KR20010102336A - 에피텍셜 반응기를 위한 반응챔버 - Google Patents

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Abstract

수정과 같은 절연 및 투명한 물질로 이루어진 벨자(14), 처리되어지고 절연성을 가지는 물질의 웨이퍼(36a-n)를 수용하기 위해 디스크 형상의 공동(34a-n)이 형성된 서셉터 및 그 상부에 배치된 화학적 저항 플레이트(40)를 포함하는 에피텍셜 반응기를 위한 개선된 반응챔버. 확산기(54)는 벨자(14)의 상부 개구부(50)에 고정된 캡(52)에 장착된 다수의 배출 파이프(106a-f)로 구성된다.

Description

에피텍셜 반응기를 위한 반응챔버{REACTION CHAMBER FOR AN EPITAXIAL REACTOR}
동일한 물질을 포함하는 기질상의 단일결정의 에페텍셜 증가를 포함하는 기술은 수십년동안 공지된 바 있으며, 전자 반도체 장치의 준비 및 특히 집적회로칩의 제조에 사용되는 실리콘 기질 또는 웨이퍼의 준비를 위해 광범위하게 사용되고 있다.
상기 실리톤 에피텍셜 증가를 위해 질소대기중에 시레인(SiH4), 모노클로로시레인(SiH3Cl), 다이클로로시레인(SiH2Cl2), 트리클로로시레인(SiHCl3) 및 실리콘 테트라롤로라이드(SiHCl4)와 같은 이른바 실리콘 자원 가스인 실리콘의 가스 혼합물의 열분해로 얻어지는 화학적 증기 증착(CVD)이 광범위하게 사용된다.
상기 열분해를 위해 에피텍셜 반응기가 사용되고 상기 반응기는 수정벨(belljar)를 외부에서 둘러싸는 코일에 의해 전류를 도입함으로써 가열되고 실리콘웨이퍼를 수용하는 실질적으로 디스크 형상의 공동이 형성되며 실리콘 카바이드로 채워진 흑연으로 이루어진 서셉터(susceptor)로 구성되고, 실리콘 웨이퍼를 위한 히터와 지지대를 둘러싸는 절연 및 투명한 물질로 이루어진 벨자에 의해 필수적으로 형성된다.
상기 서셉터는 다양한 형상을 가질 수 있는데, 예를들어 디스크 형상 또는 윗면이 잘린 피라미드형상일 수 있다. 여기서 참조된 것은 윗면이 잘린 피라미드형상으로 이루어진 서셉터이다.
수정 벨자 내부에 윗면이 잘린 피라미드 형상으로 이루어진 서셉터를 가지는 반응기는 예를들어 이태리 특허 제 1,215,444호 및 유럽특허 제 293,021호와 같이 오랫동안 공지된 바 있다.
상기 형태의 반응기에서, 실리콘에 더 또는 그 이하로 직접 의존하는 것으로 이루어진 기질상에서 실리콘의 증착속도가 공지되어 있으며, 실리콘 증착물을 형성하도록 상기 가스의 열분해를 유도하는 온도에서 유지되는 기질의 표면위로 상술한 실리콘 자원 가스의 흐름속도에서 모든 상태가 동일하다.
이태리 특허 제 1,231,547호 및 본 출원인의 유럽특허 제 0,415,191호에서 나타난 바와 같이, 위에 장착된 반구형돔을 가지는 원통형 벨자내에 둘러싸여진 윗면이 잘린 피라미드 형상의 서셉터가 공개되어 있는데, 서셉터의 측면의 중심에서 최소인 실린콘 자원가스를 위한 흐름속도를 발생하고 여기서 상기 면들과 상기 벨자벽사이의 거리가 최소가 된다.
상술한 이태리 특허 제 1,231,547에서는 증착속도에 해당하는 변수와 증착두께에서 귀결되는 변수를 극복하기 위해, 상기 돌출부근처내의 상기 가스의 흐름속도를 영으로 또는 영에 근접하도록 감소하고 상기 돌출부와 벨자 벽사이에서 서셉터의 각면을 가로지르는 속도를 더 또는 덜 균일하게 하는 벨자 벽을 향하여 돌출부를 가진 서셉터의 코너를 제공한다.
상기 목적을 위해 형성된 돌출부는 상술한 특허 도 8내지 19에서 도시되며, 도 8내지 9B에서는 서셉터의 코너로 삽입되는 양 돌출부를 도시하고 도 11 내지 19에서는 서셉터의 동일한 물질로부터 형성되는 것을 도시한다.
상기 시스템은 비록 특정한 비정규도와 예측불가성이 주목되고 청결의 목적 또는 심각한 실수를 복구하기 위해 벨자가 새로운 것으로 교체되어야할 때 하나가 교체된 것과 실제적으로 동일하도록 작동하여 상당히 만족스러운 방법으로 작동된다.
또한 실리콘 웨이퍼가 약 100mm(4")에서 200mm(8")사이이의 직경으로 크게 제조되는 경향이 있기 때문에, 벨자의 교체의 따른 비정규성이 더 큰 실리콘 웨이퍼가 제조됨으로써 감소된다.
