 상방 확산을 차단하는 차단 가스를 토출하는 제2 층의 포트들을 포함하는, 에피택셜 성장장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수 층의 포트들은,
    상기 제1 층의 포트들의 하측에 배치되고, 상기 에피택셜 층의 성장시에 발생하는 부산물을 정화하는 정화 가스를 토출하는 제3 층의 포트들을 더 포함하는, 에피택셜 성장장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 통과홀들은,
    상기 제1 층의 포트들에 대응하는 제1 층의 통과홀들;
    상기 제2 층의 포트들에 대응하는 제2 층의 통과홀들; 및
    상기 제3 층의 포트들에 대응하는 제3 층의 통과홀들을 포함하고,
    상기 제2 층의 통과홀들은,
    원통 형상을 갖고,
    상기 제1 층의 통과홀들 및 상기 제3층의 통과홀들은,
    원통 형상인 것과 콘 형상인 것이 섞여 있는, 에피택셜 성장장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 층의 통과홀들 및 상기 제3층의 통과홀들 중 상기 센터 포트에 대응하는 통과홀들은 원통 형상을 갖고,
    상기 제1 층의 통과홀들 및 상기 제3층의 통과홀들 중 상기 엣지 포트에 대응하는 통과홀들은 콘 형상을 갖는, 에피택셜 성장장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제3 층의 통과홀들은,
    상기 제1 층의 통과홀들에 비해 작은 단면 크기를 갖는, 에피택셜 성장장치.
  7. 에피택셜 성장장치의 반응 챔버 내로 투입되는 가스를 공급하기 위한 다층 가스공급 모듈로서,
    층별로 서로 다른 가스를 토출하는 복수 층의 포트들을 구비하고, 상기 복수 층의 포트들 중 각 층의 포트들은 웨이퍼의 중앙 영역에 대응하는 센터 포트와 상기 웨이퍼의 양측 가장자리 영역에 대응하는 한 쌍의 엣지 포트 그리고 상기 센터 포트와 상기 한 쌍의 엣지 포트 사이에 각각 배치되는 한 쌍의 미들 포트를 구비하고, 상기 센터 포트와 상기 미들 포트 및 상기 엣지 포트는 서로 동일한 폭을 갖는, 인젝터; 및
    상기 가스를 생성하는 소스 모듈로부터 상기 가스를 입력받는 단일 유입 라인과, 상기 단일 유입 라인에서 분기되어 상기 포트들 각각에 직접 연결되는 복수의 분기 라인과 상기 포트들 각각에 연결된 유량제어기(Mass Flow Controller)들을 구비하여, 상기 가스를 상기 포트들에 대해 독립적으로 배분하도록 구성되는 유량배분 유닛; 및
    상기 인젝터의 전방에 위치하여 상기 포트들에서 토출된 가스를 통과시키는 통과홀들을 구비하고, 상기 통과홀들 중에서 상기 복수 층의 포트들 중 적어도 한 층의 포트들에 대응하는 통과홀들은 서로 다르게 형성되는, 배플을 포함하는, 에피택셜 성장장치용 다층 가스공급 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 복수 층의 포트들은,
    에피택셜 층을 형성하는 원료 가스를 토출하는 제1 층의 포트들; 및
    상기 제1 층의 포트들 보다 상측에 위치하고, 상기 원료 가스의 상방 확산을 차단하는 차단 가스를 토출하는 제2 층의 포트들을 포함하는, 에피택셜 성장장치용 다층 가스공급 모듈.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 통과홀들은,
    상기 제1 층의 포트들에 대응하는 제1 층의 통과홀들; 및
    상기 제2 층의 포트들에 대응하는 제2 층의 통과홀들을 포함하고,
    상기 제2 층의 통과홀들은,
    원통 형상을 갖고,
    상기 제1 층의 통과홀들은,
    원통 형상인 것과 콘 형상인 것이 섞여 있는, 에피택셜 성장장치용 다층 가스공급 모듈.
  10. 삭제
  11. 삭제
KR1020220167459A 2022-12-05 2022-12-05 에피택셜 성장장치 및 그에 사용되는 다층 가스공급 모듈 KR102572439B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220167459A KR102572439B1 (ko) 2022-12-05 2022-12-05 에피택셜 성장장치 및 그에 사용되는 다층 가스공급 모듈

