KR20050012936A - 서셉터 및 이를 포함하는 증착 장치 - Google Patents

서셉터 및 이를 포함하는 증착 장치

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KR20050012936A
KR20050012936A KR1020030051637A KR20030051637A KR20050012936A KR 20050012936 A KR20050012936 A KR 20050012936A KR 1020030051637 A KR1020030051637 A KR 1020030051637A KR 20030051637 A KR20030051637 A KR 20030051637A KR 20050012936 A KR20050012936 A KR 20050012936A
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Abstract

웨이퍼의 슬립 결함을 최소화하기 위한 서셉터 및 이를 채용한 증착 장치가 개시되어 있다. 웨이퍼를 수납하기 위한 웨이퍼 수납홈을 포함하는 플레이트와 상기 웨이퍼 수납홈의 내측면 가장자리에 설치되고, 고온에서 연성을 갖는 물질로 이루어진 응력 감소용 범퍼가 구비되는 서셉터를 제공한다. 상기 응력 감소용 범퍼에 의해 상기 웨이퍼에 가해지는 접촉 충격을 감소시켜 상기 웨이퍼에 슬립 결함 발생을 최소화시킬 수 있다.

Description

서셉터 및 이를 포함하는 증착 장치{Suscepter and apparatus for depositing included the same}
본 발명은 웨이퍼를 로딩하는 서셉터 및 이를 포함하는 증착 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 에피텍셜층을 형성하기 위한 화학 기상 증착 장치에 적합한 구성을 갖는 서셉터에 관한 것이다.
반도체 장치의 집적도가 증가함에 따라 반도체 장치의 제조시에 기판으로 사용되는 실리콘 웨이퍼의 품질은 반도체 장치의 수율과 신뢰성에 큰 영향을 끼치고 있다. 상기 실리콘 웨이퍼의 품질은 상기 실리콘 웨이퍼를 제조하는 과정 중에 발생하는 상기 실리콘 웨이퍼의 표면 및 내부에 결함의 분포 및 밀도 등에 따라 결정된다.
일반적으로, 실리콘 웨이퍼 제조 과정은 고순도의 다결정 실리콘 봉을 제조한 후, 초크랄스키(Czochoralski) 결정 성장법 또는 플로트존 결정 성장법에 따라 단결정 실리콘 봉을 생산한다. 이후에, 이를 얇게 절단하고, 절단된 일면을 연마하고 세정함으로서 완성된다. 그런데, 상기와 같이 실리콘 웨이퍼의 제조 공정을 수행하는 과정 중에, 상기 실리콘 웨이퍼에는 D-디펙트, COPs(crystal original particles) 및 산소 석출물과 같은 결정 결함이 빈번히 발생한다.
따라서, 반도체 장치가 형성되는 실리콘 웨이퍼 표면 근방을 무결함화하기 위해서, 실리콘 웨이퍼상에 에피텍셜 성장에 의해서 실리콘 단결정층을 퇴적시킨 에피텍셜 웨이퍼(이하, 에피 웨이퍼라고 부르기도 함)가 사용되는 경우가 있다. 상기 에피 웨이퍼를 제작하기 위한 에피텍셜 성장 공정은 1000℃ 이상의 고온에서 수행된다. 때문에, 상기 에피텍셜 성장 공정을 수행하는 중에 상기 실리콘 웨이퍼 내부는 열에 의한 응력이 증가하게 되어 외부의 작은 물리적 충격에도 상기 실리콘 웨이퍼에 슬립 결함이 발생하게 된다. 상기 슬립 결함은 상기 실리콘 웨이퍼 내의실리콘 원자들의 슬립에 의해 실리콘 웨이퍼 내에 면결함이 발생하는 현상이다.
이하에서는, 상기 에피텍셜 성장 공정 중에 상기 실리콘 웨이퍼 내에 발생하는 슬립 결함을 설명한다.
도 1a 내지 도 1b는 종래의 에피 증착 장치에 채용된 서셉터의 단면도이다.