이와 관련하여 웨이퍼의 직경이 증가할 때 에피텍셜 웨이퍼의 질적 요구가 엄격하게되고 따라서 동시에 많은수의 웨이퍼를 처리하는 반응기(다발형 반응기)가 생산되는 웨이퍼의 양 및 질사이의 균형을 이루어야 한다(저비용)는 것이 공지된바 있다.
특정 중요성의 질적 파라미터는 증착되는 에피텍셜 층의 두께의 균일성이다. 이와 관련하여, 에피텍셜 반응기, 특히 다발형 반응기내에서, 두께의 균일성은 특정요소에 의해 영향받는다.:
- 각각의 개별 웨이퍼상의 다른 지점사이의 두께의 차이
- 동일한 다발내의 개별 웨이퍼들사이의 차이
- 다양한 다발사이의 차이
상술한 선행기술 문헌들에서 보여진바와 같이, 위면이 잘린 피라미드형사의 서셉터를 가지며 배럴 에피텍셜 반응기로 공지된 통상의 에피텍셜 반응기의 반응챔버는 다음의 부분으루 필수적으로 구성된다.:
- 좁은 원통형 넥에의해 돔을 닫는 벨자에 연결되는 플랜지가 상부에 형성된 원통형 벨자;
- 균일한 방법으로 배출가스흐름을 분배하는 기능을 가지는 두 평행한 플레이트에 연결된 인입 파이프로 구성되는 화학 증기 증착 반응기내에서 사용되는 가스 확산기;
- 상기 서셉터의 커버상에 있는 수정 플레이트; 및
- 지지대가 형성된 서셉터
상술한 요소들은 반응기의 필수적인 부분을 함께 형성한다.
예를들어 다음 표에 따라 그 직경에 따른 다수의 웨이퍼를 반응기의 서셉터가 수용하는 것이 보여진다.
웨이퍼 직경 웨이퍼 번호 웨이퍼 배치
100mm(4") 30 10열로 나누어진 3링
125mm(5") 24 8열로 나누어진 3링
150mm(6") 14 7열로 나누어진 2링
200mm(8") 5 5열로 나누어진 1링
일반적으로, 링의 수가 더 많고, 열의 수가 더 적을수록 에피텍셜 층의 두께가 균일하도록 밸런스를 달성하기가 더 어렵다. 두께의 균일성은 실질적으로 원통형의 벨자내부에 동봉된 서셉터의 윗면이 잘린 피라미드형상으로 인해 수직방향으로 링사이에서 크게 변화하는 경향이 있다.
상술한 종래기술에 따라 형성된 반응챔버는 모든 요소들이 명세서에 따라 제조될 때, 만족한 결과를 얻을 수 있다. 그러나, 만약 요소가 명세서에 따라 만들어지지 않는다면 심각한 결점이 발생할 수 있다. 일반적으로 서셉터나 수정 플레이트는 이들이 크게 잘못되지 않는한 문제를 일으키지 않는다. 한편, 벨자 및 분배기는 상당히 임계적인데 이들의 임계성향은 더크게 증가하는 직경을 가지는 웨이퍼의 제조로 증가한다. 이것은 특정지점에서 적용되는 더 작은 허용오차를 요하며, 동일한 설계특성으로 제조될 때 조차도 벨자 또는 확산기가 교체될 때 상기 결과는 증착된 층의 두께의 균일성 측면에서 상당히 명백하거나 반대로 변한다.
연구 및 시험은 이와 관련하여 다음과 같이 수행되었다.
a) 확산기는 인입파이프에서의 가스 속도가 너무 높기(약 130m/sec)이기 때문에 너무 임계적인 반면, 배출파이프에서는 너무 낮다(약 3m/sec); 따라서 형상측면에서의 최소 편향 또는 개별부분사이의 적은 차이는 실행시 실절적인 편향을 나타낸다.;
b) 이른바 벨자의 견부의 형상, 즉 확산기에 연결된 지지플레이트가 밀봉되어 고정된 상부 플렌지내에서 끝나는 넥에 벨자의 원통형 측벽을 연결하는 돔 형상의 영역은 상당히 임계적인데 왜냐하면 서셉터 상에 있는 수정 플레이트가 상기 견부의 만곡된 벽에 상당히 근접하여 있어서 대류 포켓이 가스흐름내에 형성되어 상기 포켓이 상기 견부의 만곡직경(상기 직경의 최소변화는 상기 대류 포켓내의 큰 변화를 일으킨다.)에 따라 그리고 수동 글라스 처리 기술을 사용하여 형성된 내부표면의 불규칙성에 따라 크게 변화하는 형태를 가지기 때문이다.
돔으로 나쁘게 이루어진 벨자는 통상 수직 균일성 측면 즉, 한링과 다음사이의 실절적인 차이에서 나쁜 결과를 초래한다.;
c) 벨자의 내부직경은 상당히 임계적이다.: 만약 벨자가 너무 좁으면 각 웨이터의 균일성은 좋지않다.