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220167459A KR102572439B1 (ko) 2022-12-05 2022-12-05 에피택셜 성장장치 및 그에 사용되는 다층 가스공급 모듈

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102572439B1 true KR102572439B1 (ko) 2023-08-30

Family

ID=87846118

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220167459A KR102572439B1 (ko) 2022-12-05 2022-12-05 에피택셜 성장장치 및 그에 사용되는 다층 가스공급 모듈

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102572439B1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130080151A (ko) * 2012-01-04 2013-07-12 주식회사 엘지실트론 분사 유량 조절 유닛 및 이를 포함한 기상 성장 장치
JP2015173226A (ja) * 2014-03-12 2015-10-01 株式会社アルバック 真空成膜装置及びこの装置を用いた成膜方法
KR20170048562A (ko) * 2014-09-05 2017-05-08 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 Epi 챔버를 위한 주입 인서트
KR20190092282A (ko) * 2018-01-30 2019-08-07 헤르메스 에피텍 코포레이션 Cvd 시스템용 가스 인젝터
KR20220046805A (ko) * 2020-10-08 2022-04-15 에스케이실트론 주식회사 에피택셜 성장 장치

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130080151A (ko) * 2012-01-04 2013-07-12 주식회사 엘지실트론 분사 유량 조절 유닛 및 이를 포함한 기상 성장 장치
JP2015173226A (ja) * 2014-03-12 2015-10-01 株式会社アルバック 真空成膜装置及びこの装置を用いた成膜方法
KR20170048562A (ko) * 2014-09-05 2017-05-08 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 Epi 챔버를 위한 주입 인서트
KR20190092282A (ko) * 2018-01-30 2019-08-07 헤르메스 에피텍 코포레이션 Cvd 시스템용 가스 인젝터
KR20220046805A (ko) * 2020-10-08 2022-04-15 에스케이실트론 주식회사 에피택셜 성장 장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1043763B1 (en) Vapor growth apparatus for semiconductor wafers with dopant gas feed assembly
CN107690487B (zh) 用于半导体外延生长的注射器
KR102349875B1 (ko) 가스 분배 시스템, 가스 분배 시스템을 포함한 리액터, 및 가스 분배 시스템 및 리액터를 이용하는 방법들
US10907251B2 (en) Liner assemblies for substrate processing systems
TWI628729B (zh) 具有可客製之流動注入之磊晶腔室
US8216375B2 (en) Slab cross flow CVD reactor
US8349403B2 (en) Vapor-phase process apparatus, vapor-phase process method, and substrate
EP0502209B1 (en) Method and apparatus for growing compound semiconductor crystals
EP0967633A1 (en) Gas inlets for wafer processing chamber
US20030015137A1 (en) Chemical vapor deposition apparatus and chemical vapor deposition method
KR20060079198A (ko) 수직 유동 회전 디스크 반응기용 알킬 압출 유동
EP1043764A1 (en) Semiconductor wafer and its manufacturing method
KR102127715B1 (ko) 에피텍셜 반응기
CN106711065A (zh) 衬底处理装置及使用所述衬底处理装置的衬底处理方法
US20240167196A1 (en) Epitaxial growth apparatus and gas supply control module used therefor
US20160145766A1 (en) Epitaxial reactor
KR102572439B1 (ko) 에피택셜 성장장치 및 그에 사용되는 다층 가스공급 모듈
JP6987215B2 (ja) エピタキシャル堆積プロセスのための注入アセンブリ
US20240183036A1 (en) Epitaxial growth apparatus and multi-layer gas supply module used therefor
KR101487411B1 (ko) 라이너 및 이를 포함하는 에피텍셜 반응기
JP2013093514A (ja) 気相成長装置
CN109661716B (zh) 气相生长装置、外延晶片的制造方法及气相生长装置用附接件
JPH05226263A (ja) 気相シリコンエピタキシャル成長装置
JP2024073388A (ja) エピタキシャル成長装置及びそれに使用されるガス供給調節モジュール
CN109661715B (zh) 气相生长装置及外延晶片的制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
AMND Amendment
X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant