KR20050084238A - 서셉터 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판 및/또는 웨이퍼를 처리하기에 적합한 종류의 장치용 서셉터 시스템에 관한 것이다. 서셉터 시스템에는 기판 및/또는 웨이퍼 처리용 챔버로서 작용하고 종방향으로 연장되며 상측벽(2), 하측벽(3), 우측벽(4) 및 좌측벽(5)에 의해 경계가 정해지는 공동(1)이 제공되고, 상측벽(2)은 전자기 유도에 의해 가열되기에 적절한 전기 전도성 재료로 이루어진 적어도 하나의 부재에 의해 구성되며, 하측벽(3)은 전자기 유도에 의해 가열되기에 적절한 전기 전도성 재료로 이루어진 적어도 하나의 부재에 의해 구성되고, 우측벽(4)은 전기 절연성의 불활성 내화 재료로 이루어진 적어도 하나의 부재에 의해 구성되며, 좌측벽(5)은 전기 절연성의 불활성 내화 재료로 이루어진 적어도 하나의 부재에 의해 구성되고, 상측벽(2) 부재는 하측벽(3) 부재로부터 전기적으로 절연된다.

Description

서셉터 시스템{SUSCEPTOR SYSTEM}

본 발명은 기판 및/또는 웨이퍼를 처리하기에 적합한 종류의 장치용 서셉터 시스템에 관한 것이다.

집적 회로를 생산하기 위해서는 기판 및/또는 웨이퍼를 처리하여야 한다. 이들 기판 및/또는 웨이퍼는 단일 재료(반도체 또는 절연 재료) 또는 몇몇 재료(전도성, 반도체 및 절연 재료)로 제조될 수 있다. 실제에 있어서, "기판" 및 "웨이퍼"라는 용어는 종종 동일한 것, 즉 디스크 형태의 얇은 요소를 지칭한다. 기판이라는 용어는 보통, 그 요소가 기본적으로, 반도체 재료층 또는 반도체 재료 구조를 지지하는 역할을 하는 경우에 사용되고, 웨이퍼는 대체로 다른 모든 경우에 사용된다.

가열을 수반하는 화학적/물리적 처리 및 순수한 열처리가 있다.

일반적으로, 성장 재질이 마이크로일렉트로닉스 용례에 적합하려면 기판 상에서 반도체 재료(Si, Ge, SiGe, GaAs, AlN, GaN, SiC 등)를 에피택셜(epitaxial)식으로 성장시키기 위해서 고온이 요구된다. 실리콘과 같은 반도체 재료에 대해서는, 통상 1000℃ 내지 1100℃의 온도가 이용된다. 실리콘 탄화물와 같은 반도체 재료의 경우에는 훨씬 더 높은 온도가 요구된다. 특히, 1500℃ 내지 2000℃의 온도가 이용된다.

따라서, 실리콘 탄화물 또는 유사한 재료의 에피택셜 성장을 위한 반응기는 다른 무엇보다도, 반응 챔버 내에서 위 온도가 달성될 수 있도록 열을 발생시키는 시스템을 필요로 한다. 자연히, 효과적으로, 그리고 효율적으로 열을 발생시키는 시스템이 바람직하다. 이러한 이유 때문에, 고온벽이 있는 반응 챔버가 이 종류의 반응기에 사용된다.

반응 챔버의 벽을 가열하는 가장 적절한 방법 중 하나는 전자기 유도에 기초한 방법이다. 도전 재료로 이루어진 요소, 인덕터 및 교류 전류(통상 2 kHz 내지 20 kHz의 주파수를 갖고 있다)가 제공되는데, 교류 전류는 가변 자계를 발생시키도록 인덕터 내로 흐르게 되며, 그 요소는 가변 자계 내에 놓이는 방식으로 배치된다. 가변 자계로 인해 그 요소에 유도된 전류는 주울 효과에 의해 그 요소를 가열한다. 이러한 종류의 가열 요소는 서셉터라고 알려져 있으며, 적절한 재료가 사용된다면 반응 챔버의 벽으로서 직접 사용할 수 있다.

실리콘 탄화물 또는 유사한 재료의 에피택셜 성장을 위한 반응기는, 특히 열 손실을 제한하기 위하여 반응 챔버를 외부 환경으로부터 열적으로 차단해야 하고, 한편으로, 외부 환경을 오염시키는 반응 가스가 유포되는 것을 방지하고, 다른 한편으로 반응 환경을 오염시키는 가스가 외부 환경으로부터 유입되는 것을 방지하기 위하여 반응 챔버를 잘 밀봉해야 한다.

실리콘 탄화물의 성장을 위한 반응기에 사용하기에 적절한 몇몇 공지의 서셉터를 이하에서 간략하게 설명한다.

미국 특허 번호 제5,879,462호는 종방향으로 연장되고 실질적으로 사각형 단면의 (반응 챔버로서 작용하는) 내부 공동이 있는 (원형 단면의) 원통형 서셉터를 개시하고 있다. 서셉터는 전체가 분체 형태의 실리콘 탄화물로 제조된다. 서셉터를 에워싸고 무선 주파수장을 방출하는 수단에 의해 가열이 일어난다.

미국 특허 번호 제5,674,320호는 종방향으로 연장되고, 동일한 실질적으로 사각형 단면의 (반응 챔버로서 작용하는) 2개의 내부 공동이 있는 (실질적으로 타원형 단면의) 원통형 서셉터를 개시하고 있다. 서셉터는 단일 부재로 형성될 수 있고, 또는 각각에 내부 공동이 있는 2개의 동일한 부재로 형성될 수 있다. 서셉터의 부재는 그라파이트로 제조되고 실리콘 탄화물층으로 코팅된다. 2개의 부재로 이루어진 서셉터에 있어서, 2개의 부재는 그라파이트 나사에 의해 기계식으로 함께 결합되고, 특히 실리콘 탄화물 층에 의해 전기적으로 서로 절연된다. 전자기 유도에 의해 가열이 일어난다. 그라파이트에 유도된 전류는 각 공동 전체 둘레를 흐른다.

미국 특허 번호 제5,792,257호는 종방향으로 연장되고 실질적으로 사각형 단면의 (반응 챔버로서 작용하는) 내부 공동이 있는 (실질적으로 타원형 단면의) 원통형 서셉터를 개시하고 있다. 서셉터는 그라파이트로 제조되고 실리콘 탄화물 층으로 코팅된다. 전자기 유도에 의해 가열이 일어난다. 그라파이트에 유도된 전류는 공동 전체 둘레를 흐른다. 성장시킬 기판이 지지되는 공동 영역을 보호하기 위하여, 작은 실리콘 탄화물 플레이트가 제공되고 공동의 하벽에 설치되며, 기판은 그 플레이트 상에 배치된다.

미국 특허 번호 제5,695,567호는 종방향으로 연장되는 사각형 단면의 (반응 챔버로서 작용하는) 내부 공동이 있는 (육각 단면의) 각기둥형(prismatic) 서셉터를 개시하고 있다. 이 서셉터는 4개의 부재로 구성되어 있다. 서셉터의 부재들은 그라파이트로 제조되고 실리콘 탄화물층으로 코팅된다. 이 부재들은 그라파이트 나사에 의해 기계식으로 함께 결합된다. 2개의 실리콘 탄화물 플레이트가 서셉터의 상부 부재 및 하부 부재를 덮어 측면 부재들을 상부 및 하부 부재로부터 분리한다. 전자기 유도에 의해 가열이 일어난다. 그라파이트에 유도된 전류는 공동의 경계를 정하는 각 부재 내에 흐른다.

도 1은 몇몇 추가 요소가 구비된, 본 발명에 따른 서셉터 시스템의 개략적인 부등각 투상도이다.

도 2는 몇몇 추가 요소가 구비된, 본 발명에 따른 서셉터 시스템의 개략적인 단면 상세도이다.

도 3a 및 도 3b는 슬라이드가 제공된 본 발명에 따른 서셉터 시스템의 하측벽의 개략적인 부등각 투상도로서, 각각 슬라이드가 완전히 삽입된 상태 및 슬라이드가 제거된 상태를 보여준다.

도 4는 슬라이드 및 회전형 디스크가 구비된 본 발명에 따른 서셉터 시스템의 하측벽의 상세 부분 단면도이다.

도 5는 디스크가 구비되어 있지 않은 도 4의 하측벽의 슬라이드의 부분 상세 평면도이다.

본 발명의 목적은 기판 및/또는 웨이퍼를 처리하기에 적합한 종류의 장치용 서셉터 시스템을 제공하는 것으로서, 이 시스템은 전자기 유도에 의해 가열되도록 되어 있고, 처리 챔버를 균일하게, 효과적으로 그리고 효율적으로 가열하며, 전기적 스파크 문제를 갖고 있지 않고 구조 역시 간단하다.

이 목적은 청구항 1에 한정되어 있는 특징들을 갖고 있는 서셉터 시스템에 의해 달성된다.

본 발명이 기초로 하고 있는 개념은, 4개의 벽에 의해 경계가 정해지는 공동 형태로 처리 챔버를 제공하되, 4개의 벽 중 두 개의 벽만을 처리 챔버를 능동적으로 가열하는 데에 이용하고, 다른 2개의 벽은 처리 챔버를 수동적으로 가열하고, 제1의 두 벽을 전기적으로 절연 상태로 유지하는 데에 이용한다.

본 발명에 따른 서셉터 시스템의 유리한 특징은 청구항 1의 종속항들에 한정되어 있다.

다른 양태에 따르면, 본 발명은 청구항 15에 한정된 특징들을 갖고 있는 기판 및/또는 웨이퍼 처리 장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 장치의 유리한 특징은 청구항 15의 종속항에 한정되어 있다.

본 발명은 첨부 도면을 참조로 한 이하의 설명으로부터 보다 명확해질 것이다.

이하에서는 도 1 내지 도 3에 도시한 실시예를 참조하여 본 발명을 상세히 설명하지만, 본 발명이 이들 실시예에 제한되는 것은 아니다.

본 발명에 따른 서셉터 시스템은 기판 및/또는 웨이퍼를 처리하기에 적합한 종류의 장치에 대해 특별히 설계되어 있다. 서셉터 시스템에는 기판 및/또는 웨이퍼 처리용 챔버로서 작용하고 종방향으로 연장되는 공동(도면에서 참조 부호 1로 표시)이 제공되어 있다.

공동은 상측벽(2), 하측벽(3), 우측벽(4) 및 좌측벽(5)에 의해 경계가 정해진다.

상측벽(2)은 전자기 유도에 의해 가열되기에 적절한 전기 전도성 재료로 이루어진 적어도 하나의 부재에 의해 구성된다. 하측벽(3)은 전자기 유도에 의해 가열되기에 적절한 전기 전도성 재료로 이루어진 적어도 하나의 부재에 의해 구성된다. 우측벽(4)은 전기 절연성의 불활성 내화 재료로 이루어진 적어도 하나의 부재에 의해 구성된다. 좌측벽(5)은 전기 절연성의 불활성 내화 재료로 이루어진 적어도 하나의 부재에 의해 구성된다. 따라서, 상측벽(2)은 하측벽(3)과 전기적으로 절연된다.

도 1의 실시예에서, 서셉터 시스템은 순수하게 그리고 단순히, 4개의 벽(2, 3, 4, 5)에 의해 구성된 4개의 부재로 구성된다. 도 2에 부분적으로 나타낸 실시예에서, 추가의 두 요소가 서셉터 시스템에 포함되지만, 4개의 벽을 포함하는 부재들이 서셉터 시스템의 핵심을 구성한다.

이와 같이, 공동 형태의 처리 챔버는 서셉터 시스템의 4개의 벽에 의해 경계가 정해진다. 이들 벽 중 2개의 벽(상측벽(2)과 하측벽(3))은 챔버를 능동적으로 가열하고, 다른 2개의 벽(측벽(4, 5))은 챔버를 수동적으로 가열한다. 또한, 전기적 스파크는 오로지 상측벽(2)과 하측벽(3) 사이에서 발생할 수 있고, 이는 그 거리 때문에 일어날 거 같지는 않다. 마지막으로, 상측벽(2)과 하측벽(3)에 유도된 전류는 서로 독립적이다.

도면에 도시한 실시예에서, 각각의 벽(2, 3, 4, 5)은 단일 부재에 의해 구성된다. 이것은 구성의 관점에서 유리하다.

상측벽(2)과 하측벽(3)을 구성하는 전기 전도성 부재를 제조하는 데에 특히 적절한 물질은 그라파이트이다. 그러나, 그라파이트는 처리 챔버의 통상적인 환경을 견뎌낼 수 없고, 따라서 화학적 및 열적 관점에서 보다 저항성이 있는 재료층으로 코팅되어야 한다.

코팅층 제조에 적절한 화합물은 실리콘 탄화물이다. 그러나, 처리 챔버가 실리콘 탄화물의 에피택셜 성장을 위해서도 사용된다면, 니오븀 탄화물, 보론 탄화물 또는 탄탈륨 탄화물와 같이, 저항성이 더 큰 화합물을 사용하는 것이 더 바람직하다. 그 중에서도, 후자의 두 화합물은 전기 전도체의 이점도 갖고 있다.

코팅층을 제조하는 데에 사용 가능한 다른 화합물로 몇 가지 질화물이 있다. 그 중에서도, 실리콘 질화물, 알루미늄 질화물, 특히 보론 질화물을 언급할 수 있다. 질화물은, 예컨대 실리콘 탄화물가 처리 챔버 내에서 처리된다면, 주의를 기울여 사용하여야 한다. 사실, 질소 원자가 코팅 원자로부터 떨어진다면, 그 질소 원자는 실리콘 탄화물에 도핑될 것이다.

자연히, 그라파이트 코팅은 공동(1) 부근에 있는 부재 영역에서만 엄격히 필요하지만, 때로는 완전한 코팅 또는 적어도 필요한 최소치 이상의 코팅을 제조하는 것이 더 편리할 수도 있다.

화학 물질들은 그 동소체 형태 및 제조 공정에 의존하는 물리적 성질을 갖고 있다는 것을 설명해야 한다. 예를 들면, 탄소, 실리콘 탄화물 및 보론 질화물은 2개 이상의 안정한 동소체 형태를 갖고 있는데, 그 물리적 성질들은 상당히 다르다. 다시, 예컨대, 그라파이트로, 열 및 전기 전도성이 좋은 재료 및 열 및 전기 전도성이 나쁜 재료를 제조할 수 있다. 마지막으로, 화학적 화합물을 재료에 첨가함으로써, 그 몇몇 물리적 성질들을 바꿀 수 있다.

코팅층은 기본적으로 2가지 방식, 즉 화학적 반응 또는 물리적 적용에 의해 제조할 수 있다. 예를 들면, 탄화물로 제조된 층은 일반적으로, 그라파이트 부재 상에서의 화학 반응에 의해 보다 쉽게 제조할 수 있다. 이러한 층을 제조하는 데에 전문화된 몇몇 회사들이 있다.

코팅층의 두께와 관련하여, 실리콘 탄화물의 경우, 예컨대 100 m이고, 탄탈륨 탄화물의 경우, 예컨대 20 m일 수 있다. 이용되는 두께는 다른 무엇보다도 재료의 성질 및 요구되는 작용에 따라 달라질 수 있다.

측벽(4, 5)용으로 전기 절연성의 불활성 내화 재료로 제조된 부재들을 제조하는 데에 특히 적절한 화합물은 실리콘 탄화물이다. 더욱이, 이러한 경우에, 부재들은 열을 잘 전도하고 따라서 양호한 간접 가열(passive heating)을 달성한다.

측벽(4, 5)용으로 전기 절연성의 불활성 내화 재료로 제조된 부재들을 제조하는 데에 특히 적절한 다른 화합물은 보론 질화물이다. 이러한 경우에도, 부재들은 열을 잘 전도하고 따라서 양호한 간접 가열(passive heating)을 달성한다. 사실, 이 화합물은 물리적 성질이 그라파이트와 유사한 육방정계 동소체 형태와, 물리적 성질이 다이아몬드와 유사한 입방정계 동소체 형태를 갖고 있다. 제조 공정에 따라서, 하나 또는 다른 동소체 형태가 만들어질 수 있다.

본 발명에 따른 서셉터 시스템의 단면의 외형은 종방향으로 실질적으로 균일하고, 실질적으로 원형 또는 타원형인 것이 유리하다. 따라서, 서셉터 시스템은 제조하기가 쉽고 그 시스템을 가열하기 위한 인덕터와 용이하게 결합될 수 있다.

공동, 즉 처리 챔버의 단면 형태는 실질적으로 종방향으로 균일한 것이 유리하다. 따라서, 서셉터 시스템은 제조하기가 용이하다.

공지의 반응기에 있어서, 챔버의 단면은 종방향으로 감소하여, 감소된 전구 물질 농도를 보상한다. 대신에, 본 발명은 기판 또는 웨이퍼를 회전시키고 큰 반응 가스류를 이용하여 이러한 문제를 해결한다. 고 가스류는 또한 임의의 고체 입자를 반응 챔버로부터 효과적으로 그리고 빠르게 제거하는 이점을 갖고 있다.

공동(1), 즉 처리 챔버의 평균 폭은 바람직하게는 공동(1)의 평균 높이의 적어도 3배, 훨씬 더 바람직하게는 적어도 5배이다. 사실, 처리 챔버의 가열은 상당 정도 벽(2, 3), 즉 챔버를 능동적으로 가열하는 벽에 기인한다.

측벽용 부재는 실질적으로 사각형 또는 사다리꼴 형태의 단면을 가질 수 있다. 이는 도 1 및 도 2에 도시한 실시예의 경우이다.

특히 효과적인 해결 수단에 따르면, 상측벽(2) 및/또는 하측벽(3)용 부재는 외형이 실질적으로 원 또는 타원의 일부인 단면을 갖고 있다. 이는 도 1 및 도 2의 실시예의 경우이다. 인덕터의 자계가 가로지르는 영역은 크고, 따라서 유도된 전류는 크다.

4개의 벽(2, 3, 4, 5)용 부재는 함께 근접 배치될 수 있고, 적절한 격실 내로 삽입될 수 있다. 이것은 도 1의 실시예의 경우이다. 유리하게도, 상측벽(2) 및/또는 하측벽(3)용 부재는 측벽(4, 5)용 부재와 결합하기 위하여 종방향으로 홈 및/또는 리브를 구비하고 있다. 따라서, 서셉터 시스템의 구조는 격실 부분들이 더 이상 제조하기가 어렵지 않더라도, 더 견고하다. 이것은 도 2의 실시예의 경우로서, 상측벽(2)에는 2개의 측방향 홈(22)(도면에는 하나만이 도시되어 있다)이 마련되고, 하측벽(3)에는 2개의 측방향 홈(32)(도면에는 하나만이 도시되어 있다)이 마련되어 있다.

도면에 도시한 모든 실시예에서, 상측벽 및/또는 하측벽용 부재는 중공형이다. 따라서, 서셉터 시스템의 질량은 매우 작고, 따라서 매우 빠르게 가열(및 냉각)될 수 있다.

이 부재가 종방향으로 연장되는 큰 관통공을 갖도록 중공형이라면, 그 벽에 유도된 전류는 필연적으로 그 주변 영역에 한정되고, 따라서 처리 챔버에 매우 가깝게 흐르게 되고, 처리 챔버 내에서 열을 발생시킨다. 각 벽에 마련되는 관통공의 갯수는 사실 2개 이상이지만, 그 효과는 실질적으로 변하지 않는다.

도 1 및 도 2의 실시예에서, 상측벽(2) 및 하측벽(3) 각각은 한 개의 관통공(21 또는 31)을 갖고 있다.

도 3에 부분적으로 도시한 실시예는 후술하는 여러 가지 유리한 특성을 갖고 있다.

본 발명에 따른 서셉터 시스템은 공동(1), 즉 처리 챔버 내에 장착되고 적어도 하나의 기판 또는 웨이퍼를 지지하기에 적절한 슬라이드(도 3에서 참조 부호 6으로 나타냄)를 포함하는 것이 유리할 수 있다. 슬라이드(6)는 종방향으로 안내되는 방식으로 활주할 수 있다. 따라서, 기판 또는 웨이퍼를 삽입하고 제거하는 동작은 쉬워진다. 사실, 기판 또는 웨이퍼는 처리 챔버 밖에서 조작되고, 슬라이드의 이동에 의해 삽입되고 제거된다.

실제, 하측벽(도 3에서 참조 부호 3으로 표시)에 가이드(도 3에서 참조 부호 33으로 표시)를 배치하는 것이 유리한데, 가이드는 슬라이드(도 3에서 참조 부호 6으로 나타냄)를 수용하기에 적절하고, 슬라이드가 가이드를 따라 활주할 수 있는 방식으로 종방향으로 연장된다. 도 3의 실시예에서, 가이드는 전체가 하측벽(6) 내부에 형성되어 있고, 슬라이드(6)에는 하측벽의 평평한 상측면과 실질적으로 정렬되는 평평한 상측면이 있다. 처리 챔버의 유효 단면은 실질적으로 사각형이고 (슬라이드가 제공되지 않은 것처럼) 규칙적이다.

기판 또는 웨이퍼를 보다 균일하게 처리하기 위하여, 슬라이드는 적어도 하나의 기판 또는 웨이퍼를 지지하기에 적절한 적어도 하나의 디스크를 포함할 수 있고, 그 슬라이드에는 디스크를 회전 가능하게 수용하는 홈이 제공될 수 있다. 도 3의 실시예에서, 슬라이드(6)에는 홈(62)이 제공되고, 단일 디스크(61)를 포함한다.

디스크 및 슬라이드의 재료와 관련하여, 도 3의 실시예를 다음과 같은 방식으로 제조한다.

슬라이드(6)는 탄탈륨 탄화물층이 코팅된 그라파이트로 제조된다. 슬라이드(6)는 자계 내에 놓이고 전기 전도체이기 때문에 서셉터로서 작용한다. 또한, 하측벽(3)에 유도된 전류는 탄탈륨 탄화물층이 전기 전도체이고 따라서 슬라이드(6)를 하측벽(3)으로부터 전기적으로 절연시키기 때문에, 슬라이드(6) 내에서 흐를 수 있다.

디스크(61)는 탄탈륨 탄화물층이 코팅된 그라파이트로 제조된다. 디스크(61)는 자계 내에 놓이고 전기 전도체이기 때문에, 서셉터로서 작용한다. 그러나, 하측벽(3) 및 슬라이드(6)에 유도된 전류는, 디스크(61)가 회전하는 경우에, 그 디스크는 가스류에 의해 슬라이드로부터 약간 들어 올려지기 때문에(반면에, 실질적으로 홈(62) 내부에 유지된다), 디스크(61) 내에서 흐를 수가 없다.

기판 및/또는 웨이퍼 처리용 장치에서, 특히 에피택셜 반응기에서, 기판용 지지체를 회전시키는 것을 상당히 흔한 일이다. 이러한 회전은 일반적으로, 처리 챔버 외측에 배치되고 적절한 전동 수단(transmission means)을 통해 지지체에 회전 운동을 부여하는 모터에 의해 수행된다.

이 회전 방법은 잘 작용하지만, 처리 챔버의 환경을 견딜 수 있는 전동 수단 또는 회전 운동이 전달될 수 있게 하는 밀봉 수단, 또는 이 두 수단을 모두 필요로 하는 단점을 갖고 있다. 이러한 요구 조건은 실리콘 탄화물와 같은 재료의 성장을 위한 반응기에서 매우 높은 온도 때문에 만족시키기가 더욱 어렵다. 또한, 도 3에 도시한 것과 같은 슬라이드가 구비된 서셉터에서, 구동-전동 수단은 슬라이드가 제거될 때 개방되고 슬라이드가 삽입될 때 폐쇄되어야 하는데, 이는 달성하기가 매우 복잡하다.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 가스류 사용에 기초한 다른 회전 방법을 이용하는 것이 강구되었다.

채택된 해결 수단을 에피택셜 반응기를 비제한적으로 참조하면서, 도 4 및 도 5에 기초하여 설명한다.

미리 정한 갯수(예컨대, 한 개, 세 개, 네 개, 다섯 개 등)의 기판에 대하여 지지체(610)가 제공된다. 지지체(610)는 실질적으로 얇은 디스크 형태를 갖고 있으며, 그 상측부에 기판을 수용하기 위한 홈(도시 생략)을, 그 하측부에 작은 원통형 홈(612)으로부터 돌출하는 중앙의 원통형 핀(611)을 구비하고 있다. 핀(611)은 지지체(610)를 적소에 유지하고 그 회전을 안내하는 역할을 한다. 또한, 지지체(610)의 두 면은 편평하다.

지지체(610)를 수용하기 위해 슬라이드(600)도 제공된다. 슬라이드(600)는 실질적으로 두꺼운 사각형 플레이트 형태를 갖고 있다. 그 상측부에, 슬라이드(600)는 지지체(610)의 완전한 삽입을 위한 큰 원통형 홈(601)을 갖고 있고, 이 홈으로부터 작은 중앙의 실린더(602)가 돌출하며, 지지체(610)의 핀(611)의 완접한 삽입을 위한 일단폐쇄형 구멍(603)이 있다. 큰 홈(601)의 바닥에 제1의 얕은 중앙의 원통형 홈(604)이 있으며, 이 홈의 직경은, 예컨대 절반 보다도 훨씬 작다. 큰 홈(601)의 바닥에 미리 정해진 갯수의 매우 얕은 직선형 채널(605)(도 5에는 4개의 채널이 있지만, 3개 또는 5개, 6개, 7개, 8개 채널이 있을 수도 있다)이 있는데, 이 채널은 제1의 얕은 홈(604)으로부터 시작하여 접선 방향으로 연장된다. 큰 홈(601)의 바닥 둘레 부근에는 깊은 원형 홈(606)이 있다. 홈(606)으로부터 시작하는 유출 덕트(도시 생략)도 슬라이드(600) 내부에 형성되어 있다. 슬라이드(600)의 하측부에 제2의 얕은 원통형 홈(607)이 있는데, 이 홈은 제1의 얕은 홈(604)에 대해 중앙에 위치되어 있고, 미리 정해진 갯수(도 5에 2개가 도시되어 있지만, 1개, 또는 3개, 4개가 있을 수도 있다)의 짧고 경사진 원통형 덕트(608)(다르게는 수직일 수 있다)에 의해 제1의 얕은 홈과 연통된다.

마지막으로, 서셉터 시스템용의 한 벽(300)에는 슬라이드(600)를 수용하기 위한 가이드(도시 생략)가 구비되어 있다. 슬라이드(600)는 가이드를 따라 활주할 수 있지만, 에피택셜 성장 공정 중에 정지 상태로 남아 있다. 벽(300)에는 긴 덕트(301)도 구비되어 있는데, 이 덕트는 슬라이드(600)의 제2의 얕은 홈(607) 영역으로 수직 방향으로, 가이드의 바닥에서 개방된다(도 4에서, 덕트(301)는 중앙 위치에서 개방되지만, 지지체(610)의 대칭축에 대해 편심위치에서 개방될 수도 있다).

채택된 방법을 다음 문단에서 설명한다.

슬라이드 가이드의 바닥에서 개방되는 벽 덕트(301) 내로 가스류가 들어간다. 이 가스류는 슬라이드의 홈(607)으로 들어가고, 슬라이드의 덕트(608)를 통해 슬라이드의 홈(604)을 통과하며, 슬라이드의 홈(604)에 지지체(610)를 약간 들어올리는 압력을 형성한다. 슬라이드의 홈(604) 내부의 압력 하의 가스는 슬라이드의 채널(605) 내로 강제되고, 슬라이드의 홈(606)에 집속된다. 슬라이드의 채널(605)을 따라 흐르는 가스류는 약간 융기된 지지체(610)를 마찰에 의해 회전시킨다.

이러한 종류의 서셉터 시스템은 보통, 기판 및/또는 웨이퍼를 처리하기에 적합한 종류의 장치에서 사용할 수 있다. 이는 본 발명의 다른 양태이다.

본 발명에 따른 장치를 도 1 및 도 2를 비제한적으로 참조하여 설명한다.

본 발명에 따른 장치는 본질적으로, 처리 챔버로서 작용하고, 종방향으로 연장되며, 전도성 상측벽, 전도성 하측벽, 절연성 우측벽 및 절연성 좌측벽에 의해 경계가 정해지는 공동이 마련된 서셉터 시스템을 포함한다.

본 발명에 따른 장치는 또한, (도 1에서 4개의 벽(2, 3, 4, 5)에 의해 형성된) 서셉터 시스템을 에워싸기에 적절하고, 종방향으로 연장되는 고다공성 그라파이트 또는 유사한 열절연성 내화 재료로 이루어진 튜브로 구성되는 제1의 열절연성 내화 구조(7)를 포함하는 것이 유리할 수 있다.

이들 장치용으로 공지의 열절연성 내화 구조들이 단일 부재로서 형성된다.

본 발명의 실험 단계에서, 구조적 관점에서 매우 편리한, 2개 이상의 고다공성 그라파이트 부재에 의해 이러한 종류의 구조를 제조하였고, 연질의 펠트형 구조를 갖는 그라파이트를 부재들 사이에 배치하여 여러 부재 사이를 양호하게 결합하고 열절연성을 유지하도록 하였다.

이들 공지의 구조 중 한 구조가 (고다공성 그라파이트와 같이) 적어도 약간의 전도성이 있는 재료로 제조되고, 전자기 유도에 의해 가열되는 장치에서 사용된다면, 그 구조 내에 전류가 형성될 수 있다. 이러한 전류는 부분적으로 그 구조 내의 전자기 유도에 기인하고, 부분적으로 서셉터와의 접촉에 기인한다. 서셉터에 유도된 전류의 일부가 다른 곳으로 분산된다면, 서셉터의 유효성과 효율은 감소된다.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 구조적 관점에서 매우 편리한, 2개 이상의 고다공성 그라파이트 부재 또는 유사한 전도성 재료로 이루어진 구조를 제조하고, 내화성의 열절연성 및 전기 절연성 요소를 부재 사이에 배치하였다. 예컨대, 바람직하게는 다공성인 실리콘 탄화물, 또는 보론 질화물을 재료로 사용할 수 있다.

도 2의 실시예에서, 그라파이트 튜브는 종방향으로, 2개의 절반 튜브(71, 72)로 분할되어 있다. 구조(7)는 2개의 절반 튜브(71, 72) 외에, 내화성의 열절연성 및 전기 절연성 재료로 이루어지고 종방향으로 연장되며 2개의 절반 튜브(71, 72) 사이에 배치된 2개의 요소(73)(도면에는 하나만 도시)를 포함한다.

본 발명에 따른 장치는 제1 구조(7)를 에워싸기에 적절한 제2의 기밀형 구조(8)를 포함하는 것이 유리할 수도 있다. 이는 재료의 선택을 용이하게 한다.

기밀형 구조는 실질적으로, 내화 구조를 에워싸고 종방향으로 연장되며 실질적으로 균일하고 실질적으로 원형 또는 타원형의 단면 외형을 갖고 있는 수정 또는 유사한 재료로 이루어진 튜브에 의해 구성될 수 있다. 이는 도 1의 실시예의 경우이다.

다르게는, 기밀형 구조는, 내화 구조를 에워싸고 종방향으로 연장되는 수정 또는 유사한 재료로 이루어진 튜브와, 수정 튜브를 에워싸는 금속 튜브에 의해 구성될 수 있다. 이러한 경우에, 수정 튜브의 단면의 외형은 중요하지 않은데, 왜냐하면 금속 튜브가 기계적 스트레스를 견디기 때문이다.

본 발명에 따른 장치는 전자기 유도에 의해 서셉터 시스템을 가열하기에 적절하고 제1 구조(7) 또는 제2 구조(8) 둘레에 권취되는 전기 전도성 수단(9)을 포함하는 것이 유리할 수 있다. 이는 도 1의 실시예의 경우이다.

이 장치의 서셉터 시스템이 도면에 도시한 실시예에서처럼, 관통공이 마련된 벽을 구비하고 있다면, 그 장치는 적어도 하나의 가스류가 관통공 중 적어도 하나의 내부에서 흐르도록 하기에 적절한 수단을 포함하는 것이 유리할 수 있다. 가스류는 관통공의 내벽으로부터 분리된 임의의 입자를 제거하는 역할을 할 수도 있다. 가스류는 서셉터 시스템의 온도를 약간 수정하는 역할을 할 수도 있다. 아르곤, 또는 보다 일반적으로, 불활성 가스가 전자의 작용에 특히 적절하다. 예컨대, 수소가 후자의 작용, 특히 냉각에 적합하다.

본 발명에 따른 장치는 기판 상에 실리콘 탄화물 또는 유사한 재료를 에피택셜 성장시키기 위한 반응기로서, 추가의 구성 요소들을 구비하여 사용할 수 있다.

실리콘 탄화물은 매우 유망한 재료이지만 다루기가 어려운 반도체 재료이다. 전술한 대부분의 특성들은 특히 이러한 용도 및 재료에 맞게 설계되어 있다.

본 발명에 따른 장치는 웨이퍼를 고온 열처리하기 위한 장치로서, 추가의 구성 요소들을 구비하여 사용할 수도 있다.

Claims (22)