상술한 결점은 다음과 같은 본 발명에 의해 극복되어 진다.:
- 상부 플랜지에 고정된 캡에 의해 지지되고 종래기술에 따라 중심 파이프에 의해 공급되는 평행한 디스크를 가진 확산기는 상부플랜지를 돔에 연결하는 넥하부에 위치한 벨자의 돔 영역에 캡의 환상의 챔버를 연결하는 동일한 길이의 다수 파이프를 가지는 대칭적인 환상의 분배 챔버에 연결되고 중심 돔 파이프에의해 공급되는 캡에 의해 형성되는 새로운 형상의 확산기로 교체된다. 상기 다수의 파이프는 낮은 속도에서 흐름의 균일한 분배를 확실하게 한다.
- 서셉터 위로 지지되는 수정 플레이트 상부의 벨자의 원통형 영역은 플레이트와 견부사이의 간섭을 제거하도록 연장된다.
- 벨자의 최소 내부직경은 서셉터로부터 가능한한 멀리 벨자를 유지하도록 고정된다.
- 상부 영역내의 서셉터의 코너에는 상기 서셉터의 몸체내에 형성된 요홈으로 삽입되는 돌출 배플이 형성되며, 상기 배플은 서셉터의 코너의 약 절반정도의 길이를 가진다.
본 발명은 화학 증기 반응에 의해 결정물질의 기질로 증착을 수행하는 에피텍셜 반응기의 반응챔버의 개선에 관한 것이다.
특히, 본 발명은 동일한 물질로 이루어진 단일결정기질로 반도체 물질의 증착을 수행하는 에피텍셜 반응기를 위한 개선된 반응챔버에 관한 것이며, 또한 동일한 물질의 기질로 반도체 실리콘의 증착에 의한 에피텍셜 증가에 관한 것이다.
도 1은 각각 7열의 즉, 150mm(6")의 직경을 가진 웨이퍼를 위한 두 링을 포함하는 형태의 서셉터를 보유하는 본 발명에 따른 에피텍셜 반응기의 반응 챔버의 단면도이다.
도 2는 도 1의 A-A선을 다른 동일한 반응챔버의 부분 절단된 평면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 반응챔버를 위한 분배기 조립체 및 캡의 부분 확대도이다.
도 4는 모든 요소를 도시하는 동일한 캡과 분배기의 사시도이다.
* 부호설명
10 ... 챔버 12 ... 베이스
14 ... 벨자 16 ... 코일
20 ... 날개 22 ... 공기 흐름
본 발명의 특징은 본 명세서의 결론적인 부분을 형성하는 청구범위로 한정된다. 그러나, 본 발명의 다른 특징과 유리한 점은 동반된 도면과 함께 비제한적인 예시로 제공된 실시예의 서술로 더욱 명백해진다.
도면을 참조로, 에피텍셜 반응기의 반응챔버(10)는 벨자(14)로 도입되고, 상술한 이태리 특허 제 1,215,444호 및 이에 대응하는 유럽특허 제 293,021호에서 도시된바와 같이 반사형태의 유도코일에 의해 둘러싸여지는 화학적 반응물과 작용하지 않는 수정과 같은 절연 및 투명 물질로 이루어진 벨자(14)를 지지하는 베이스(12)로 형성되는 것을 볼 수 있다.
자명하게, 코일(16)은 냉각을 위해 벨자(14)와 코일(16)사이의 공동으로 흐르른 공기 흐름(22)을 분배하기 위한 날개(20)를 포함하는 지지대(18)상에 있게된다. 상기 벨자는 그 내부에 위치하며 윗면이 잘린 피라미트형으로 형성되고,지지 및 회전 샤프트(26)상에 있으며, 필수적으로
상부에서는 제 2 평평한 플레이트(32)에 의해, 바닥에서는 제 1 평평한 플레이트(30)에 의해 닫히는 실리콘 탄화물(SiC)과 같은 불활성 물질에의해 화학적으로 얇은 층으로 정렬되고 흑연과 같은 전도성 물질로 이루어진 측면 쉘(28)에 의해 형성된 서셉터(24)를 가진다.
상기 평평한 플레이트(30,32)는 실리콘 탄화물과 같은 불활성 물질내에 정렬됨에 따라 흑연과 같은 전도체와 마찬가지로 수정 또는 세라믹 물질과 같은 불활성 및 절연물질로 이루어 질 수 있다.
흑연은 특히, 바람직한데 이는 기계가공(모스 스케일에서 하네스 요소 2)이 쉽고 당업자에게 오랫동안 알려진 방법을 사용하는 실리콘 탄화물로 쉽게 정렬될수 있다.
상기 서셉터(24)의 측면 쉘(28)은 집적회로 반도체 칩을 준비하기 위해 요구되는 방법을 사용하여 처리되어지는 반도체 실리콘의 웨이퍼 36a-n을 수용할 수 있는 디스크 형상의 공동 34a-n이 형성된다.
상기 서셉터924)는 그 위에 돌출하고 수정 도는 세라믹 물질과 같은 불활성 물질로 이루어진 플레이트를 지지하는 열(38)을 가진다.
상기 플레이트(40)는 당연히 서셉터(24)를 실리콘 자원 가스들이 직접 타격하는 것을 막는 기능을 가진다.
