KR20070015024A - 기상 성장 장치와 기상 성장 방법 - Google Patents

기상 성장 장치와 기상 성장 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 한 형태의 기상 성장 장치는 챔버, 상기 챔버 내에 배치되고 상기 챔버내에서 기판을 지지하는 지지대, 상기 챔버에 접속되고 상기 기판상에 성막하기 위한 가스를 공급하는 제 1 유로, 및 상기 챔버에 접속되고 상기 챔버로부터 상기 가스를 배기하는 제 2 유로를 구비하고, 상기 지지대는 둘러싸는 영역 내에서 상기 기판의 실질적으로 수평인 방향의 이동을 구속하는 복수의 볼록부와, 상기 기판의 이면을 지지하는 상기 지지대의 저면을 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

기상 성장 장치와 기상 성장 방법{VAPOR PHASE GROWING APPARATUS AND VAPOR PHASE GROWING METHOD}
도 1은 실시형태 1에서의 에피택시얼 성장 장치의 구성을 도시한 개념도,
도 2는 에피택시얼 성장 장치 시스템의 외관의 일례를 도시한 도면,
도 3은 에피택시얼 성장 장치 시스템의 유닛 구성의 일례를 도시한 도면,
도 4는 홀더에 실리콘 웨이퍼가 지지된 상태의 일례를 도시한 평면도,
도 5는 도 4에 도시한 홀더에 실리콘 웨이퍼가 지지된 상태의 단면을 도시한 단면도,
도 6은 홀더에 실리콘 웨이퍼가 지지된 상태의 다른 일례를 도시한 평면도,
도 7은 도 6에 도시한 홀더에 실리콘 웨이퍼가 지지된 상태의 단면을 도시한 단면도,
도 8은 홀더에 실리콘 웨이퍼가 지지된 상태의 다른 일례를 도시한 평면도,
도 9는 도 8에 도시한 홀더에 실리콘 웨이퍼가 지지된 상태의 단면을 도시한 단면도,
도 10은 홀더에 실리콘 웨이퍼가 지지된 상태의 다른 일례를 도시한 평면도,
도 11은 도 10에 도시한 홀더에 실리콘 웨이퍼가 지지된 상태의 단면을 도시한 단면도,
도 12는 실리콘 웨이퍼 외주부와 볼록부를 도시한 단면도,
도 13은 홀더에 실리콘 웨이퍼가 지지된 상태의 다른 일례를 도시한 평면도,
도 14는 도 13에 도시한 홀더에 실리콘 웨이퍼가 지지된 상태의 단면을 도시한 단면도,
도 15는 실리콘 웨이퍼 외주부와 볼록부를 도시한 단면도,
도 16은 홀더에 실리콘 웨이퍼가 지지된 상태의 다른 일례를 도시한 평면도,
도 17은 도 16에 도시한 홀더에 실리콘 웨이퍼가 지지된 상태의 단면을 도시한 단면도,
도 18은 실리콘 웨이퍼 외주부와 볼록부를 도시한 단면도,
도 19는 볼록부를 형성하고 있지 않은 홀더를 사용한 경우의 성막 후의 상태를 설명하기 위한 도면,
도 20a와 도 20b는 본 실시형태에서의 볼록부를 형성한 홀더를 사용한 경우의 성막 후의 상태를 설명하기 위한 도면,
도 21은 각 홀더 형상에서의 실리콘 에피택시얼막의 막두께와 홀더에 대한 점착 상태의 관계의 일례를 도시한 도면,
도 22는 실시형태 2에서의 홀더에 실리콘 웨이퍼가 지지된 상태의 일례를 도시한 평면도,
도 23은 도 22에 도시한 홀더에 실리콘 웨이퍼가 지지된 상태의 단면을 도시한 단면도,
도 24는 홀더에 실리콘 웨이퍼가 지지된 상태의 일례를 도시한 평면도,
도 25는 도 24에 도시한 홀더에 실리콘 웨이퍼가 지지된 상태의 단면을 도시한 단면도,
도 26은 홀더(지지대)에 실리콘 웨이퍼가 지지된 상태의 다른 예를 도시한 평면도 및
도 27은 도 26의 제 2 볼록부를 확대하여 도시한 사시도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
100: 에피택시얼 성장 장치 101: 실리콘 웨이퍼
110: 홀더 112: 제 1 볼록부
120: 챔버 122: 유로
130: 샤워 헤드 140: 진공 펌프
142: 압력제어밸브 150: 아웃 히터
160: 인 히터 170: 회전 부재
300: 에피택시얼 성장 장치 시스템 310, 312: 카세트 스테이지(C/S)
320: L/L 챔버 330: 트랜스퍼 챔버
332, 350: 반송 로봇
본 발명은 기상 성장 장치 및 방법에 관한 것으로, 예를 들어 에피택시얼 성장 장치에서의 실리콘 웨이퍼 등의 기판을 지지하는 지지 부재(지지대)의 형상에 관한 것이다.
초고속 바이폴러, 초고속 CMOS 등의 반도체 디바이스의 제조에서 불순물 농도나 막두께가 제어된 단결정 에피택시얼(epitaxial) 성장기술은 디바이스의 성능을 향상시키는 측면에서 불가결한 것이 되고 있다.
실리콘 웨이퍼 등의 반도체 기판에 단결정 박막을 기상 성장시키는 에피택시얼 성장에는 일반적으로 상압 화학 기상 성장법이 사용되고 있고, 경우에 따라서는 감압 화학 기상 성장(LP-CVD)법이 사용되고 있다. 반응용기 내에 실리콘 웨이퍼 등의 반도체 기판을 배치하고, 반응용기 내를 상압(0.1MPa(760Torr)) 분위기 또는 소정 진공도의 진공분위기로 유지한 상태에서 상기 반도체 기판을 가열하여 회전시키면서 실리콘원과 붕소 화합물, 비소 화합물, 또는 인 화합물 등의 도펀트를 포함하는 원료가스를 공급한다. 그리고, 가열된 반도체 기판의 표면에서 원료가스의 열분해 또는 수소환원반응을 실시하고, 붕소(B), 인(P), 또는 비소(As)가 도핑된 실리콘 에피택시얼막을 성장시킴으로써 제조한다(예를 들어, 일본 공개특허공보 평9-194296호 참조).
또한, 에피택시얼 성장기술은 파워 반도체의 제조, 예를 들어 IGBT(절연 게이트형 바이폴라 트랜지스터)의 제조에도 사용된다. IGBT 등의 파워 반도체에서는 예를 들어 수 10 ㎛ 이상의 막두께의 실리콘 에피택시얼막이 필요해진다.
도 24는 홀더에 실리콘 웨이퍼가 지지된 상태의 일례를 도시한 평면도이다.
도 25는 도 24에 도시한 홀더에 실리콘 웨이퍼가 지지된 상태의 단면을 도시한 단면도이다.
실리콘 웨이퍼(200)의 지지 부재가 되는 홀더(210)(서셉터라고 함)에는 실리콘 웨이퍼(200)의 직경보다 약간 큰 직경의 카운터보어 구멍(counterbored holes)이 형성되어 있다. 그리고, 이러한 카운터보어 구멍에 실리콘 웨이퍼(200)가 들어가도록 배치된다. 이러한 상태에서 홀더(210)를 회전시킴으로써 실리콘 웨이퍼(200)를 회전시켜, 공급된 원료가스의 열분해 또는 수소환원반응에 의해 실리콘 에피택시얼막을 성장시킨다.
그런데, 상술한 실리콘 웨이퍼(200)의 직경보다 약간 큰 직경의 카운터보어 구멍이 형성되어 있는 홀더(210)에 실리콘 웨이퍼(200)를 배치하여 회전시키면, 그 원심력으로부터 실리콘 웨이퍼(200)는 웨이퍼면과 평행한 방향으로 이동하고, 카운터보어 구멍의 측면의 일부분에 치우친다. 여기에서, 절연 게이트형 바이폴라 트랜지스터(IGBT) 등의 파워 반도체의 제조에 필요한 수 10㎛ 이상, 예를 들어 50㎛ 이상의 막두께의 실리콘 에피택시얼막(N베이스막)을 형성하는 경우, 상술한 홀더(210)에서는 실리콘 웨이퍼(200)의 측면부분에 성장한 실리콘 에피택시얼막과 홀더(210)의 카운터보어 구멍의 측면에 퇴적된 막이 접촉되어 달라 붙어(접착되어), 실리콘 웨이퍼(200)를 반송할 때 실리콘 웨이퍼(200)가 홀더(210)에 점착되는 현상이 발생하는 문제가 있었다. 최악의 경우, 실리콘 웨이퍼(200)를 반송하기 위해 취출하려고 하면 실리콘 웨이퍼(200)가 파손되는 문제가 있었다.
본 발명의 한 형태에서는 이러한 문제점을 극복하고 기판의 지지부에 대한 점착을 감소시키는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 한 형태의 기상 성장 장치는
챔버,
상기 챔버내에 배치되고, 상기 챔버내에서 기판을 지지하는 지지대,
상기 챔버에 접속되고, 상기 기판상에 성막하기 위한 가스를 공급하는 제 1 유로, 및
상기 챔버에 접속되고, 상기 챔버로부터 상기 가스를 배기하는 제 2 유로를 구비하고,
상기 지지대는
둘러싸는 영역내에서 상기 기판의 실질적으로 수평인 방향의 이동을 구속하는 복수의 볼록부와,
상기 기판의 이면을 지지하는 상기 지지대의 저면을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 한 형태의 기상 성장 방법은
챔버 내에는 지지대 상에 배치된 기판이 수용되고, 상기 챔버에는 성막하기 위한 가스를 공급하는 제 1 유로 및 가스를 배기하는 제 2 유로가 접속된 기상 성장 장치를 사용한 기상 성장 방법으로서,
복수의 볼록부를 구비한 상기 지지대를 회전시키고 상기 지지대의 저면으로 상기 기판의 이면을 지지하면서 상기 복수의 볼록부로 둘러싸인 영역 내에서 상기 기판의 실질적으로 수평인 방향의 이동을 구속하고,
에피택시얼 성장시키기 위해 상기 제 1 유로로부터 성막하기 위한 가스를 공급하는 것을 특징으로 한다.
챔버,
상기 챔버 내에 배치되고 상기 챔버 내에서 기판을 지지하는 지지대,
상기 챔버에 접속되고 상기 기판상에 성막하기 위한 가스를 공급하는 제 1 유로, 및
상기 챔버에 접속되고 상기 챔버로부터 상기 가스를 배기하는 제 2 유로를 구비하고,
상기 지지대에는 둘러싸는 영역내에서 상기 기판의 실질적으로 수평인 방향의 이동을 구속하는 링이 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 형태의 기상 성장 방법은
챔버 내에는 지지대 상에 배치된 기판이 수용되고, 상기 챔버에는 성막하기 위한 가스를 공급하는 제 1 유로 및 가스를 배기하는 제 2 유로가 접속된 기상 성장 장치를 사용한 기상 성장 방법으로서,
링을 갖는 상기 지지대를 회전시키고 상기 지지대의 저면으로 상기 기판의 이면을 지지하면서 상기 링으로 둘러싸인 영역 내에서 상기 기판의 실질적으로 수평인 방향의 이동을 구속하고,
에피택시얼 성장시키기 위해 상기 제 1 유로로부터 성막하기 위한 가스를 공급하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 형태의 기상 성장 장치는
챔버,
상기 챔버내에 배치되고 상기 챔버내에서 기판을 지지하는 지지대,
상기 챔버에 접속되고 상기 기판상에 성막하기 위한 가스를 공급하는 제 1 유로, 및
상기 챔버에 접속되고 상기 챔버로부터 상기 가스를 배기하는 제 2 유로를 구비하고,
상기 지지대는
상기 기판의 실질적으로 수평인 방향의 이동을 구속하는 상기 기판측을 향하여 볼록의 R형상으로 형성된 제 1 면, 및
상기 기판의 이면을 지지하는 제 2 면을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 형태의 기상 성장 방법은
챔버 내에는 지지대 상에 배치된 기판이 수용되고, 상기 챔버에는 성막하기 위한 가스를 공급하는 제 1 유로 및 가스를 배기하는 제 2 유로가 접속된 기상 성장 장치를 사용한 기상 성장 방법으로서,
상기 기판측을 향하여 볼록의 R형상으로 형성된 제 1 면과, 제 2 면을 갖는 상기 지지대를 회전시키고, 상기 제 2 면으로 상기 기판의 이면을 지지하면서, 상기 기판의 실질적으로 수평인 방향의 이동을 구속하고,
에피택시얼 성장시키기 위해 상기 제 1 유로로부터 성막하기 위한 가스를 공급하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 형태의 기상 성장 장치는
챔버,
상기 챔버내에 배치되고 상기 챔버내에서 기판을 지지하는 지지대,
상기 챔버에 접속되고 상기 기판상에 성막하기 위한 가스를 공급하는 제 1 유로 및
상기 챔버에 접속되고 상기 챔버로부터 상기 가스를 배기하는 제 2 유로를 구비하고,
상기 지지대는 꼭대기면을 갖는 복수의 볼록부를 갖고, 상기 복수의 볼록부의 꼭대기면 중 몇 개에서 상기 기판과 접촉하여 상기 기판을 지지하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 형태의 기상 성장 장치는
챔버,
상기 챔버 내에 배치되고 상기 챔버내에서 기판을 지지하는 지지대,
상기 챔버에 접속되고 상기 기판상에 성막하기 위한 가스를 공급하는 제 1 유로, 및
상기 챔버에 접속되고, 상기 챔버로부터 상기 가스를 배기하는 제 2 유로를 구비하고,
상기 지지대는
둘러싸는 영역 내에서 상기 기판의 실질적으로 수평인 방향의 이동을 구속하는 복수의 제 1 볼록부,
상기 기판을 실어 지지하는 꼭대기면을 갖는 복수의 제 2 볼록부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 형태의 기상 성장 방법은
챔버 내에는 지지대 상에 배치된 기판이 수용되고, 상기 챔버에는 성막하기 위한 가스를 공급하는 제 1 유로 및 가스를 배기하는 제 2 유로가 접속된 기상 성장 장치를 사용한 기상 성장 방법에 있어서,
복수의 제 1 볼록부와 상기 기판과 접촉하는 복수의 제 2 볼록부를 갖는 상기 지지대를 회전시키고, 상기 복수의 제 2 볼록부의 꼭대기면으로 상기 기판을 지지하면서 상기 복수의 제 1 볼록부로 둘러싸인 영역 내에서 상기 기판의 실질적으로 수평인 방향의 이동을 구속하고,
에픽텍시얼 성장시키기 위해 상기 제 1 유로로부터 성막하기 위한 가스를 공급하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 한 형태의 지지대는
기상성장장치의 챔버 내에 배치되고 상기 챔버에 공급되는 가스로 성막되는 기판을 지지하는 지지대로서,
홀더,
상기 홀더 상에 형성되고, 둘러싸는 영역을 형성하는 복수의 볼록부, 및
상기 기판의 이면을 지지하는 상기 홀더의 면을 구비하고,
상기 복수의 볼록부로 둘러싸인 영역 내에서 상기 기판의 실질적으로 수평인 방향의 이동을 구속하는 것을 특징으로 한다.
실시형태 1.
도 1은 실시형태 1에서의 에피택시얼 성장 장치의 구성을 도시한 개념도이다.
도 1에서 기상 성장 장치의 일례가 되는 에피택시얼 성장 장치(100)는 지지대의 일례가 되는 홀더(서셉터라고도 함)(110), 챔버(120), 샤워 헤드(130), 진공 펌프(140), 압력제어밸브(142), 아웃 히터(150), 인 히터(160), 회전 부재(170)를 구비하고 있다. 챔버(120)에는 가스를 공급하는 유로(122)와 가스를 배기하는 유로(124)가 접속되어 있다. 그리고, 유로(122)는 샤워 헤드(130)에 접속되어 있다. 도 1에서는 실시형태 1의 설명에 필요한 구성 이외의 것을 생략하고 있다. 또한, 축척 등도 실물과는 일치시키고 있지 않다(이하, 각 도면에서 동일).
홀더(110)는 외주가 원형으로 형성되고 소정의 내부직경의 관통하는 개구부가 형성된다. 그리고, 상면측에서 소정의 깊이로 판 홀더(110)의 저면에서 기판의 일례가 되는 실리콘 웨이퍼(101)의 이면과 접촉하여 실리콘 웨이퍼(101)를 실질적으로 수평으로 지지한다. 그리고, 실리콘 웨이퍼(101)에 대하여 실리콘 웨이퍼(101)면과 동일한 방향, 즉 실질적으로 수평인 방향의 이동을 구속하는 복수의 제 1 볼록부(112)가 실리콘 웨이퍼(101)를 둘러싸도록 형성되어 있다. 따라서, 복수의 제 1 볼록부(112)로 둘러싸인 영역 내에서 실리콘 웨이퍼(101)의 실질적으로 수평인 방향의 이동은 구속된다. 제 1 볼록부(112)는 근원이 되는 면으로부터 홀더(110)의 중심, 즉 복수의 제 1 볼록부(112)로 둘러싸인 영역의 중심을 향하여 볼록으로 연장되도록 형성된다.
홀더(110)는 도시하고 있지 않은 회전기구에 의해 실리콘 웨이퍼(101)면과 직교하는 실리콘 웨이퍼(101) 면의 중심선을 축으로 회전되는 회전 부재(170) 상에 배치된다. 그리고, 홀더(110)는 회전 부재(170)와 함께 회전함으로써 실리콘 웨이퍼(101)를 회전시킬 수 있다.
홀더(110)의 이면측에는 아웃 히터(150)와 인 히터(160)가 배치되어 있다. 아웃 히터(150)에 의해 실리콘 웨이퍼(101)의 외주부와 홀더(110)를 가열할 수 있다. 그리고, 인 히터(160)는 아웃 히터(150)의 하부에 배치되고, 인 히터(160)에 의해 실리콘 웨이퍼(101)의 외주부 이외를 가열할 수 있다. 인 히터(160)와는 별도로 홀더(110)로 열이 도망가기 쉬운 실리콘 웨이퍼(101)의 외주부의 가열에 아웃 히터(150)를 설치하고 2중 히터로 함으로써, 실리콘 웨이퍼(101)의 면내 균일성을 향상시킬 수 있다.
그리고, 홀더(110), 아웃 히터(150), 인 히터(160), 샤워 헤드(130), 회전 부재(170)는 챔버(120) 내에 배치된다. 회전 부재(170)는 챔버(120)내로부터 도시하지 않은 회전 기구로 챔버(120) 밖으로 연장되어 있다. 샤워 헤드(130)는 챔버(120)내로부터 챔버(120) 밖으로 배관이 연장되어 있다.
그리고, 반응용기가 되는 챔버(120) 내를 상압 또는 진공 펌프(140)에 의해 소정 진공도의 진공 분위기로 유지한 상태에서, 실리콘 웨이퍼(101)를 아웃 히터(150)와 인 히터(160)로 가열하고, 홀더(110)의 회전에 의해 실리콘 웨이퍼(101)를 소정의 회전수로 회전시키면서, 샤워 헤드(130)로부터 실리콘원이 되는 원료 가스를 챔버(120) 내에 공급한다. 그리고, 가열된 실리콘 웨이퍼(101)의 표면에서 원료 가스의 열분해 또는 수소환원을 실시하고, 실리콘 웨이퍼(101)의 표면에 실리콘 에피택시얼막을 성장시킨다. 챔버(120) 내의 압력은 예를 들어 압력제어밸브(142)를 사용하여 상압 또는 소정 진공도의 진공분위기로 조정하면 좋다. 또는 상압에서 사용하는 경우에는 진공 펌프(140) 또는 압력제어밸브(142)가 없는 구성이라도 상관없다. 샤워 헤드(130)에서는 챔버(120) 밖으로부터 배관으로 공급된 원료가스를 샤워 헤드(130) 내부의 버퍼를 통하여 복수의 관통구멍으로부터 배출하도록 하고 있으므로 균일하게 원료 가스를 실리콘 웨이퍼(101) 상에 공급할 수 있다. 또한, 홀더(110)나 회전 부재(170)의 압력을 내외 동일(실리콘 웨이퍼(101)의 표면측 분위기의 압력과 이면측 분위기의 압력을 동일)하게 함으로써, 원료가스가 회전 부재(170)의 내측, 또는 회전기구 내부로 돌아 들어가는 것을 방지할 수 있다. 동일하게, 도시하지 않은 회전기구측의 퍼지 가스 등이 챔버내(실리콘 웨이퍼(101)의 표면측 분위기)에 새는 것을 방지할 수 있다.
도 2는 에피택시얼 성장 장치 시스템의 외관의 일례를 도시한 도면이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 에피택시얼 성장 장치 시스템(300)은 하우징에 의해 전체가 둘러싸여 있다.
도 3은 에피택시얼 성장 장치 시스템의 유닛 구성을 일례를 도시한 도면이다.
에피택시얼 성장 장치 시스템(300) 내에서는 카세트 스테이지(C/S)(310) 또는 카세트 스테이지(C/S)(312)에 배치된 카세트에 설치된 실리콘 웨이퍼(101)가 반송 로봇(350)에 의해 로드록(L/L) 챔버(320) 내에 반송된다. 그리고, 트랜스퍼 챔버(330) 내에 배치된 반송 로봇(332)에 의해 L/L 챔버(320)로부터 실리콘 웨이퍼 (101)가 트랜스퍼 챔버(330) 내에 반출된다. 그리고, 반출된 실리콘 웨이퍼(101)가 에피택시얼 성장 장치(100)의 챔버(120) 내에 반송되고, 에피택시얼 성장법에 의해 실리콘 웨이퍼(101) 표면에 실리콘 에피택시얼막이 성막된다. 실리콘 에피텍셜막이 성막된 실리콘 웨이퍼(101)는 다시 반송 로봇(332)에 의해 에피택시얼 성장 장치(100)로부터 트랜스퍼 챔버(330) 내에 반출된다. 그리고, 반출된 실리콘 웨이퍼(101)는 L/L 챔버(320)에 반송된 후, 반송 로봇(350)에 의해 L/L 챔버(320)로부터 카세트 스테이지(C/S)(310) 또는 카세트 스테이지(C/S)(312)에 배치된 카세트로 되돌아간다. 도 3에 도시한 에피택시얼 성장 장치 시스템(300)에서는 에피택시얼 성장 장치(100)의 챔버(120)와 L/L 챔버(320)가 2대씩 탑재되어 있어 처리량을 향상시킬 수 있다.
도 4는 홀더에 실리콘 웨이퍼가 지지된 상태의 일례를 도시한 평면도이다.
도 5는 도 4에 도시한 홀더에 실리콘 웨이퍼가 지지된 상태의 단면을 도시한 단면도이다.
홀더(110)에 형성된 제 1 볼록부(112)는 실리콘 웨이퍼(101)의 이면이 접촉되는 면과 접속하는 측면에서 홀더(110) 중심을 향하여 연장되어 있고 그 선단은 평면으로 형성되어 있다. 여기에서는 8개의 볼록부(112)가 균등하게 배치되어 있다. 홀더(110)가 회전하고 그 원심력으로부터 실리콘 웨이퍼(101)가 8개의 볼록부(112)에 둘러싸인 영역 내를 실리콘 웨이퍼면과 평행, 즉 실질적으로 수평인 방향으로 이동했다고 해도 실리콘 웨이퍼(101)의 측면의 일부가 8개의 볼록부(112) 중 몇 개에 접촉될 뿐이므로, 제 1 볼록부(112)를 설치하지 않고 홀더(110)의 측면이 넓은 영역에서 접촉되는 경우에 비해 접촉면적을 작게 할 수 있다. 그 결과, 실리콘 웨이퍼(101)의 측면 부분에 성장한 실리콘 에피택시얼막과 볼록부(112)의 선단부분에 퇴적된 막이 접촉되어도 접촉영역이 작으므로, 실리콘 웨이퍼(101)의 홀더(110)에 대한 점착을 감소킬 수 있다. 여기에서는 8개의 볼록부(112)가 균등하게 배치되어 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 3개 이상이면 상관없다. 볼록부(112)의 수가 많을수록 실리콘 웨이퍼(101)의 센터링 정밀도를 향상시킬 수 있다. 반대로, 제 1 볼록부(112)의 수가 적을수록, 실리콘 웨이퍼(101)의 측면 부분에 성장한 실리콘 에피택시얼막과 제 1 볼록부(112)의 선단부분에 퇴적된 막의 접촉영역을 작게 할 수 있다.
도 6은 홀더에 실리콘 웨이퍼가 지지된 상태의 다른 일례를 도시한 평면도이다.
도 7은 도 6에 도시한 홀더에 실리콘 웨이퍼가 지지된 상태의 단면을 도시한 단면도이다.
홀더(110)에 형성된 볼록부(113)는 실리콘 웨이퍼(101)의 이면이 접촉되는 면과 접속하는 측면으로부터 홀더(110) 중심을 향하여 연장되어 있고, 그 선단은 상면에서 본 경우에 R형상의 곡면으로 형성되어 있다. 여기에서는 8개의 제 1 볼록부(113)가 균등하게 배치되어 있다. 홀더(110)가 회전하고 그 원심력으로부터 실리콘 웨이퍼(101)가 8개의 볼록부(113)로 둘러싸인 영역 내를 실리콘 웨이퍼면과 평행한 방향, 즉 실질적으로 수평인 방향으로 이동했다고 해도 실리콘 웨이퍼(101)의 측면의 일부가 8개의 볼록부(113) 중 몇 개에 접촉될 뿐이므로, 제 1 볼록부 (113)를 설치하지 않고 홀더(110) 측면의 넓은 영역에서 접촉되는 경우에 비해 접촉면적을 작게 할 수 있다. 또한, 여기에서는 제 1 볼록부(113)의 선단이 R형상의 곡면으로 형성되어 있으므로, 실리콘 웨이퍼(101)의 측면과 접촉되는 경우에도 선 접촉 또는 점 접촉으로 할 수 있다. 그 결과, 실리콘 웨이퍼(101)의 측면 부분에 성장한 실리콘 에피택시얼막과 제 1 볼록부(113)의 선단부분에 퇴적된 막이 접촉되어도 더욱 접촉영역을 작게 할 수 있으므로, 실리콘 웨이퍼(101)의 홀더(110)에 대한 점착을 추가로 감소시킬 수 있다. 여기에서는 8개의 볼록부(113)가 균등하게 배치되어 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 3개 이상이면 상관없는 점은 제 1 볼록부(112)의 수의 설명과 동일하므로 설명을 생략한다.
도 8은 홀더에 실리콘 웨이퍼가 지지된 상태의 다른 일례를 도시한 평면도이다.
도 9는 도 8에 도시한 홀더에 실리콘 웨이퍼가 지지된 상태의 단면을 도시한 단면도이다.
홀더(110)에 복수 부분에서 형성된 제 1 볼록부(117)는 실리콘 웨이퍼(101)의 이면이 접촉되는 면과 접속하는 측면으로부터 완만한 곡선으로 연결되면서 홀더(110) 중심을 향하여 계속해서 연장되고 있고, 그 선단은 상면에서 본 경우에 R형상의 곡면으로 형성되어 있다. 여기에서는 8개의 제 1 볼록부(117)가 균등하게 배치되어 있다. 홀더(110)가 회전하고, 그 원심력으로부터 실리콘 웨이퍼(101)가 8개의 볼록부(117)로 둘러싸인 영역 내를 실리콘 웨이퍼면과 평행한 방향, 즉 실질적으로 수평인 방향으로 이동했다고 해도 실리콘 웨이퍼(101)의 측면의 일부가 8개 의 볼록부(117) 중 몇 개에 접촉될 뿐이므로, 제 1 볼록부(117)를 설치하지 않고 홀더(110)의 측면의 넓은 영역에서 접촉되는 경우에 비해, 접촉면적을 작게 할 수 있다. 그 밖에는 도 6, 도 7과 동일하므로 설명을 생략한다.
도 10은 홀더에 실리콘 웨이퍼가 지지된 상태의 다른 일례를 도시한 평면도이다.
도 11은 도 10에 도시한 홀더에 실리콘 웨이퍼가 지지된 상태의 단면을 도시한 단면도이다.
홀더(110)에 형성된 볼록부(114)는 실리콘 웨이퍼(101)의 이면이 접촉되는 면과 접속하는 측면으로부터 홀더(110) 중심을 향하여 연장되어 있고, 그 선단은 단면을 본 경우에 R형상의 곡선으로 형성되어 있다. 즉, 홀더(110)의 표면측에서 이면측을 향하여 곡면으로 형성되어 있다. 여기에서는 8개의 볼록부(114)가 균등하게 배치되어 있다. 홀더(110)가 회전하고 그 원심력으로부터 실리콘 웨이퍼(101)가 8개의 볼록부(114)로 둘러싸인 영역 내를 실리콘 웨이퍼면과 평행한 방향, 즉 실질적으로 수평인 방향으로 이동했다고 해도 실리콘 웨이퍼(101)의 측면의 일부가 8개의 볼록부(114) 중 몇 개에 접촉될 뿐이므로, 제 1 볼록부(114)를 설치하지 않고 홀더(110) 측면의 넓은 영역에서 접촉되는 경우에 비해 접촉면적을 작게 할 수 있다. 또한, 여기에서는 제 1 볼록부(114)의 선단이 R형상의 곡면으로 형성되어 있으므로, 실리콘 웨이퍼(101)의 측면과 접촉되는 경우에도 선 접촉 또는 점 접촉으로 할 수 있다. 그 결과, 실리콘 웨이퍼(101)의 측면 부분에 성장한 실리콘 에피택시얼막과 제 1 볼록부(114)의 선단부분에 퇴적된 막이 접촉되어도 더욱 접촉 영역을 작게 감소시킬 수 있으므로, 실리콘 웨이퍼(101)의 홀더(110)에 대한 점착을 더욱 감소시킬 수 있다. 여기에서, 8개의 볼록부(114)가 균등하게 배치되어 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 3개 이상이면 상관없는 점은 볼록부(112)의 수의 설명과 동일하므로 설명을 생략한다.
도 12는 실리콘 웨이퍼 외주부와 볼록부를 도시한 단면도이다.
도 12에 도시한 바와 같이 실리콘 웨이퍼(101)의 측면 선단과 제 1 볼록부(114)의 선단이 동일한 높이가 되도록 볼록부(114)를 형성하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 도 12에서의 크기(X1)는 실리콘 웨이퍼(101)의 두께의 1/2이 바람직하다. 구체적으로는 예를 들어, 직경 200㎜의 실리콘 웨이퍼의 경우 두께(t)가 0.725㎜이므로 X1=0.3625㎜가 바람직하다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니고, X1≒0.3625㎜이어도 상관없다. 즉, 볼록부(114)는 실리콘 웨이퍼(101) 측면의 높이 방향 중앙부에서 실리콘 웨이퍼(101)와 접촉되도록 형성되는 것이 바람직하다. 다시 말하면, 볼록부(114)는 볼록부(114)의 선단부가 실리콘 웨이퍼(101) 측면의 중앙부에서 실리콘 웨이퍼(101)면과 동일한 방향의 이동을 구속하도록 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 크기(X2)는 실리콘 웨이퍼(101)의 두께와 동등, 또는 약간 큰 값으로 하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 예를 들어 직경 200㎜의 실리콘 웨이퍼의 경우, 두께(t)가 0.725㎜이므로 X2=0.725~1.5㎜가 바람직하다. 또한, 크기(R1)는 실리콘 웨이퍼(101)의 두께의 1/2과 동등, 또는 약간 큰 값으로 하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 예를 들어, 직경 200㎜의 실리콘 웨이퍼의 경우 두께(t)가 0.725㎜이므로, R1=0.3625~0.75㎜가 바람직하다.
도 13은 홀더에 실리콘 웨이퍼가 지지된 상태의 다른 일례를 도시한 평면도이다.
도 14는 도 13에 도시한 홀더에 실리콘 웨이퍼가 지지된 상태의 단면을 도시한 단면도이다.
홀더(110)에 형성된 볼록부(115)는 실리콘 웨이퍼(101)의 이면이 접촉되는 면(제 2 면)과 접속하는 측면(제 1 면)으로부터 홀더(110)의 중심을 향하여 연장되어 있고, 그 선단은 구형상의 곡면으로 형성되어 있다. 여기에서는 8개의 볼록부(115)가 균등하게 배치되어 있다. 홀더(110)가 회전하고 그 원심력으로부터 실리콘 웨이퍼(101)가 8개의 볼록부(115)로 둘러싸인 영역내를 실리콘 웨이퍼면과 평행한 방향, 즉 실질적으로 수평인 방향으로 이동했다고 해도 실리콘 웨이퍼(101)의 측면의 일부가 8개의 제 1 볼록부(115) 중 몇 개에 접촉될 뿐이므로, 제 1 볼록부(115)를 설치하지 않고 홀더(110) 측면의 넓은 영역에서 접촉되는 경우에 비해 접촉면적을 작게 할 수 있다. 또한, 여기에서는 볼록부(115)의 선단이 구형상의 곡면으로 형성되어 있으므로, 실리콘 웨이퍼(101)의 측면과 접촉되는 경우에도 점 접촉으로 할 수 있다. 그 결과, 실리콘 웨이퍼(101)의 측면부분에 성장한 실리콘 에피택시얼막과 볼록부(115)의 선단부분에 퇴적한 막이 접촉되어도 더욱 접촉 영역을 작게 할 수 있으므로, 실리콘 웨이퍼(101)의 홀더(110)에 대한 점착을 더욱 감소시 킬 수 있다. 여기에서는 8개의 볼록부(115)가 균등하게 배치되어 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 3개 이상이면 상관없는 점은 볼록부(112)의 수의 설명과 동일하므로 설명을 생략한다.
도 15는 실리콘 웨이퍼 외주부와 제 1 볼록부를 도시한 단면도이다.
도 15에 도시한 바와 같이, 실리콘 웨이퍼(101)의 측면 선단과 제 1 볼록부(115)의 선단이 동일한 높이가 되도록 볼록부(115)를 형성하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 도 15에서의 크기(X3)는 실리콘 웨이퍼(101)의 두께의 1/2이 바람직하다. 구체적으로는 예를 들어, 직경 200㎜의 실리콘 웨이퍼의 경우, 두께(t)가 0.725㎜이므로, X3=0.3625㎜가 바람직하다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니고 X3≒0.3625㎜이라도 상관없다. 다시 말하면, 볼록부(115)는 실리콘 웨이퍼(101) 측면의 높이 방향 중앙부에서 실리콘 웨이퍼(101)와 접촉되도록 형성하는 것이 바람직하다. 다시 말하면, 볼록부(115)는 볼록부(115)의 선단부가 실리콘 웨이퍼(101) 측면의 중앙부에서 실리콘 웨이퍼(101)면과 동일한 방향의 이동을 구속하도록 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 크기(X4)는 실리콘 웨이퍼(101)의 두께와 동등, 또는 약간 큰 값으로 하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 예를 들어, 직경 200㎜의 실리콘 웨이퍼의 경우, 두께(t)가 0.725㎜이므로 X4=0.725~1.5㎜가 바람직하다. 또한, 크기(R2)는 실리콘 웨이퍼(101)의 두께의 1/2과 동등, 또는 약간 큰 값으로 하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 예를 들어, 직경 200㎜의 실리콘 웨이퍼의 경 우, 두께(t)가 0.725㎜이므로 R2=0.3625~0.75㎜가 바람직하다.
도 16은 홀더에 실리콘 웨이퍼가 지지된 상태의 다른 일례를 도시한 평면도이다.
도 17은 도 16에 도시한 홀더에 실리콘 웨이퍼가 지지된 상태의 단면을 도시한 단면도이다.
홀더(110)에 형성된 제 1 볼록부(116)는 실리콘 웨이퍼(101)의 이면이 접촉되는 면에 구슬을 용착함으로써 형성된다. 따라서, 실리콘 웨이퍼(101) 측면을 향하는 그 선단은 구형상의 곡면으로 형성되어 있다. 여기에서는 8개의 볼록부(116)가 균등하게 배치되어 있다. 홀더(110)가 회전하여 그 원심력으로부터 실리콘 웨이퍼(101)가 8개의 볼록부(116)로 둘러싸인 영역 내를 실리콘 웨이퍼면과 평행한 방향, 즉 실질적으로 수평인 방향으로 이동했다고 해도 실리콘 웨이퍼(101)의 측면의 일부가 8개의 볼록부(116) 중 몇 개에 접촉될 뿐이므로, 제 1 볼록부(116)를 설치하지 않고 홀더(110)의 측면의 넓은 영역에서 접촉되는 경우에 비해, 접촉 면적을 작게 할 수 있다. 또한, 여기에서는 볼록부(116)의 선단이 구형상의 곡면으로 형성되어 있으므로, 실리콘 웨이퍼(101)의 측면과 접촉되는 경우에도 점 접촉으로 할 수 있다. 그 결과, 실리콘 웨이퍼(101)의 측면 부분에 성장한 실리콘 에피택시얼막과 볼록부(116)의 선단부분에 퇴적된 막이 접촉되어도, 더욱 접촉 영역을 작게 할 수 있으므로 실리콘 웨이퍼(101)의 홀더(110)에 대한 점착을 더욱 감소시킬 수 있다. 여기에서는 8개의 볼록부(116)가 균등하게 배치되어 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 3개 이상이면 상관없는 점은 볼록부(112)의 수의 설명과 동일하므로 설명을 생략한다.
도 18은 실리콘 웨이퍼 외주부와 볼록부를 도시한 단면도이다.
도 18에 도시한 바와 같이, 실리콘 웨이퍼(101)의 측면 선단과 제 1 볼록부(116)의 선단이 동일한 높이가 되도록 볼록부(116)를 형성하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 도 18에서의 크기(φ1)는 실리콘 웨이퍼(101)의 두께에 의해 매립되는 만큼 약간 큰 값으로 하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 예를 들어, 직경 200㎜의 실리콘 웨이퍼의 경우, 두께(t)가 0.725㎜이므로 φ1=1~1.5㎜가 바람직하다. 또한, 크기(X5)는 구슬체의 볼록부(116)의 위치 결정이 가능한 정도로 파여 있으면 좋다. 구체적으로는 X5=0.1375~0.6375㎜가 바람직하다.
도 19는 제 1 볼록부를 형성하고 있지 않은 홀더를 사용한 경우의 성막 후의 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 20a와 도 20b는 본 실시형태에서의 제 1 볼록부를 형성한 홀더를 사용한 경우의 성막 후의 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 19에 도시한 바와 같이 제 1 볼록부를 형성하고 있지 않은 홀더를 사용한 경우, 실리콘 웨이퍼의 측면 부분에 성장한 실리콘 에피택시얼막(402)과 홀더의 카운터보어 구멍의 측면에 퇴적된 디포(depot)막(404)이 접촉되어, 달라 붙어(접착되어), 실리콘 웨이퍼가 홀더에 점착된다. 이에 대해서, 도 20a에 도시한 바와 같이, 본 실시형태에서의 볼록부를 형성한 홀더를 사용한 경우, 볼록부 이외의 위치 에서는 실리콘 웨이퍼의 측면 부분에 성장한 실리콘 에피택시얼막(402)과 홀더의 저면 및 측면에 퇴적된 디포막(404)을 접촉시키지 않도록 할 수 있다. 여기에서, 도 20b에 도시한 바와 같이, 실리콘 웨이퍼의 중심방향을 향하여 연장되는 볼록부의 중심방향을 향하는 길이(L)는, 원료 가스에 의해 실리콘 웨이퍼 표면에 성막되는 막의 막두께의 2배 이상의 크기로 형성되도록 하는 것이 바람직하다. 볼록부 이외의 위치에서 실리콘 웨이퍼의 측면에서 성장해 오는 막과 상기 볼록부 이외 부분의 실리콘 웨이퍼측에 성장해 오는 막의 막 두께는 동일한 정도가 된다. 따라서, 상기 볼록부의 중심방향을 향하는 길이(L)가 성막되는 막두께의 2배 이상의 크기로 형성됨으로써, 상기 볼록부 이외의 위치에서 실리콘 웨이퍼의 측면에서 성장해 온 실리콘 에피택시얼막(402)과 상기 볼록부 이외의 측면부분으로부터 실리콘 웨이퍼측으로 성장해 온 디포막(404)의 접촉을 회피할 수 있다. 예를 들어, 실리콘 에피택시얼막을 120㎛ 성막하는 경우, 크기(L)를 240㎛ 이상, 즉 0.24㎜ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
도 21은 각 홀더 형상에서의 실리콘 에피택시얼막의 막두께와 홀더에 대한 점착상태의 관계의 일례를 도시한 도면이다.
여기에서는 실리콘원으로서 트리클로로실란(SiHCl3)을 수소(H2)로 25%로 희석한 가스를 34Pa·㎥/s(20SLM), 캐리어 가스로서 H2를 85Pa·㎥/s(50SLM)을 샤워 헤드(130)로부터 공급했다. 즉, 가스 전체에서의 SiHCl3 농도를 7.2%로 했다. 그리고, 인 히터(160)를 1100℃, 아웃 히터(150)를 1098℃로 설정했다. 또한, 실리 콘 웨이퍼의 회전수는 500min-1(500rpm)으로 했다. 챔버내 압력은 9.3×104Pa(700Torr)로 했다.
도 21에 도시한 바와 같이 본 실시형태에서의 제 1 볼록부를 설치하지 않고 볼록부를 형성하고 있지 않은 홀더를 사용한 경우(단순한 카운터보어 구멍의 경우), 실리콘 에피택시얼막을 28㎛ 성막한 경우에는 실리콘 웨이퍼가 홀더에 점착되지 않았지만, 40㎛ 성막한 경우에는 실리콘 웨이퍼와 홀더 사이에 경미한 점착이 일어났다. 한편, 본 실시형태에서의 볼록부의 선단을 평면으로 한 볼록부(실리콘 웨이퍼와의 접촉폭 3㎜)를 설치한 경우, 실리콘 에피택시얼막을 63㎛ 성막한 경우에는 실리콘 웨이퍼가 홀더에 점착되지 않았지만, 100㎛ 성막한 경우에는 실리콘 웨이퍼와 홀더 사이에 경미한 점착이 일어났다. 또한, 본 실시형태에서의 볼록부의 선단을 R형상 또는 구형상으로 한 볼록부(실리콘 웨이퍼와는 점접촉)을 설치한 경우(점접촉 1), 실리콘 에피택시얼막을 70㎛ 성막한 경우에는 실리콘 웨이퍼가 홀더에 점착되지 않았지만, 90㎛ 성막한 경우에는 실리콘 웨이퍼와 홀더 사이에 경미한 점착이 일어났다.
이상과 같이, 본 실시형태에서의 제 1 볼록부를 설치함으로써 볼록부를 설치하지 않은 경우에 비해, 허용할 수 있는 막두께를 두껍게 할 수 있다. 또한, 볼록부를 설치하는 경우에도 면 접촉보다 점 접촉함으로써, 허용할 수 있는 막두께를 보다 두껍게 할 수 있다.
또한, 공정조건을 변경, 즉 실리콘원이 되는 트리클로로실란(SiHCl3)의 농도 를 낮추고 실리콘 웨이퍼의 온도를 높임으로써, 허용할 수 있는 막두께를 더욱 두껍게 할 수 있다. 구체적으로는 H2를 85Pa·㎥/s(50SLM) 증량하고, 가스 전체에서의 SiHCl3 농도를 7.2%에서 4.2% 낮추었다. 그리고, 인 히터(160)를 1200℃, 아웃 히터(150)를 1126℃로 높였다. 이러한 공정조건을 변경하여 본 실시형태에서의 볼록부의 선단을 R형상 또는 구형상으로 한 볼록부(실리콘 웨이퍼와는 점 접촉)을 설치한 경우(점 접촉 2), 실리콘 에피택시얼막을 120㎛ 성막한 경우에도 실리콘 웨이퍼가 홀더에 점착되지 않았다.
실시형태 2.
실시형태 1에서는 제 1 볼록부를 설치하고 상기 기판의 측면 부분에 성장한 막과 홀더측에 퇴적한 막의 접촉영역을 작게 했지만, 실시형태 2에서는 효과는 떨어지지만 종래보다는 접촉영역을 작게 한 홀더의 형상에 대해서 설명한다.
도 22는 실시형태 2에서의 홀더에 실리콘 웨이퍼가 지지된 상태의 일례를 도시한 평면도이다.
도 23은 도 22에 도시한 홀더에 실리콘 웨이퍼가 지지된 상태의 단면을 나타내는 단면도이다.
홀더(110)에는 실리콘 웨이퍼(101)의 직경보다 큰 카운터보어 구멍이 형성되고, 이러한 카운터보어 구멍에 단면이 원형으로 형성된 링(118)을 배치한다. 다시 말하면, 홀더(110)는 실리콘 웨이퍼(101)에 대하여 실리콘 웨이퍼(101)면과 동일한 방향의 이동, 즉 실질적으로 수평인 방향을 구속하는 면이 실리콘 웨이퍼(101)측을 향하여 볼록의 R형상으로 형성된 링(118)을 구비하고 있다. 그리고, 링(118)의 내측에 실리콘 웨이퍼(101)를 배치한다. 홀더(110)와 링(118)은 용착해도 좋다. 이러한 구성에 의해, 실리콘 웨이퍼(101)측면을 향하는 그 선단(내주측)은 R형상의 곡면으로 형성되어 있다. 즉, 링(118)의 단면의 내주측은 R형상의 곡선으로 형성되어 있다. 따라서, 홀더(110)가 회전하고 그 원심력으로부터 실리콘 웨이퍼(101)가 실리콘 웨이퍼면과 평행한 방향으로 이동하고 있는 방향으로 치우치는 경우에도 실리콘 웨이퍼(101)의 측면의 일부가 링(118)의 선단부분에 선 접촉으로 접촉시킬 수 있다. 따라서, 상술한 볼록부나 링(118)을 설치하지 않고 홀더(110) 측면의 넓은 영역에서 접촉되는 경우에 비해 접촉면적을 작게 할 수 있다. 그 결과, 실리콘 웨이퍼(101)의 측면 부분에 성장한 실리콘 에피택시얼막과 링(118)의 선단부분에 퇴적한 막이 접촉되어도 접촉영역이 작으므로, 실리콘 웨이퍼(101)의 홀더(110)에 대한 점착을 종래에 비해 감소시킬 수 있다.
도 26은 홀더(지지대)(110)에 실리콘 웨이퍼(101)가 지지된 상태의 일례를 도시한 평면도로, 제 1 볼록부(112), 제 2 볼록부(121)가 각각 복수 설치된 일례를 나타낸 것이다. 상기 예에서는 제 1 볼록부가 8개, 제 2 볼록부가 4개 설치된 예를 나타내고 있다. 가능하면 제 1 볼록부가 8개이면 제 2 볼록부도 8개인 편이 바람직하고 3개부터 10개 정도이면 충분하다.
도 27은 제 2 볼록부(121)의 일부를 확대하여 도시한 사시도이다. 본 실시형태의 경우의 제 2 볼록부(121)는 두께 0.1㎜, 폭 1㎜의 경우이지만, 그 크기는 성장하는 실리콘 에피택시얼막에도 의존하고, 또한 실리콘 웨이퍼(101)의 크기에도 의존한다.
또한, 제 2 볼록부의 꼭대기부는 구형상이어도, 가는 요철이어도 좋지만, 실리콘 웨이퍼(101)와의 접촉면적이 적은 편이 바람직하다. 또는 다면적인 볼록부를 갖고 있어도 좋다.
이와 같이 제 2 볼록부를 설치함으로써 기판의 이면에서의 지지대와 점착도 거의 없어지고, 예를 들어 IGBT의 절연 분리용 트렌치(홈)를 메우는 30㎛정도의 에피택시얼 성장이 가능하고, 또한 IGBT의 n-베이스의 두께인 50㎛ 이상의 에피택시얼 성장도 가능해졌다. 또한, 파워 MOS에서 고내압화를 도모하기 위해 트렌치(홈)에 30㎛ 이상의 p형 반도체층을 매립할 때에도 사용 가능하다.
구체적으로는 홀더(110)에 형성된 볼록부(112)는 실리콘 웨이퍼(101)의 이면이 접촉되는 면(제 2 볼록부)과 접속되는 측면으로부터 홀더(110) 중심을 향하여 연장되어 있고 그 선단은 평면으로 형성되어 있다. 여기에서는 8개의 볼록부(112)가 균등하게 배치되어 있다. 홀더(110)가 회전하고 그 원심력으로부터 실리콘 웨이퍼(101)가 8개의 볼록부(112)로 둘러싸인 영역 내를 실리콘 웨이퍼면과 평행한 방향, 즉 실질적으로 수평인 방향으로 이동했다고 해도 실리콘 웨이퍼(101)의 측면의 일부가 8개의 볼록부(112) 중 몇 개에 접촉될 뿐이므로, 볼록부(112)를 설치하지 않고 홀더(110) 측면의 넓은 영역에서 접촉되는 경우에 비해 접촉면적을 작게 할 수 있다.
그 결과, 실리콘 웨이퍼(101)의 측면 부분에 성장한 실리콘 에피택시얼막과 볼록부(112)의 선단부분에 퇴적된 막이 접촉되어도 접촉영역이 작으므로, 실리콘 웨이퍼(101)의 홀더(110)에 대한 점착을 감소시킬 수 있다.
여기에서는 8개의 볼록부(112)가 균등하게 배치되어 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 3개 이상이면 상관없다. 볼록부(112)의 수가 많을수록, 실리콘 웨이퍼(101)의 센터링 정밀도를 향상시킬 수 있다. 반대로, 볼록부(112)의 수가 적을수록, 실리콘 웨이퍼(101)의 측면부분에 성장한 실리콘 에피택시얼막과 볼록부(112)의 선단부분에 퇴적된 막의 접촉영역을 작게 할 수 있다.
또한, 실리콘 웨이퍼(101)와 접촉되는 면에 복수(본 실시형태에서는 4개)의 제 2 볼록부(121)가 설치되고, 그 제 2 볼록부(121)의 꼭대기면으로 실리콘 웨이퍼(101)를 실어 지지하고 있다.
이와 같이 제 1 볼록부 외에 제 2 볼록부를 설치함으로써, 실리콘 웨이퍼(101)의 이면에서의 지지대와 점착도 거의 없어지고, n-베이스의 두께인 60㎛ 이상의 에피택시얼 성장도 가능해졌다.
또한, 당연하지만 IGBT에 한정되지 않고 파워 반도체에서 고내압을 필요로 하는 파워 MOS 외에, 전차 등의 스위칭 소자로서 사용되는 GTO(게이트 턴 오프 사이리스터)나 일반적인 사이리스터(SCR)의 두꺼운 베이스의 에피택시얼층 형성에 적용 가능하다.
이상과 같이 본 발명의 한 형태의 기상 성장 장치는
챔버 내에는 지지대 상에 배치된 기판이 수용되고, 챔버에는 성막하기 위한 가스를 공급하는 제 1 유로 및 가스를 배기하는 제 2 유로가 접속된 기상 성장 장치에 있어서,
지지대에는 기판에 대하여 기판면과 동일한 방향의 이동을 구속하는 복수의 제 1 볼록부가 설치되고, 기판 이면과 접촉되는 면으로 기판을 지지하는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에 의해, 기판이 기판면과 동일한 방향으로 이동하여 어느 방향으로 치우치는 경우에도 기판의 측면과 접촉되는 부분이 복수의 제 1 볼록부 중 어느 하나가 되므로, 설령 기판의 측면부분에 성장한 막과 볼록부의 선단부분에 퇴적한 막이 접촉되어도 접촉영역을 작게 할 수 있다.