도 1a를 참조하면, 종래의 서셉터(10)는 플레이트(12)와 상기 플레이트(12)의 소정 부위에 형성되어 실리콘 웨이퍼(W)를 수납하는 웨이퍼 수납홈(14)으로 구성된다. 그리고, 상기 웨이퍼 수납홈(14)의 저면은 상기 실리콘 웨이퍼와 직접 접촉되는 부위의 면적을 최소화하기 위해 라운드되어 있다. 따라서, 상기 서셉터는 상기 실리콘 웨이퍼(W) 가장자리의 일부 영역만이 상기 웨이퍼 수납홈(14)의 저면과 접촉하면서 상기 실리콘 웨이퍼(W)를 로딩한다.
상기 웨이퍼 수납홈(14)은 상기 실리콘 웨이퍼(W)가 내부에 수납되어 있을 때 상기 수납홈(14)의 측면과 상기 실리콘 웨이퍼(W)의 측면이 이격되도록 형성된다. 이 때, 상기 웨이퍼 수납홈(14)은 상기 웨이퍼 수납홈(14)과 실리콘 웨이퍼(W)각각의 열팽창율을 고려하여, 상기 증착 공정 중에 각 측면이 서로 접촉되지 않도록 일정 간격(d1)을 갖도록 형성된다.
그러나, 상기 증착 공정 시에 상기 웨이퍼 수납홈(14) 및 실리콘 웨이퍼(W)가 열에 의하여 팽창하는 정도를 정확하게 계산하는 것이 용이하지 않다. 또한, 실리콘 웨이퍼(W)들 간에도 사이즈의 오차가 미세하게 발생하며, 증착 공정 시에 정확한 온도 콘트롤도 용이하지 않다. 때문에, 상기 웨이퍼 수납홈(14)이 상기 실리콘 웨이퍼(W)와 접촉하지 않도록 일정 마진을 갖고 형성하더라도, 도 1b에 도시된바와 같이, 상기 증착 공정 중에 때때로 상기 웨이퍼 수납홈(14)의 측면과 실리콘 웨이퍼(W)의 측면이 접촉할 수 있다. 더구나, 상기 증착 공정 시에는 균일한 막의 증착을 위해 상기 실리콘 웨이퍼(W)가 지지되어 있는 서셉터(10)를 수평 회전시키기 때문에, 원심력에 의해 상기 실리콘 웨이퍼(W)가 상기 웨이퍼 수납홈(14)과 접촉하기 쉽다.
고온으로 진행되는 증착 공정 시에 상기 실리콘 웨이퍼(W)와 상기 웨이퍼 수납홈(14)이 접촉하면서 계속하여 서로 마주하는 방향으로 힘이 가해지면, 상기 접촉에 의한 물리적 충격으로 상기 실리콘 웨이퍼(W)의 가장자리에는 슬립 결함(16)이 생기게 된다. 따라서, 상기 증착 공정에 의해 최종적으로 형성되는 에피 웨이퍼의 가장자리에도 슬립 결함(16)이 생기게 된다.
상기 슬립 결함이 형성되어 있는 에피 웨이퍼 상에 반도체 장치를 형성하는 경우 상기 반도체 장치는 동작 불량이 발생하거나 신뢰성에 심각한 결함을 갖는다. 따라서, 상기 슬립 결함 발생을 최소화하면서 상기 에피 웨이퍼를 형성하는 방법이 요구되고 있다.
따라서, 본 발명의 제1 목적은 웨이퍼 상에 슬립 결함 발생을 감소시키는 서셉터를 제공하는데 있다.
본 발명의 제2 목적은 웨이퍼 상에 슬립 결함 발생을 감소시키는 에피텍셜막 증착 장치를 제공하는데 있다.
도 1a 내지 도 1b는 종래의 에피 증착 장치에 채용된 서셉터의 단면도이다.
도 2a 내지 도 2b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 서셉터를 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 2b의 A부분의 확대도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 서셉터의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 서셉터를 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 증착 장치를 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 증착 장치를 나타내는 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
102 : 플레이트 104 : 웨이퍼 수납홈
106 : 응력 감소용 범퍼
상기한 제1 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,
웨이퍼를 수납하기 위한 웨이퍼 수납홈을 포함하는 플레이트; 및
상기 웨이퍼 수납홈의 내측면 가장자리에 설치되고, 고온에서 연성을 갖는 물질로 이루어진 응력 감소용 범퍼를 구비하는 서셉터를 제공한다.
상기한 제2 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,
증착 공정이 수행되는 챔버;
상기 챔버 내에 구비되고, 웨이퍼를 수납하기 위한 웨이퍼 수납홈을 구비한는 플레이트와 상기 수납홈 내측면 가장자리에 고온에서 연성을 갖는 물질로 이루어진 응력 감소용 범퍼를 포함하는 서셉터;
상기 서셉터 하단부에 구비되어 상기 서셉터 내의 웨이퍼의 온도를 상승시키는 히터 블록;
상기 챔버 내로 증착 가스를 공급하는 가스 공급부; 및
상기 챔버 내의 가스를 외부로 배기하는 가스 배기부를 구비하는 증착 장치를 제공한다.
상기 증착 장치를 사용하여 실리콘 기판 상에 고온 증착 공정을 수행하는 경우, 상기 서셉터와 상기 서셉터 내에 수납된 웨이퍼가 서로 접촉하더라도 상기 서셉터에 포함되는 응력 감소용 범퍼에 의해 상기 접촉에 따른 물리적 충격이 감소된다. 따라서, 상기 웨이퍼 가장자리에 슬립 결함이 발생하는 것을 최소화할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다.
도 2a 내지 도 2b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 서셉터를 나타내는 단면도이다. 도 3은 도 2b의 A부분의 확대도이다. 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 서셉터의 평면도이다.
도 2a를 참조하면, 웨이퍼(W)를 수납하기 위한 웨이퍼 수납홈(104)을 포함하는 플레이트(102)를 구비한다. 상기 하나의 플레이트(102) 상에는 상기 웨이퍼 수납홈(104)이 하나만 구비될 수도 있다. 또는, 도 4에서와 같이, 상기 하나의 플레이트(102) 상에는 상기 웨이퍼 수납홈(104)이 다수개 구비될 수도 있다.
증착 챔버 내에 상기 하나의 플레이트(102) 상에 다수개의 웨이퍼 수납홈(104)이 구비된 서셉터를 채용하는 경우에는, 상기 증착 챔버에서 다수매의 웨이퍼(W)에 일괄적으로 막을 증착시킬 수 있다.
상기 플레이트(102)는 1000℃ 이상으로 진행하는 증착 공정에 적합한 재질로형성되어야 한다. 구체적으로, 녹는점이 높고, 열에 의해서 기계적 성질(mechanical property) 이 크게 변성되지 않는 재질로 형성하는 것이 바람직하다. 상기 기계적 성질은 강도(strength) 및 경도(hardness)등을 포함한다. 예컨대, 상기 플레이트(102)는 탄소(C)를 주성분으로 하는 물질로 형성할 수 있다. 상기 탄소를 주성분으로 하는 물질은 흑연(graphite)을 포함한다.
상기 플레이트(102)를 탄소를 주성분으로 하는 물질로 형성하는 경우, 상기 탄소에 의해 상기 플레이트(102) 주변이 오염되기 쉽다. 따라서, 상기 오염 방지를 위해 상기 탄소를 주성분으로 하는 물질로 형성되는 상기 플레이트의 표면은 탄화실리콘(SiC)막(103)으로 코팅되는 것이 바람직하다.
상기 플레이트(102) 내에 포함되는 웨이퍼 수납홈(104)의 저면은 라운딩되어 있다. 구체적으로 상기 웨이퍼 수납홈(104)의 저면은, 상기 웨이퍼 수납홈(104)의 측면과 이어지고 상기 수납홈(104) 측면에 대해 완만한 경사를 갖는 제1 부분과, 상기 제1 부분과 이어지고 상기 수납홈의 측면과 90°의 각을 갖는 평탄한 제2 부분으로 이루어진다. 따라서, 상기 웨이퍼 수납홈(104) 저면의 제1 부분에 의해 상기 웨이퍼 저면은 상기 웨이퍼 수납홈(104) 저면의 제2 부분과 접촉하지 않는다. 만일, 상기 웨이퍼 수납홈(104) 저면과 상기 웨이퍼(W) 저면의 접촉 부위가 증가되면, 증착 공정 중에 상기 웨이퍼(W) 각 영역에서의 온도 구배가 심화되어 슬립 결함이 발생하기 쉽다.
상기 웨이퍼 수납홈(104)의 내측면 및 가장자리에 설치되고, 증착 공정이 수행되는 온도에서 연성을 갖는 물질로 이루어진 응력 감소용 범퍼(106)로 구성된다. 상기 응력 감소용 범퍼(106)는 상기 웨이퍼 수납홈(104)에 놓여지는 웨이퍼(W)의 측면과 일정 간격(d2)만큼 이격되도록 구비된다. 따라서, 증착 공정이 고온으로 진행되어 상기 웨이퍼(W)가 측방으로 팽창되더라도 상기 응력 감소용 범퍼(106)와 접촉하지 않는 것이 바람직하다.
상기 열팽창에 의한 길이 변화는 다음과 같은 식에 의해 구할 수 있다.
△l = α˙l0˙△T
상기 식에서, α는 열팽창 계수, l0는초기 길이 및 △T는 온도차이다.
그러나, 상기 웨이퍼와 응력 감소용 범퍼(106)간에 충분한 접촉 마진을 갖도록 상기 서셉터를 제작하더라도, 1000℃ 이상의 고온에서 증착 공정을 수행하는 경우에는 때때로 상기 웨이퍼(W) 및 응력 감소용 범퍼(106)가 서로 접촉하게 된다.(도 2b 참조) 구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 서셉터(100) 및 웨이퍼(W)에 고온의 열이 가해지면, 상기 열에 의해 상기 수납홈(104)의 측면은 상기 수납홈(104)의 내측방향(150a)으로 팽창하게 되고, 상기 웨이퍼(W)는 그 반대 방향인 상기 수납홈(104)의 외측 방향(150b)으로 팽창하게 된다. 그 결과, 상기 수납홈(104)의 내측면 가장자리에 설치되어 있는 상기 응력 감소용 범퍼(106)와 상기 웨이퍼(W)간의 이격 거리가 감소되고, 때때로 상기 웨이퍼(W)와 응력 감소용 범퍼(106)는 서로 접촉하게 된다. 이 때, 상기 응력 감소용 범퍼(106)는 상기 웨이퍼(W)에 가해지는 접촉 충격을 최소화한다.
상기 접촉 충격을 감소시키기 위해, 상기 응력 감소용 범퍼(106)는 일정 온도 이상으로 온도가 증가되면 강도 및 경도의 수준이 낮아지는 물질로 형성하는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 웨이퍼(W)가 상기 응력 감소용 범퍼(106)와 접촉하더라도 상기 응력 감소용 범퍼(106)의 형상이 탄력적으로 변성되어 상기 웨이퍼(W)에 접촉 충격이 최소화되어야 한다. 또한, 상기 응력 감소용 범퍼(106)는 1000℃ 이상으로 진행하는 고온 증착 공정에 적합하도록 녹는점이 높고, 오염 발생이 작은 물질로 형성하는 것이 바람직하다.
상기 응력 감소용 범퍼로 사용할 수 있는 물질의 예로는 석영 유리(Quartz)물질을 들 수 있다.
상기 석영 유리 재질은 전이점 이상의 온도에서 비정질 상태가 되므로, 상기 석영 유리의 강도 및 경도의 수준이 매우 약해진다. 때문에, 상기 석영 유리 재질로 응력 감소용 범퍼(106)를 형성하는 경우, 상기 웨이퍼(W) 및 서셉터(100)의 열팽창에 의해 상기 응력 감소용 범퍼(106)와 웨이퍼(W)가 접촉하더라도 상기 웨이퍼(W)에 의해 가해지는 응력에 의해, 상기 응력 감소용 범퍼(106)가 탄력적으로 변성되어 상기 웨이퍼(W)에 가해지는 충격이 매우 감소된다. 또한, 1000℃ 정도에서 1015dynes/㎠ 이상의 점성(viscosity)을 갖고 있어 형태의 변형이 발생되지 않는다.
따라서, 상기 응력 감소용 범퍼(106)를 사용하는 경우에는 상기 웨이퍼(W)와 서셉터(100) 간의 접촉 충격에 의하여 웨이퍼(W) 가장자리에 발생하는 슬립 결함 등과 같은 불량을 최소화할 수 있다. 그러므로, 상기 웨이퍼 상에 제조되는 반도체 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
실시예 2
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 서셉터를 나타내는 단면도이다.
본 발명의 제2 실시예는 웨이퍼 수납홈의 저면부 형상을 제외하고는 상기 제1 실시예와 동일하다. 그러므로 중복되는 설명은 생략한다.
도 5를 참조하면, 서셉터(100)에서 플레이트(102)내에 포함되는 웨이퍼 수납홈(104)의 저면은 라운딩되어 있다. 그리고, 상기 수납홈(104)의 측면과 연결되는저면 가장 자리 부위에는 웨이퍼 접촉 방지홈(107)이 구비되어 있다.
구체적으로, 상기 웨이퍼 수납홈(104)의 저면은 상기 웨이퍼 수납홈(104)의 측면과 이어지는 가장자리 부위에 접촉 방지홈(107)이 구비된다. 상기 접촉 방지용 홈(107)의 고단차 영역으로부터 상기 웨이퍼 수납홈(104) 내측으로 완만한 경사를 갖는 제1 부분과, 상기 제1 부분과 이어지고 상기 웨이퍼 수납홈(104)의 측면과 90°의 각을 갖는 평탄한 제2 부분으로 이루어진다.
상기 웨이퍼 수납홈(104) 내에 접촉 방지홈(107)이 형성되어 있으므로, 웨이퍼(W) 로딩시에 상기 웨이퍼(W)의 이면 가장자리 부분이 상기 웨이퍼 수납홈(104)의 저면과 접촉하지 않는다. 따라서, 상기 웨이퍼(W)의 가장자리와 서셉터(100)의 접촉에 의해 상기 웨이퍼(W) 가장자리에 발생하는 슬립 결함 등을 최소화할 수 있다.
상기 웨이퍼 수납홈(104)의 내측면에는 고온에서 연성을 갖는 물질로 이루어진 응력 감소용 범퍼(106)를 구비한다. 상기 응력 감소용 범퍼(106)는 상기 접촉 방지홈(107) 내부까지 연장된다. 상기 응력 감소용 범퍼(106)는 상기 접촉 방지홈(107)의 폭보다는 작게 형성되어, 상기 응력 감소용 범퍼(106)의 일측면에는 상기 접촉 방지홈(107)의 저면이 일부 노출되도록 한다.
또한, 상기 응력 감소용 범퍼(106)는 상기 웨이퍼 수납홈(104)에 놓여지는 웨이퍼(W)의 측면과 일정 간격(d3)만큼 이격되어야 한다. 따라서, 증착 공정이 고온으로 진행되어 상기 웨이퍼(W) 및 웨이퍼 수납홈(104)이 각각 측방으로 팽창되더라도, 상기 응력 감소용 범퍼와 웨이퍼는 서로 접촉하지 않는 것이 바람직하다. 그러나, 상기 응력 감소용 범퍼는 고온에서 연성을 갖는 석영 유리(Quartz)재질로 형성되어 있어, 상기 웨이퍼와 상기 응력 감소용 범퍼가 서로 접촉하더라도 접촉 충격이 매우 감소된다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 증착 장치를 나타내는 단면도이다.
이하에서 설명하는 증착 장치는 증착 온도가 1000℃이상인 막을 증착하기 위한 장치이며, 예컨대, 실리콘 에티택셜막을 형성하기 위한 증착 장치를 포함한다.
도 6을 참조하면, 증착 공정이 수행되는 프로세스 챔버(200)가 구비된다.
상기 프로세서 챔버(200) 내에는 실리콘 웨이퍼(W)를 로딩하기 위한 서셉터(202)가 구비된다. 상기 서셉터(202)는 웨이퍼(W)를 수납하기 위한 웨이퍼 수납홈(206)을 구비하는 플레이트(204)와 상기 수납홈(206) 내측면 가장자리에 고온에서 연성을 갖는 물질로 이루어진 응력 감소용 범퍼(208)를 포함한다.
상기 웨이퍼 수납홈(206)의 저면은 상기 웨이퍼(W)의 가장자리 일정 영역만이 상기 웨이퍼 수납홈(206)과 접촉하도록 라운딩되어 있다. 상기 응력 감소용 범퍼(208)는 석영 유리(Quartz) 재질로 이루어진다. 상기 플레이트(204)는 탄소를 주성분으로 하는 물질로 이루이지고 그 표면은 탄화 실리콘막(203)으로 코팅된다. 상기 플레이트(204) 상에는 상기 웨이퍼 수납홈(206)이 하나만 구비될 수도 있다. 또는, 상기 플레이트(204) 상에는 상기 웨이퍼 수납홈(206)이 다수개 구비될 수도 있다. 구체적으로, 상기 서셉터(202)내의 웨이퍼 수납홈(206)은 상기 실시예1 또는 2의 구성을 가지며, 이에 대한 중복 설명은 생략한다.
상기 서셉터(202)와 연결되고, 상기 서셉터(202)를 수평 회전시키기 위한 동력을 제공하는 구동부(210)를 구비한다.
상기 서셉터(202) 하단부에 구비되어 상기 서셉터(202) 내의 웨이퍼(W)의 온도를 상승시키는 히터 블록(212)이 구비된다.
상기 프로세스 챔버(200) 내로 증착 가스를 공급하는 가스 공급부(220) 및 상기 프로세스 챔버(200) 내의 가스를 외부로 배기하는 가스 배기부(224)를 구비한다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 증착 장치를 나타내는 단면도이다.
이하에서 설명하는 증착 장치는 다수매의 웨이퍼에 일괄적으로 증착 공정을 수행할 수 있는 장치이다.
도 7을 참조하면, 증착 공정이 수행되는 프로세스 챔버(300)가 구비된다.
상기 프로세서 챔버(300) 내에는 실리콘 웨이퍼(W)를 로딩하기 위한 서셉터(302)가 구비된다. 상기 서셉터(302)는 일정 경사를 가지면서 상기 프로세서 챔버의 상부에서 하부로 배치되는 플레이트(304)를 포함한다. 상기 플레이트(304) 내에는 웨이퍼를 수납하기 위한 수납홈을 구비한다. 상기 플레이트(304)가 일정 경사를 갖고 있기 때문에, 상기 경사에 의한 마찰력으로 상기 수납홈 내의 웨이퍼(W)는 하방으로 낙하하지 않는다. 상기 수납홈 내측면 가장자리에 고온에서 연성을 갖는 물질로 이루어진 응력 감소용 범퍼(306)를 구비한다.
상기 웨이퍼 수납홈의 저면은 상기 웨이퍼(W)의 가장자리 일정 영역만이 상기 웨이퍼 수납홈과 접촉하도록 라운딩되어 있다. 상기 응력 감소용 범퍼(306)는 석영 유리(Quartz) 재질로 이루어진다. 또한, 상기 응력 감소용 범퍼(306)는 상기 웨이퍼 수납홈에 수납되는 웨이퍼의 측면과 접촉되지 않도록 일정 두께로 형성된다. 상기 플레이트(304)는 탄소를 주성분으로 하는 물질로 이루이지고 그 표면은 탄화 실리콘으로 코팅된다. 상기 플레이트(304) 상에는 상기 웨이퍼 수납홈이 다수개 구비된다. 상기 서셉터(302)에 포함되는 웨이퍼 수납홈은 상기 실시예1 또는 2의 구성을 갖도록 형성되므로 상세한 설명은 생략한다.
상기 서셉터(302)와 연결되고, 상기 서셉터(302)를 회전시키기 위한 동력을 제공하는 구동부를 구비한다. 상기 회전에 의해 상기 서셉터(302)에 로딩되어 있는 웨이퍼(W) 상에 균일하게 막이 형성된다.
상기 프로세스 챔버(300)의 측방에는 서셉터(302)에 로딩되어 있는 웨이퍼(W)의 온도를 상승시키는 히터 블록(312)이 구비된다. 상기 히터 블록(312)과 연결되어 상기 히터 블록(312)의 온도를 제어하는 제어부(313)가 구비된다.
상기 프로세스 챔버(300)의 상부에는 증착 가스를 공급하는 가스 공급부(320)가 구비된다. 상기 챔버의 하부에는 상기 챔버 내의 가스를 외부로 배기하는 가스 배기부(324)가 구비된다.
즉, 상기 가스 공급부(320)를 통해 상기 챔버(300) 내에 제공되는 가스는 상기 챔버(300) 내에서 다운 플로우되면서 상기 웨이퍼(W) 상에 막을 증착시킨다. 그리고, 상기 챔버(300) 내의 미반응 가스들은 상기 가스 배기부(324)를 통해 외부로 배기된다.
이하에서는, 상기 증착 장치에서 실리콘 에피택셜막을 형성하는 방법을 간략하게 설명한다.
우선, 상기 히터 블록(312)을 작동하여 챔버(300) 내부를 약 1000℃정도의 온도로 상승시킨다.
이어서, 상기 서셉터(302)의 웨이퍼 수납홈 내에 실리콘 웨이퍼(W)를 로딩한다. 상기 웨이퍼 수납홈의 저면은 라운딩되어 있고, 상기 웨이퍼 수납홈의 측면에는 응력 감소용 범퍼(306)가 구비되어 있다. 따라서, 상기 실리콘 웨이퍼(W)는 가장자리의 매우 작은 영역만이 상기 응력 감소용 범퍼(306)와 접촉하면서 로딩된다.
상기 서셉터(302)를 회전시킨다.
이어서, 상기 챔버(300) 내에 실리콘 소오스 가스를 제공하여 상기 실리콘 웨이퍼(W) 상에 실리콘 에피텍셜막을 형성한다. 상기 서셉터(302)의 회전에 의해 상기 웨이퍼(W) 상에 균일한 실리콘 에피택셜막을 형성할 수 있다.
상기와 같이 1000℃ 정도의 고온에서 증착 공정을 수행하는 경우, 상기 웨이퍼 수납홈의 측면은 상기 열에 의해 상기 수납홈의 내측으로 팽창된다. 또한, 상기 수납된 웨이퍼는 상기 수납홈의 외측으로 팽창된다. 상기 수납홈 및 웨이퍼가 서로 마주하는 방향으로 팽창함에 따라, 서로간의 이격되는 간격이 감소된다. 또한, 상기 서셉터의 회전에 따른 원심력에 의해 상기 웨이퍼는 상기 수납홈의 측방으로 이동하기 쉽다. 그러므로, 상기 웨이퍼와 상기 응력 감소용 범퍼(306)가 충분한 마진을 갖도록 배치되더라도 때때로, 상기 증착 공정 중에 상기 웨이퍼(W)와 응력 감소용 범퍼가 접촉할 수 있다. 그러나, 상기 수납홈 및 웨이퍼가 각각 팽창하더라도상기 웨이퍼 및 수납홈은 서로 직접 접촉하지는 않는다.
상기 응력 감소용 범퍼(306)는 석영 유리로 이루어지며, 상기 석영 유리는 고온에서 강도가 급격하게 감소하는 특성이 있다. 그러므로, 상기 웨이퍼(W)가 수납홈의 외측으로 팽창되어 상기 응력 감소용 범퍼(306)와 접촉하면, 상기 응력 감소용 범퍼(306)는 상기 웨이퍼(W)가 팽창하면서 상기 범퍼 표면에 힘을 가하므로 상기 응력 감소용 범퍼(306)의 형태가 변형된다. 즉, 상기 석영 유리가 고온에서 연화되는 특성으로 인해 상기 웨이퍼(W)가 열에 의해 팽창하더라도 상기 웨이퍼(W)와 상기 응력 감소용 범퍼(306)간의 접촉에 의한 충격이 매우 작다. 때문에, 상기 접촉에 의해 상기 웨이퍼(W)의 가장자리에 발생하는 슬립 결함 등을 감소시킬 수 있다. 또한, 상기 석영 유리는 열에 의해 매우 안정하며, 챔버 내의 오염도 유발하지 않는다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 고온 증착 공정을 수행하면서 발생하는 웨이퍼의 슬립 결함과 같은 불량을 최소화할 수 있다. 따라서, 상기 웨이퍼 상에 형성되는 반도체 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (20)

  1. 웨이퍼를 수납하기 위한 웨이퍼 수납홈을 포함하는 플레이트; 및
    상기 웨이퍼 수납홈의 내측면 가장자리에 설치되고, 고온에서 연성을 갖는 물질로 이루어진 응력 감소용 범퍼를 구비하는 것을 특징으로 하는 서셉터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 응력 감소용 범퍼는 석영 유리(Quartz) 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 서셉터.