본 발명에 따르면, 벨자(14)는 종래기술에 따른 통상의 반구형 돔에서 끝나는 대신에 서셉터(24)와 플레이트(40)에 대해 상승하는 견부(42)내에서 끝남으로써, 벨자(14)와 플레이트(40)사이의 공간이 실제적으로 제한되지 않고 이에따라 플레이트(40)와 견부(42)사이의 간섭을 피할 수 있게된다.
견부(42)뒤에, 벨자 벽이 도 3 및 4에서 더 상세히 나타나는 본 발명에 따른 확산기(54)의 캡(52)을 수용하도록 설계된 개구부(50)를 한정하는 두꺼운 플랜지(48)에서 끝나는 상승된 중심 넥(46)에 연결된 평평한 구역(44)과 연속한다.
상기 확산기(54)는 세 개이상이며 놉(60a-c), 나사산이 형성된 생크(62a-c), 상부단부에서 전복되고 하부에 나사산이 형성된 중공 슬리브(64a-c), 스프링 압력 와셔(66a-c), 압력 스프링(68a-c), 상기 슬리브(64a-c)의 나사산이 형성된 영역을 수용하기 위한 나사산이 형성된 홀(70a-c) 및 한번 홀(70a-c)로 나사결합이 완성되면 상기 슬리브(64a-c)를 고정시키기 위한 잠금 스크류(72a-c)로 이루어진 스프링장착 타이로드에 의해 환상의 플랜지에 연결된 중공 캡으로 구성된다.
결국 상기 생크(62a-c)의 나사산이 형성된 단부는 환상의 플랜지(56)의 나사산이 형성된 홀에 결합된다. 동일한 플랜지(56)는 벨자(14)의 넥(46)에 부착된 두꺼운 플랜지(48)를 플랜지(56)와 함께 잡는 두 역 플랜지(82a, 82b)의 나사산이 형성된 홀(80a-f)에 결합되는 볼트(78a-f)를 수용하는 관통홀(76a-f)이 형성된다.
캡(52)은 그위에 장착되며 상승 놉(94) 내에서 끝나는 나사산이 형성된 생크(92)에 의해 내부적으로 연결되는 나사산이 형성된 슬리브(90)를 가지는 닫힌 상부 돔 피스(88)내에서 끝나는 플랜지(86)에 의해 상부에서 닫힌다.
상기 돔피스(88)는 반응챔버(10)내에서 사용되는 가스의 외부자원에 연결하기 위한 슬리브(96)와 교통한다.
상기 돔피스(88)는 캡(52)의 상부측면과 플랜지(86)사이에서 한정되는 환상의 챔버(104)에 각도의 균일성을 다른 환상의 슬릿(102)과 함께 제공하는 환상의 슬릿을 한정하는 바닥(100)을 가진 내부챔버(98)를 가진다.
여기서 환상의 챔버(104)는 플레이트(40)위의 벨자(14)내에서 나타나는 배출 파이프(106a-f)(이 경우 6개)와 교통한다.
오링 가스켓(108)은 플랜지(86)가 도 3 및 4에서 도시된 볼트(110a-f)셋에 의해 캡(52)에 대해 가압될 때, 플랜지(86)와 캡(52)사이의 밀봉을 확실하게 한다.
수정 및 세라믹 물질과 같은 화학적으로 불활성인 물질로 이루어진 배출파이프(106a-f)는 상기 캡(52)의 바닥을 통과하는 대응하는 나사산 형성 홀로 조여지는 나사산이 형성된 슬리브(112a-f)에 의해 캡(52)의 바닥에 연결된다.
상기 캡(52)은 연결하는 슬리브(116,118)로부터 각각 나타나로 그리고 들어가는 물과같은 냉각유체의 흐름을 위한 내부챔버(114)가 형성된다.
캡(52)의 바닥과 두꺼운 플랜지(48)사이에 연결된 두 가스켓들 사이에서 한정된 공간에 연결하기 위한 슬리브(120)는 상기 가스켓들의 밀봉효과를 나타낸다.
도 1 및 2를 다시 참조하면, 측면 코너영역내의 서셉터(24)의 상부 평평한 플레이트(30)와 셀에는 실리콘 탄화물과 정렬된 유리, 수정 세라믹 물질 또는 흑연과 같은 화학적으로 불활성물질로 이루어진 배플(122a-g)이 형성되는 것을 볼 수 있다.
흑연은 쉽고 정밀하게 기계가공되고 쉽게 실리콘 탄화물과 정렬되기 때문에 한번 의도한 크기가 달성되면 배플(122a-g)는 더 이상 수정하지 않는 것이 바람직하다.
실리콘 자원가스는 불활성 플레이트(40)위로 확산되고, 서셉터(24)의 쉘과 벨자(14)의 측면벽사이에서 흐른다.
여기서, 열분해작용은 웨이퍼(36a-n)상으로 실리콘의 에피텍셜 증착의 결과로 발생한다. 본 발명에 따라 반응챔버를 사용함에 따른 결과는 다음과 같다.
1) 벨자, 캡 및 파이프들이 바뀔 때, 실행에 영향을 주지 않도록 개별부분은 더 이상 임계적 특징을 가지지 않는다.;
2) 동일한 다발내의 개별 웨이퍼의 두께의 균일성이 개선된다.;
3) 성장 두께의 분배를 위한 전형적인 형태는 각 웨이퍼 내에 달성된다.
특히, 결과 1 및 3으로 인해 각 웨이퍼 내의 성장두께내의 변수에서 단독으로 노력을 집중할 수 있다.
실제로, 각 웨이퍼내의 두께의 분배는 다음과 같이 발생한다.
각 8개의 웨이퍼의 세 링을 가지는 125mm(5")의 직졍을 가진 웨이퍼를 위한 서셉터의 경우:
제 1 링에서 웨이퍼는 좌측 및 우측 면에서 얇을수록 중심이 두꺼워지는 성장층을 가진다.;
제 2 링에서 웨이퍼는 좌측 및 우측면에서 얇을수록 중심에서는 약간 높은 성장층을 가진다.;
제 3링에서 웨이퍼는 완전히 균일한 성장층을 가진다.
7개의 웨이퍼의 두 링을 각각 가지는 150mm(6")의 직경을 가지는 웨이퍼를 이한 서셉터의 경우:
제 1 링에서 웨이퍼는 좌측 및 우측면에서 얇을수록 중심에서 더 두꺼운 성장층을 가진다.;
제 2링에서 웨이퍼는 완전히 균일한 성장층을 가진다.
여기서 수행되어야하는 임무는 가능한한 개별링내의 성장두께의 동일한 분배를 확실히 해야한다는 것이다. 배럴형태의 반응기내에서 서셉터(24)는 정규의 다면체베이스를 가지는 윗면이 잘린 피라미드의 형태이며 반면, 벨자(14)는 원형의 형태를 가진다. 결과적으로, 서셉터(24)와 벨자(14)사이의 가스를 위한 흐름 채널은 웨이퍼의 중심내에(도 2 참조)더 큰 단면섹션을 가지는 수평방향내의 다양한 단면을 가진다.
또한, 동일한 흐름 채널은 벨자(14)벽이 완전히 수직이기 때문에 역시 수직방향으로 다양한 단면을 가지는 반면, 벨자와 서셉터에 공통인 수직축에 대해 적은 각도(대개 3°)로 경사진다.
상기 경사는 가스가 흐름에 따라 서셉터가 하강하는 수소 및 실리콘 화합물의 혼합에서 실리콘 배의 분말 소모를 위한 보상을 위해 필요한 벨자와 서셉터의 바닥을 향하여 가스의 흐름속도가 증가하게 한다.
이태리 특허 제 1,231,547호와 이에 대응하는 유럽특허 제 0,415,191호에서 상술한 바와 같이, 특정 한계 내에서 더 작은 단면이 일치할수록 가스의 흐름속도가 더 크지고 따라서 실리콘 증착의 속도가 더 커진다.
그러나, 서셉터와 벨자주위의 경계층사이의 상호작용으로 인해 상황이 더 복잡해지고 여기서, 상호작용은 각각의 온도(서셉터가 코일(16)로부터 유도되는 전류에 의해 가열되는 반면, 벨자는 공기흐름(22)에 의해 냉각되는 것을 기억해야한다.)와 서셉터와 내부벨자벽 사이의 거리에 따른다.
이같은 이유로, 150mm(6")의 직경을 가진 웨이퍼를 위한 서셉터의 제 1 링과 125mm(5")의 직경을 가진 웨이퍼를 위한 제 1 및 제 2링에서, 경계층들사이의 거리와 라서 흐름단면은 중심에서보다 웨이퍼의 측면에서 가스의 더 빠른 운동을 유발한다.
다른 한편으로는, 바닥링에서, 경계층들사이의 거리와 따라서, 흐름단면은 에이퍼의 중심에서와 측면에서의 균일한 속도를 가지는 가스의 운동을 유발한다.
문제는 상술한 이태리특허 제 1,231,547호와 이에 대응하는 유럽특허 제0,415,191호에서 서술되고 청구된 방법에 의해 해결된다. 상기의 서술은 참조목적으로 달성되는 것으로 간주된다.
상기 해결책에 따라 서셉터의 코너는 바닥링의 경계층을 변경하지 않고 상부링의 경계층을 변경하기 위해 배플을 나누어 형성되어진다.
그러나, 상기한바와 같이 만약 종래기술에 의해 제안된 방법이 서로 이격되어 경계층을 움직이는 가스의 배출속도의 상당히 균일한 분배를 보증하기에 충분하다면, 벨자와같은 서셉터에 무관한 요소일때만 성공적인 결과를 가져오고 평행하게 포개진 디스크쌍을 가진 가스 분배기와 캡은 교체되지 않을 것이다.
상기 요소중하나가 교체되기만하면 상기 발명이 제한된 값을 고려하게되는 상당히 부정적인 결과가 될 것이다. 이제 오직 도 3 및 4에서 상세히 보여진바와같이 수행된 분배기(54)의 변경 및 플레이트(40)에 대해 벨자(14)의 견부(42)의 높이의 영향에 대해 발견함으로써, 종래기술에서 발생한 결점을 제거할 수 있고 이에따라 상술한 발명에서 완전히 이용가능하다.