1. 기판 및/또는 웨이퍼를 처리하기에 적합한 종류의 장치용 서셉터 시스템으로서, 상기 서셉터 시스템에는 기판 및/또는 웨이퍼 처리용 챔버로서 작용하고 종방향으로 연장되며 상측벽(2), 하측벽(3), 우측벽(4) 및 좌측벽(5)에 의해 경계가 정해지는 공동(1)이 제공되고, 상기 상측벽(2)은 전자기 유도에 의해 가열되기에 적절한 전기 전도성 재료로 이루어진 적어도 하나의 부재에 의해 구성되며, 상기 하측벽(3)은 전자기 유도에 의해 가열되기에 적절한 전기 전도성 재료로 이루어진 적어도 하나의 부재에 의해 구성되고, 상기 우측벽(4)은 전기 절연성의 불활성 내화 재료로 이루어진 적어도 하나의 부재에 의해 구성되며, 상기 좌측벽(5)은 전기 절연성의 불활성 내화 재료로 이루어진 적어도 하나의 부재에 의해 구성되어, 상기 또는 각각의 상측벽(2) 부재는 상기 또는 각각의 하측벽(3) 부재로부터 전기적으로 절연되고, 상기 부재들(2, 3, 4, 5)은 상기 서셉터 시스템 내에 포함되는 것인 서셉터 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 각각의 벽(2, 3, 4, 5)은 단일 부재로 구성되는 서셉터 시스템.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 또는 각각의 상측벽(2) 또는 하측벽(3) 부재는 그라파이트 또는 유사한 전기 전도성 재료로 제조되고, 적어도 상기 공동(1) 부근 영역에 실리콘, 탄탈륨, 니오븀 또는 보론 탄화물, 또는 실리콘, 보론 또는 알루미늄 질화물층, 또는 유사한 불활성 내화 재료층으로 코팅되는 서셉터 시스템.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 또는 각각의 측벽(4, 5) 부재는 실리콘 탄화물 또는 보론 질화물로 제조되는 서셉터 시스템.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 서셉터 시스템의 단면의 외형은 종방향으로 실질적으로 균일하고, 실질적으로 원형 또는 타원형인 서셉터 시스템.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 공동(1)의 단면의 외형은 종방향으로 실질적으로 균일한 서셉터 시스템.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 공동(1)의 평균 폭은 상기 공동(1)의 평균 높이의 적어도 3배, 바람직하게는 적어도 5배인 서셉터 시스템.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 측벽(4, 5) 부재는 실질적으로 사각형 또는 사다리꼴 형태의 단면을 갖고 있는 서셉터 시스템.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 상측벽(2) 부재 및/또는 하측벽(3) 부재는 외형이 실질적으로 원형 또는 타원형의 일부인 단면을 갖고 있는 서셉터 시스템.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 상측벽(2) 부재 및/또는 하측벽(3) 부재는 상기 측벽(4, 5) 부재와 결합하기 위하여 종방향으로 홈(22, 32) 및/또는 리브를 갖고 있는 서셉터 시스템.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 상측벽(2) 부재 및/또는 하측벽(3) 부재는 종방향으로 연장되는 적어도 하나의 구멍(21, 31), 바람직하게는 관통공을 갖도록 중공형인 서셉터 시스템.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 공동(1) 내부에 장착되고 적어도 하나의 기판 또는 웨이퍼를 지지하기에 적절한 슬라이드(6)를 포함하고, 상기 슬라이드(6)는 종방향으로 안내되는 방식으로 활주 가능한 서셉터 시스템.
13. 제12항에 있어서, 상기 하측벽(3)은 상기 슬라이드(6)를 수용하기에 적절한 가이드(33)를 구비하며, 이 가이드는 상기 슬라이드(6)가 가이드(33)를 따라 활주할 수 있도록 종방향으로 연장되는 서셉터 시스템.
14. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 슬라이드(6)는 적어도 하나의 기판 또는적어도 하나의 웨이퍼를 지지하기에 적절한 적어도 하나의 디스크(61)를 포함하고, 그 슬라이드에는 상기 디스크(61)를 회전 가능하게 수용하기에 적절한 홈(62)이 마련되는 서셉터 시스템.
15. 기판 및/또는 웨이퍼를 처리하기에 적합한 종류의 장치에 있어서, 제1항 내지 제14항 중 어느 하나의 항에 따른 적어도 하나의 서셉터 시스템(2, 3, 4, 5)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
16. 제15항에 있어서, 상기 서셉터 시스템(2, 3, 4, 5)을 에워싸고, 고다공성 그라파이트 또는 유사한 재료로 이루어진 튜브에 의해 실질적으로 구성되며, 종방향으로 연장되는 제1의 열절연성 내화 구조(7)를 포함하는 장치.
17. 제16항에 있어서, 상기 튜브는 종방향으로 2개의 절반 튜브(71, 72)로 분할되고, 상기 제1 구조(7)는, 종방향으로 연장되고 2개의 절반 튜브(71, 72) 사이에 배치되는 열절연성, 바람직하게는 전기 절연성의 내화 재료로 이루어진 2개의 요소(73)를 더 포함하는 장치.
18. 제15항 내지 제17항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 제1 구조(7)를 에워싸기에 적절한 제2의 기밀형 구조(8)를 포함하는 장치.
19. 제15항 내지 제18항 중 어느 하나의 항에 있어서, 전자기 유도에 의해 상기 서셉터 시스템을 가열하기에 적절하고 상기 제1 구조(7) 또는 제2 구조(8) 둘레에 권취되는 전기 전도성 수단(9)을 포함하는 장치.
20. 제15항 내지 제19항 중 어느 하나의 항에 있어서, 적어도 하나의 가스류가 상기 서셉터 시스템의 적어도 하나의 관통공(21, 31) 내에서 흐르도록 하는 수단을 포함하는 장치.
21. 제15항 내지 제20항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 장치는 실리콘 탄화물 또는 유사한 재료를 기판 상에서 에피택셜 성장시키기 위한 반응기인 것을 특징으로 하는 장치.
22. 제15항 내지 제20항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 장치는 웨이퍼의 고온 열처리용 장치인 것을 특징으로 하는 장치.