  3. 제1항에 있어서, 상기 응력 감소용 범퍼는 상기 웨이퍼 수납홈에 수납되는 웨이퍼의 측면과 접촉되지 않도록 일정 두께로 형성된 것을 특징으로 하는 서셉터.
  4. 제1항에 있어서, 상기 웨이퍼 수납홈의 저면은 상기 웨이퍼의 가장자리 일정 영역만이 상기 웨이퍼 수납홈과 접촉하도록 라운딩된 것을 특징으로 하는 서셉터.
  5. 제4항에 있어서, 상기 웨이퍼 수납홈의 저면은, 상기 수납홈 측면과 연결되는 부위에는 완만한 경사를 갖는 제1 부분 및 상기 제1 부분과 연결되고 상기 수납홈 측면과 수직하여 평탄하게 형성되는 제2 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 서셉터.
  6. 제4항에 있어서, 상기 웨이퍼 수납홈 저면에서 상기 수납홈 측면과 연결되는 가장자리 부위에는 접촉 방지 홈이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 서셉터.
  7. 제1항에 있어서, 상기 플레이트는 탄소를 주성분으로 하는 물질로 이루이지는 것을 특징으로 하는 서셉터.
  8. 제1항에 있어서, 상기 플레이트의 표면은 탄화 실리콘으로 코팅된 것을 특징으로 하는 서셉터.
  9. 제1항에 있어서, 상기 플레이트에는 복수개의 웨이퍼 수납홈이 구비되는 것을 특징으로 하는 서셉터.
  10. 증착 공정이 수행되는 챔버;
    상기 챔버 내에 구비되고, 웨이퍼를 수납하기 위한 웨이퍼 수납홈을 구비한는 플레이트와 상기 수납홈 내측면 가장자리에 고온에서 연성을 갖는 물질로 이루어진 응력 감소용 범퍼를 포함하는 서셉터;
    상기 서셉터 하단부에 구비되어 상기 서셉터 내의 웨이퍼의 온도를 상승시키는 히터 블록;
    상기 챔버 내로 증착 가스를 공급하는 가스 공급부; 및
    상기 챔버 내의 가스를 외부로 배기하는 가스 배기부를 구비하는 것을 특징으로 하는 증착 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 서셉터의 응력 감소용 범퍼는 석영 유리(Quartz) 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 증착 장치.
  12. 제10항에 있어서, 상기 서셉터의 응력 감소용 범퍼는 상기 웨이퍼 수납홈에 수납되는 웨이퍼의 측면과 접촉되지 않도록 형성된 것을 특징으로 하는 증착 장치.
  13. 제10항에 있어서, 상기 서셉터의 플레이트는 탄소를 주성분으로 하는 물질로 이루이지는 것을 특징으로 하는 증착 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 서셉처 플레이트의 표면은 탄화 실리콘으로 코팅된 것을 특징으로 하는 증착 장치.
  15. 제10항에 있어서, 상기 서셉터의 웨이퍼 수납홈의 저면은 상기 웨이퍼의 가장자리의 일부 영역에만 상기 웨이퍼 수납홈과 접촉하도록 라운딩된 것을 특징으로 하는 증착 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 웨이퍼 수납홈의 저면은, 상기 수납홈 측면과 연결되는 부위에는 완만한 경사를 갖는 제1 부분 및 상기 제1 부분과 연결되고 상기 수납홈 측면과 수직하여 평탄하게 형성되는 제2 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 증착 장치.
  17. 제15항에 있어서, 상기 웨이퍼 수납홈 저면에서 상기 수납홈 측면과 연결되는 가장자리 부위에는 접촉 방지 홈이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 증착 장치.
  18. 제10항에 있어서, 상기 플레이트에는 복수개의 웨이퍼 수납홈이 구비되는 것을 특징으로 하는 증착 장치.
  19. 제10항에 있어서, 상기 증착 공정은 웨이퍼 상에 에피텍셜 막을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 증착 장치.
  20. 제10항에 있어서, 상기 서셉터와 연결되고, 상기 서셉터를 수평 회전시키기 위한 동력을 제공하는 구동부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 증착 장치.
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