상술한 바와 같이 본 발명은 서셉터(24)내에 있는 코너의 요홈으로 쉽게 삽입되나 서셉터(24)내에서 일체로 형성되지 않는 비영구적인 작은 크기의 분리 배플(122a-g)을 사용하는 부가적인 잇점과 함께 이태리 특허 제 1,231,547호에서 서술된 발명으로 이루어진다.
배플(122a-g)의 크기감소는 역시 에피텍셜 층의 저항성의 제어에 바람직한 효과를 가져오는데 이는 효과적인 열 발산기인 상기 배플이 특히 배플에 인접한 웨이퍼상의 지점에서 온도에 민감한 저항의 균일성과 같은 실행 파라미터에 영향을줄수 있다.
실제로, 상기 작은 크기의 배플(122a-g)을 가진 저항의 균일성이 나빠지지 않는 반면, 수직방향에서 즉, 한 링과 그 다음 링사이에서 두께의 균일성의 개선으로 인해, 상술한 이태리 특허 제 1,231,547호와 이에 대응하는 유럽특허 제 0,415,191호에서 서술한 바와 같이 제 2 유도 장치를 포함하는 정규의 시스템에서 예로 사용하는 상기 균일성을 최적화할 수 있는 서셉터를 위한 온도 프로파일을 성공적으로 달성할 수 있다.
본 발명의 특정 실시에에 관련된 상기 서술은 어떤경우에도 제한된 것으로 간주되지 않으며 당업자는 많은 유사하고 균등한 해결책이 가능하며 여기에서 커버되는 것으로 간주되는 모든 것은 동반된 청구범위로 한정된다.

Claims (15)

  1. 수정과 같은 절연 및 투명한 물질로 이루어진 벨자(14), 처리되어지고 절연성을 가지는 물질의 웨이퍼(36a-n)를 수용하기 위해 디스크 형상의 공동(34a-n)이 형성된 서셉터 및 그 상부에 배치된 화학적 저항 플레이트(40)를 포함하는 에피텍셜 반응기를 위한 개선된 반응챔버에 있어서,
    돔에 상부 플랜지(48)를 연결하는 넥(46)하부에 위치한 벨자의 돔구역(42,44)에 캡이 환상의 챔버(104)를 연결하는 동일한 길이이며 낮은 속도로 흐름의 균일한 분배를 확실하게 하는 다수의 파이프(106a-f)를 가지는 대칭 환상의 분배 챔버(104)에 연결된 중심 돔 피스(88)에 의해 공급되는 캡(52)으로 형성된 확산기(54),
    플레이트(40)와 견부(42)사이의 간섭을 제거하도록 서셉터상부에 지지되는 플레이트(40)위로 연겨되는 벨자(14)의 원통형 구역;
    서셉터(24)로부터 가능한한 이격되어 벨자(14)를 유지하도록 벨자(14)의 최소내부직경 및;
    서셉터(24)의 코너에서, 상기 서셉터(24)의 몸체내에 형성된 요홈으로 삽입되어 돌출하며 서셉터(24)의 코너의 절반의 길이를 가지는 배플(122a-g)을 사용하는 것을 특징으로 하는 에피텍셜 반응기를 위한 반응챔버.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 확산기(54)의 캡(52)이 벨자(14)의 상부 플랜지(48)에 대해 환상의 플랜지(56)를 고정하는 두 절반의 역 플랜지(82a,82b)에 의해 벨자(14)의 상부의 두꺼운 플랜지(48)에 순차적으로 고정되는 환상의 플랜지(56)에 고정되는 것을 특징으로 하는 에피텍셜 반응기를 위한 반응챔버.
  3. 제 2항에 있어서,
    환상의 플랜지(56)에 확산기(54)의 캡(52)을 고정하는 것이 환상의 플랜지(56)에 대해 캡(52)을 탄성적방법으로 누르는 다수의 스프링 적재 타이로드(58a-c)에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 에피텍셜 반응기를 위한 반응챔버.
  4. 제 2항 및 제 3항에 있어서, 벨자(14)내의 분배기(54)로부터 나타나는 다수의 파이프(106a-f)를 공급하도록 환상의 챔버(104)에 가스의 균일한 분배를 정확히 보증하기 위해 하나이상의 환상의 슬릿을 한정하는 바닥(100)이 돔피스에 형성되는 동일한 반응챔버내에서 사용되어지는 가스의 외부자원에 연결하기 위해 슬리브(96)와 교통하는 돔피스(88)내에서 끝나는 플랜지(86)에 의해 상기 캡(52)이 상부에서 닫히는 것을 특징으로 하는 에피텍셜 반응기를 위한 반응챔버.
  5. 제 4항에 있어서, 바닥(100)내에 슬릿을 더하여, 다른 환상의 슬릿(102)이 배출 파이프(106a-f)를 공급하는 환상의 챔버(104)에 가스의 균일한 분배를 확실하게 하는 것을 특징으로 하는 에피텍셜 반응기를 위한 반응챔버.
  6. 제 4항 및 5항에 있어서, 분배기(54)의 캡(52)이 냉각유체의 흐름을 위한 내부 챔버(114)를 포함하는 것을 특징으로 하는 에피텍셜 반응기를 위한 반응챔버.