또한, 상술한 볼록부는 선단부분이 R형상으로 형성되는 것이 바람직하다.
선단부분이 R형상으로 형성됨으로써 기판의 측면과의 접촉을 점 접촉 또는 선 접촉으로 할 수 있다. 그 결과, 접촉영역을 작게 할 수 있다.
또는 볼록부는 선단부분이 구형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
선단부분이 구형상으로 형성됨으로써 기판의 측면과의 접촉을 점 접촉으로 할 수 있다. 그 결과, 또한 접촉영역을 작게 할 수 있다.
또한, 제 1 볼록부는 기판의 중심방향을 향하여 연장되고, 제 1 볼록부의 중심방향을 향하는 길이가 소정의 가스에 의해 기판 표면에 성막되는 막두께의 2배 이상의 크기로 형성되는 것을 특징으로 한다.
제 1 볼록부 이외의 위치에서, 기판의 측면에서 성장해 오는 막과 볼록부 이외 부분의 기판측에 성장해 오는 막의 막두께는 동일한 정도가 된다. 따라서, 볼록부의 중심방향을 향하는 길이가 소정의 가스에 의해 기판 표면에 성막되는 막두께의 2배 이상의 크기로 형성됨으로써, 제 1 볼록부 이외의 위치에서 기판의 측면 으로부터 성장해 온 막과 제 1 볼록부 이외의 부분의 기판측에 성장해 온 막의 접촉을 회피할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 본 발명의 다른 형태의 기상 성장 장치는
챔버 내에는 지지대 상에 배치된 기판이 수용되고, 상기 챔버에는 성막하기 위한 가스를 공급하는 제 1 유로 및 가스를 배기하는 제 2 유로가 접속된 기상 성장 장치에 있어서,
지지대는 기판에 대하여 기판면과 동일한 방향의 이동을 구속하는 면이 기판측을 향하여 볼록부의 R형상으로 형성되고, 기판 이면과 접촉되는 면으로 기판을 지지하는 것을 특징으로 한다.
기판에 대하여 기판면과 동일한 방향의 이동을 구속하는 면이 기판측을 향하여 볼록의 R(round)형상으로 형성되는 점에서, 기판이 기판면과 동일한 방향으로 이동하여 어느 방향으로 치우치는 경우에도 기판의 측면과 접촉되는 부분이 R형상의 면의 선단부분이 되므로, 설령 기판의 측면부분에 성장한 막과 R형상의 면에 퇴적된 막이 접촉되어도 접촉영역을 작게 할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 형태의 기상 성장 장치에서는 상술한 특징 이외에, 가스농도감소와 기판온도증가를 조건에 추가하는 것도 바람직하다. 이러한 구성에 의해 기판의 지지부로의 점착을 더욱 감소시킬 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 본 발명의 다른 형태의 기상 성장 장치는
챔버내에는 지지대 상에 배치된 기판이 수용되고, 챔버에는 성막하기 위한 가스를 공급하는 제 1 유로 및 가스를 배기하는 제 2 유로가 접속된 기상 성장 장 치에 있어서,
지지대에는 기판과 접촉되는 면에 복수의 제 2 볼록부가 설치되고, 그 제 2 볼록부의 꼭대기면으로 기판이 지지되어 있는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 함으로써, 기판의 이면에서의 지지대와 점착도 거의 없어지고, 50㎛ 이상의 에피택시얼 성장도 가능해졌다.
여기에서, 제 2 볼록부는 3개부터 10개인 것이 바람직하고, 10 보다 많아지면 기판 이면에서의 접촉면적이 많아져, 종래와의 차이가 거의 없어지고 있다. 또한, 3개 미만이 되면 기판 자체가 불안정해져 에피택시얼 성장에는 바람직하지 않다.
제 2 볼록부는 높이가 0.1㎜ 내지 0.5㎜, 폭이 0.5㎜ 내지 3㎜인 것이 바람직하다. 상기 수치는 성막장치에 따라 바뀌는 경우도 있다.
또한, 제 2 볼록부의 꼭대기면은 평탄, 원호형상 또는 가는 요철 형상이어도 좋고, 극히 접촉면이 적은 편이 바람직하다. 또는 다면적인 볼록부를 갖고 있어도 좋다.
또한, 상술한 바와 같이 본 발명의 다른 형태의 기상 성장 장치는
챔버 내에는 지지대 상에 배치된 기판이 수용되고, 챔버에는 성막하기 위한 가스를 공급하는 제 1 유로 및 가스를 배기하는 제 2 유로가 접속된 기상 성장 장치에 있어서,
지지대에는 기판에 대하여 기판면과 동일한 방향의 이동을 구속하는 복수의 제 1 볼록부가 설치되고, 또한 기판과 접촉되는 면에 복수의 제 2 볼록부가 설치되 고, 그 제 2 볼록부의 꼭대기면으로 기판을 지지하고 있는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성함으로써, 기판의 측면 및 이면에서의 지지대와 점착도 거의 없어지고, 60㎛ 이상의 에피택시얼 성장도 가능해졌다.
이상과 같이, 상술한 실시형태에 의하면, 설령 기판의 측면부분에 성장한 막과 볼록부의 선단부분에 퇴적된 막이 접촉되어도 접촉영역을 작게 할 수 있으므로, 기판의 지지부에 대한 점착을 감소시킬 수 있다. 또는, 기판의 측면부분에 성장한 막과 R형상의 면의 선단에 퇴적된 막이 접촉되어도 접촉영역을 작게 할 수 있으므로, 기판의 지지부에 대한 점착을 감소시킬 수 있다.
또한, 기판의 이면에서의 지지대와 점착도 거의 없어지고, 50㎛ 이상의 에피택시얼 성장도 가능해진다.
이상, 구체예를 참조하면서 실시형태에 대해서 설명했다. 그러나, 본 발명은 이들 구체예에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 기상 성장 장치의 일례로서 에피택시얼 성장 장치에 대해서 설명했지만, 이에 한정되는 것은 아니고 시료면에 소정의 막을 기상성장시키기 위한 장치이면 상관없다. 또한, 상술한 각 실시형태에서는 복수의 제 1 볼록부가 실리콘 웨이퍼(101)를 둘러싸도록 원주 방향에 대해서 균등하게 배치되어 있지만, 균등하지 않아도 상관없다. 실리콘 웨이퍼(101)가 실질적으로 수평인 방향으로 이동했을 때에, 어떤 이동 위치에서도 실리콘 웨이퍼(101)의 측면이 홀더(110)의 측면에 접촉되지 않도록 복수의 볼록부 중 몇 개로 구속되면 좋다.
또한, 장치구성이나 제어수법 등, 본 발명의 설명에 직접 필요로 하지 않는 부분 등에 대해서는 기재를 생략했지만, 필요로 되는 장치구성이나 제어수법을 적절하게 선택하여 사용할 수 있다. 예를 들어, 에피택시얼 성장 장치(100)를 제어하는 제어부 구성에 대해서는 기재를 생략했지만, 필요로 하는 제어부 구성을 적절하게 선택하여 사용하는 것은 물론이다.
그 밖에, 본 발명의 요소를 구비하여 당업자가 적절하게 설계 변경할 수 있는 모든 기상 성장 장치 및 지지 부재의 형상은 본 발명의 범위에 포함된다.
추가적인 이점 및 변형은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 인식될 것이다. 따라서, 본 발명의 관점은 기술된 실시예 및 상세한 설명에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상을 일탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변경이 가능하다.
본 발명 기상 성장 장치에 따르면 기판의 지지부에 대한 점착을 감소시킬 수 있다.