  7. 제 4,5항 및 6항에 있어서, 배출파이프(106a-f)가 벨자내에서 사용되는 가스에 대해 화학적으로 불활성인 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 에피텍셜 반응기를 위한 반응챔버.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 배출파이프(106a-f)가 유리로 만들어지는 것을 특징으로 하는 에피텍셜 반응기를 위한 반응챔버.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 배출파이프(106a-f)가 세라믹 물질로 만들어지는 것을 특징으로 하는 에피텍셜 반응기를 위한 반응챔버.
  10. 제 7항에 있어서, 상기 배출파이프(106a-f)가 수정으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 에피텍셜 반응기를 위한 반응챔버.
  11. 전항 중 어느 한 항에 있어서, 서셉터(24)에 고정된 배플(122a-f)이 상기 챔버내에서 사용되는 가스에 대해 화학적으로 불활성인 물질로 만들어지는 것을 특징으로 하는 에피텍셜 반응기를 위한 반응챔버.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 서셉터(24)에 고정된 배플(122a-f)이 유리로 만들어지는 것을 특징으로 하는 에피텍셜 반응기를 위한 반응챔버.
  13. 제 11항에 있어서, 상기 서셉터(24)에 고정된 배플(122a-f)이 세라믹물질로 만들어지는 것을 특징으로 하는 에피텍셜 반응기를 위한 반응챔버.
  14. 제 11항에 있어서, 상기 서셉터(24)에 고정된 배플(122a-f)이 수정으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 에피텍셜 반응기를 위한 반응챔버.
  15. 제 11항에 있어서, 상기 서셉터(24)에 고정된 배플(122a-f)이 실리콘 탄화물로 정렬된 흑연으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 에피텍셜 반응기를 위한 반응챔버.
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Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITMI20011881A1 (it) * 2001-09-07 2003-03-07 L P E S P A Suscettori dotato di dispositivi di controllo della crescita epitassiale e reattore epitassiale che utilizza lo stesso
ITMI20031841A1 (it) * 2003-09-25 2005-03-26 Lpe Spa Suscettore per reattori epitassiali ad induzione.
US7655542B2 (en) * 2006-06-23 2010-02-02 Applied Materials, Inc. Methods and apparatus for depositing a microcrystalline silicon film for photovoltaic device
DE102007063363B4 (de) * 2007-05-21 2016-05-12 Centrotherm Photovoltaics Ag Vorrichtung zur Dotierung und Beschichtung von Halbleitermaterial bei niedrigem Druck
US8404049B2 (en) 2007-12-27 2013-03-26 Memc Electronic Materials, Inc. Epitaxial barrel susceptor having improved thickness uniformity
US7833885B2 (en) 2008-02-11 2010-11-16 Applied Materials, Inc. Microcrystalline silicon thin film transistor
US8076222B2 (en) * 2008-02-11 2011-12-13 Applied Materials, Inc. Microcrystalline silicon thin film transistor
JP5445044B2 (ja) * 2008-11-14 2014-03-19 東京エレクトロン株式会社 成膜装置
US9441295B2 (en) * 2010-05-14 2016-09-13 Solarcity Corporation Multi-channel gas-delivery system
JP4676567B1 (ja) * 2010-07-20 2011-04-27 三井造船株式会社 半導体基板熱処理装置
KR101459502B1 (ko) 2011-07-13 2014-11-07 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 박막 트랜지스터 디바이스들을 제조하는 방법들
CN103828061B (zh) 2011-10-07 2018-02-13 应用材料公司 使用氩气稀释来沉积含硅层的方法
TWI470105B (zh) * 2013-06-03 2015-01-21 Adpv Technology Ltd Gas Reaction Continuous Cavity and Gas Reaction
US9972740B2 (en) 2015-06-07 2018-05-15 Tesla, Inc. Chemical vapor deposition tool and process for fabrication of photovoltaic structures
KR20180122023A (ko) 2016-03-28 2018-11-09 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 서셉터 지지부
US9748434B1 (en) 2016-05-24 2017-08-29 Tesla, Inc. Systems, method and apparatus for curing conductive paste
KR102553629B1 (ko) * 2016-06-17 2023-07-11 삼성전자주식회사 플라즈마 처리 장치
US9954136B2 (en) 2016-08-03 2018-04-24 Tesla, Inc. Cassette optimized for an inline annealing system
US10115856B2 (en) 2016-10-31 2018-10-30 Tesla, Inc. System and method for curing conductive paste using induction heating
US20180340052A1 (en) * 2017-05-24 2018-11-29 Garlock Sealing Technologies, Llc Biaxial ptfe gasket material with high purity filler
US11670490B2 (en) * 2017-09-29 2023-06-06 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Integrated circuit fabrication system with adjustable gas injector
CN117187785B (zh) * 2023-11-08 2024-02-23 新美光(苏州)半导体科技有限公司 一种化学气相沉积装置及方法

Family Cites Families (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3525870A (en) * 1967-11-09 1970-08-25 Ibm Magnetic memory having polarized state detector
US3603284A (en) * 1970-01-02 1971-09-07 Ibm Vapor deposition apparatus
US3865072A (en) * 1973-10-18 1975-02-11 Hls Ind Apparatus for chemically depositing epitaxial layers on semiconductor substrates
US4322592A (en) * 1980-08-22 1982-03-30 Rca Corporation Susceptor for heating semiconductor substrates
US4421786A (en) * 1981-01-23 1983-12-20 Western Electric Co. Chemical vapor deposition reactor for silicon epitaxial processes
US4579080A (en) * 1983-12-09 1986-04-01 Applied Materials, Inc. Induction heated reactor system for chemical vapor deposition
US4632060A (en) * 1984-03-12 1986-12-30 Toshiba Machine Co. Ltd Barrel type of epitaxial vapor phase growing apparatus
IT1215444B (it) 1987-04-24 1990-02-14 L P E S P A Perfezionamenti ad induttori e suscettori impiegabili in reattori epitassiali.
US4694779A (en) * 1984-10-19 1987-09-22 Tetron, Inc. Reactor apparatus for semiconductor wafer processing
US4638762A (en) * 1985-08-30 1987-01-27 At&T Technologies, Inc. Chemical vapor deposition method and apparatus
US4761269A (en) * 1986-06-12 1988-08-02 Crystal Specialties, Inc. Apparatus for depositing material on a substrate
US4747367A (en) * 1986-06-12 1988-05-31 Crystal Specialties, Inc. Method and apparatus for producing a constant flow, constant pressure chemical vapor deposition
US4807562A (en) * 1987-01-05 1989-02-28 Norman Sandys Reactor for heating semiconductor substrates
US4911102A (en) * 1987-01-31 1990-03-27 Toyoda Gosei Co., Ltd. Process of vapor growth of gallium nitride and its apparatus
DE3707672A1 (de) * 1987-03-10 1988-09-22 Sitesa Sa Epitaxieanlage
KR890003983A (ko) 1987-08-27 1989-04-19 엔.라이스 머레트 종래의 cvd 반응로를 사용한 스트레인층 초격자의 연속 화학 증착 성장 방법
JPH01125923A (ja) 1987-11-11 1989-05-18 Sumitomo Chem Co Ltd 気相成長装置
FR2628984B1 (fr) * 1988-03-22 1990-12-28 Labo Electronique Physique Reacteur d'epitaxie a planetaire
US4928626A (en) * 1989-05-19 1990-05-29 Applied Materials, Inc. Reactant gas injection for IC processing
IT1231547B (it) 1989-08-31 1991-12-17 Lpe Spa Sistema per controllare velocita' di crescita epitassiale in reattori verticali muniti di suscettore troncopiramidale
DE69126122T2 (de) * 1990-09-21 1997-08-28 Fujitsu Ltd Methode und apparat zum wachsen von verbindungshalbleiterkristallen
US5284805A (en) * 1991-07-11 1994-02-08 Sematech, Inc. Rapid-switching rotating disk reactor
US5453124A (en) * 1992-12-30 1995-09-26 Texas Instruments Incorporated Programmable multizone gas injector for single-wafer semiconductor processing equipment
US5744049A (en) * 1994-07-18 1998-04-28 Applied Materials, Inc. Plasma reactor with enhanced plasma uniformity by gas addition, and method of using same
CN1171137A (zh) * 1994-11-16 1998-01-21 B·F·谷德里奇公司 压力梯度化学蒸汽渗透和沉积的设备及工艺和制品
JP3424867B2 (ja) * 1994-12-06 2003-07-07 富士通株式会社 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
JP3360098B2 (ja) * 1995-04-20 2002-12-24 東京エレクトロン株式会社 処理装置のシャワーヘッド構造
US5908504A (en) * 1995-09-20 1999-06-01 Memc Electronic Materials, Inc. Method for tuning barrel reactor purge system
JP3360265B2 (ja) * 1996-04-26 2002-12-24 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置
US6209480B1 (en) * 1996-07-10 2001-04-03 Mehrdad M. Moslehi Hermetically-sealed inductively-coupled plasma source structure and method of use
US5846883A (en) * 1996-07-10 1998-12-08 Cvc, Inc. Method for multi-zone high-density inductively-coupled plasma generation
US5910221A (en) * 1997-06-18 1999-06-08 Applied Materials, Inc. Bonded silicon carbide parts in a plasma reactor
US6015595A (en) * 1998-05-28 2000-01-18 Felts; John T. Multiple source deposition plasma apparatus
US6562128B1 (en) * 2001-11-28 2003-05-13 Seh America, Inc. In-situ post epitaxial treatment process
US5964948A (en) * 1998-08-17 1999-10-12 Seh America, Inc. Exhaust insert for barrel-type epitaxial reactors
US6080241A (en) * 1998-09-02 2000-06-27 Emcore Corporation Chemical vapor deposition chamber having an adjustable flow flange
US6475284B1 (en) * 1999-09-20 2002-11-05 Moore Epitaxial, Inc. Gas dispersion head

Also Published As

Publication number Publication date
DE60006095D1 (de) 2003-11-27
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DK1173632T3 (da) 2004-03-01
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