Claims (25)

  1. 챔버,
    상기 챔버 내에 배치되고, 상기 챔버 내에서 기판을 지지하는 지지대,
    상기 챔버 내에 접속되고 상기 기판상에 성막하기 위한 가스를 공급하는 제 1 유로, 및
    상기 챔버에 접속되고, 상기 챔버로부터 상기 가스를 배기하는 제 2 유로를 구비하고,
    상기 지지대는
    둘러싸는 영역 내에서 상기 기판의 실질적으로 수평인 방향의 이동을 구속하는 복수의 볼록부와,
    상기 기판의 이면을 지지하는 상기 지지대의 저면을 구비하는 것을 특징으로 하는 기상성장장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 볼록부의 각 볼록부는 R형상의 선단부분을 갖는 것을 특징으로 하는 기상 성장 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 볼록부의 각 볼록부는 구형상의 선단부분을 갖는 것을 특징으로 하는 기상 성장 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 웨이퍼이고,
    상기 볼록부는 상기 복수의 볼록부에 의해 둘러싸인 영역의 중심방향을 향하여 연장되고, 상기 복수의 볼록부에 의해 둘러싸인 영역의 중심방향을 향하는 상기 복수의 볼록부의 각 볼록부의 길이가 상기 가스에 의해 상기 웨이퍼 상에 성막되는 막의 막두께의 2배 이상의 크기인 것을 특징으로 하는 기상 성장 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 볼록부의 각 볼록부는 상기 복수의 볼록부에 의해 둘러싸인 영역내에서의 상기 기판의 실질적으로 수평인 방향의 이동을 구속하는 선단부를 갖는 것을 특징으로 하는 기상 성장 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 웨이퍼이고,
    상기 볼록부는 상기 웨이퍼측면의 높이방향 중앙부에서 접촉되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 기상 성장 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 웨이퍼이고,
    상기 볼록부는 상기 웨이퍼측면과 선 접촉되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 기상 성장 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 웨이퍼이고,
    상기 볼록부는 상기 웨이퍼측면과 점 접촉되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 기상 성장 장치.
  9. 챔버,
    상기 챔버 내에 배치되고, 상기 챔버 내에서 기판을 지지하는 지지대,
    상기 챔버에 접속되고, 상기 기판상에 성막하기 위한 가스를 공급하는 제 1 유로, 및
    상기 챔버에 접속되고, 상기 챔버로부터 상기 가스를 배기하는 제 2 유로를 구비하고,
    상기 지지대에는 둘러싸는 영역내에서 상기 기판의 실질적으로 수평인 방향의 이동을 구속하는 링이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 기상 성장 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 기판은 웨이퍼이고,
    상기 링은 상기 웨이퍼측면과 접촉되는 R형상의 선단부를 갖는 것을 특징으로 하는 기상 성장 장치.
  11. 챔버,
    상기 챔버내에 배치되고, 상기 챔버내에서 기판을 지지하는 지지대,
    상기 챔버에 접속되고, 상기 기판상에 성막하기 위한 가스를 공급하는 제 1 유로, 및
    상기 챔버에 접속되고, 상기 챔버로부터 상기 가스를 배기하는 제 2 유로를 구비하고,
    상기 지지대는
    상기 기판의 실질적으로 수평인 방향의 이동을 구속하는, 상기 기판측을 향하여 볼록의 R형상으로 형성된 제 1 면과,
    상기 기판의 이면을 지지하는 제 2 면을 갖는 것을 특징으로 하는 기상 성장 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 기판은 웨이퍼이고,
    상기 제 1 면은 상기 웨이퍼의 측면에서 접촉함으로써 상기 기판의 실질적으로 수평인 방향의 이동을 구속하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 기상 성장 장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 기판은 웨이퍼이고,
    상기 제 1 면은 상기 웨이퍼 측면의 높이 방향 중앙부에서 접촉되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 기상 성장 장치.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 기판은 웨이퍼이고,
    상기 제 1 면은 상기 웨이퍼 측면과 선 접촉되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 기상 성장 장치.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 기판은 웨이퍼이고
    상기 제 1 면은 상기 웨이퍼측면과 점 접촉되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 기상 성장 장치.
  16. 챔버,
    상기 챔버 내에 배치되고, 상기 챔버내에서 기판을 지지하는 지지대,
    상기 챔버에 접속되고, 상기 기판상에 성막하기 위한 가스를 공급하는 제 1 유로, 및
    상기 챔버에 접속되고, 상기 챔버로부터 상기 가스를 배기하는 제 2 유로를 구비하고,
    상기 지지대는 꼭대기면을 갖는 복수의 볼록부를 갖고, 상기 복수의 볼록부의 꼭대기면 중 몇 개가 상기 기판과 접촉되어 상기 기판을 지지하는 것을 특징으로 하는 기상 성장 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 볼록부는 3개 내지 10개인 것을 특징으로 하는 기상 성장 장치.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 볼록부는 0.1㎜ 내지 0.5㎜의 높이와 0.5㎜ 내지 3㎜의 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 기상 성장 장치.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 복수의 볼록부의 각 볼록부의 꼭대기면은 평탄과 원호형상 중 하나의 형상을 갖거나 또는 다면적인 볼록부를 갖는 것을 특징으로 하는 기상 성장 장치.
  20. 챔버.
    상기 챔버 내에 배치되고, 상기 챔버 내에서 기판을 지지하는 지지대,
    상기 챔버에 접속되고, 상기 기판상에 성막하기 위한 가스를 공급하는 제 1 유로, 및
    상기 챔버에 접속되고, 상기 챔버로부터 상기 가스를 배기하는 제 2 유로를 구비하고
    상기 지지대는
    둘러하는 영역 내에서 상기 기판의 실질적으로 수평인 방향의 이동을 구속하는 복수의 제 1 볼록부와,
    상기 기판을 실어 지지하는 꼭대기면을 갖는 복수의 제 2 볼록부를 갖는 것을 특징으로 하는 기상 성장 장치.
  21. 챔버내에는 지지대 상에 배치된 기판이 수용되고, 상기 챔버에는 성막하기 위한 가스를 공급하는 제 1 유로 및 가스를 배기하는 제 2 유로가 접속된 기상 성장 장치를 사용한 기상 성장 방법에 있어서,
    복수의 볼록부를 갖는 상기 지지대를 회전시키고 상기 지지대의 저면에서 상기 기판의 이면을 지지하면서 상기 복수의 볼록부로 둘러싸인 영역 내에서 상기 기판의 실질적으로 수평인 방향의 이동을 구속하고,
    에피택시얼 성장시키기 위해 상기 제 1 유로로부터 성막하기 위한 가스를 공급하는 것을 특징으로 하는 기상 성장 방법.
  22. 챔버내에는 지지대 상에 배치된 기판이 수용되고, 상기 챔버에는 성막하기 위한 가스를 공급하는 제 1 유로 및 가스를 배기하는 제 2 유로가 접속된 기상 성 장 장치를 사용한 기상 성장 방법에 있어서,
    링을 갖는 상기 지지대를 회전시키고 상기 지지대의 저면에서 상기 기판의 이면을 지지하면서 상기 링으로 둘러싸인 영역 내에서 상기 기판의 실질적으로 수평인 방향의 이동을 구속하고,
    에피택시얼 성장시키기 위해 상기 제 1 유로로 성막하기 위한 가스를 공급하는 것을 특징으로 하는 기상 성장 방법.
  23. 챔버내에는 지지대 상에 배치된 기판이 수용되고, 상기 챔버에는 성막하기 위한 가스를 공급하는 제 1 유로 및 가스를 배기하는 제 2 유로가 접속된 기상 성장 장치를 사용한 기상 성장 방법에 있어서,
    상기 기판측을 향하여 볼록의 R형상으로 형성된 제 1 면과, 제 2 면을 갖는 상기 지지대를 회전시키고, 상기 제 2 면으로 상기 기판의 이면을 지지하면서, 상기 기판의 실질적으로 수평인 방향의 이동을 구속하고,
    에피택시얼 성장시키기 위해 상기 제 1 유로로부터 성막하기 위한 가스를 공급하는 것을 특징으로 하는 기상 성장 방법.
  24. 챔버내에는 지지대 상에 배치된 기판이 수용되고, 상기 챔버에는 성막하기 위한 가스를 공급하는 제 1 유로 및 가스를 배기하는 제 2 유로가 접속된 기상 성장 장치를 사용한 기상 성장 방법에 있어서,
    복수의 제 1 볼록부와 상기 기판과 접촉하는 복수의 제 2 볼록부를 갖는 상 기 지지대를 회전시키고, 상기 복수의 제 2 볼록부의 꼭대기면으로 상기 기판을 지지하면서 상기 복수의 제 1 볼록부로 둘러싸인 영역 내에서 상기 기판의 실질적으로 수평인 방향의 이동을 구속하고,
    에피택시얼 성장시키기 위해 상기 제 1 유로로부터 성막하기 위한 가스를 공급하는 것을 특징으로 하는 기상 성장 방법.
  25. 기상 성장 장치의 챔버내에 배치되고 상기 챔버에 공급되는 가스로 성막되는 기판을 지지하는 지지대에 있어서,
    홀더,
    상기 홀더 상에 형성되고, 둘러싸는 영역을 형성하는 복수의 볼록부, 및
    상기 기판의 이면을 지지하는 상기 홀더의 면을 구비하고,
    상기 복수의 볼록부로 둘러싸인 영역 내에서 상기 기판의 실질적으로 수평인 방향의 이동을 구속하는 것을 특징으로 하는 지지대.
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