KR20070083410A - 기상성장장치와 지지대 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 한 실시형태의 기상성장장치는 챔버, 상기 챔버 내에 배치되고 기판 이면과 접촉하여 상기 기판을 재치하는 제 1 지지부 및 상기 제 1 지지부에 접속하여 상기 제 1 지지부를 지지하는 제 2 지지부를 구비하는 지지대, 상기 기판 이면측에서 상기 기판으로부터의 거리가 상기 지지대보다 더욱 떨어진 위치에 배치되고 상기 기판을 가열하는 열원, 상기 챔버 내에 성막하기 위한 가스를 공급하는 제 1 유로, 및 상기 가스를 상기 챔버로부터 배기하는 제 2 유로를 구비한 것을 특징으로 한다.
Description
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 단면도,
도 5는 홀더에 실리콘 웨이퍼가 지지된 상태의 다른 예를 도시한 단면도,
도 6은 홀더에 실리콘 웨이퍼가 지지된 상태의 다른 예를 도시한 단면도,
도 7은 실시형태 2에서의 에피택시얼 성장 장치의 구성을 도시한 개념도,
도 8은 실시형태 2에서의 절개부가 형성된 홀더의 단면구성을 도시한 개념도,
도 9는 도 8에 도시한 홀더의 평면 개념도,
도 10은 실시형태 2에서의 절개부가 형성된 홀더의 단면 구성을 도시한 개념도,
도 11은 도 10에 도시한 홀더의 평면 개념도,
도 12는 실시형태 3에서의 에피택시얼 성장 장치의 구성을 도시한 개념도,
도 13은 실시형태 3에서의 절개부가 형성된 홀더의 단면 구성을 도시한 개념 도,
도 14는 도 13에 도시한 홀더의 상면 개념도,
도 15는 실시형태 3에서의 다른 절개부가 형성된 홀더의 단면 구성을 도시한 개념도,
도 16은 도 15에 도시한 홀더의 평면 개념도,
도 17은 실시형태 4에서의 홀더의 일례의 단면 구성을 도시한 개념도,
도 18은 실시형태 5에서의 홀더의 일례의 단면 구성을 도시한 개념도,
도 19는 실시형태 6에서의 홀더의 일례를 상면에서 본 개념도,
도 20은 도 19에 도시한 홀더의 단면 구성을 도시한 개념도,
도 21은 실시형태 6에서의 홀더의 다른 일례를 상면에서 본 개념도,
도 22는 도 21에 도시한 홀더의 단면 구성을 도시한 개념도,
도 23은 홀더의 단면 구성의 다른 일례를 도시한 개념도,
도 24는 홀더의 단면 구성의 다른 일례를 도시한 개념도,
도 25는 홀더에 실리콘 웨이퍼가 지지된 상태의 일례를 도시한 평면도, 및
도 26은 도 24에 도시한 홀더에 실리콘 웨이퍼가 지지된 상태의 단면을 도시한 단면도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
100: 에피택시얼 성장 장치 101: 실리콘 웨이퍼
112, 212, 222: 제 1 홀더 114, 214, 224: 제 2 홀더
110: 홀더 120: 챔버
130: 샤워 헤드 140: 진공 펌프
150: 아웃 히터 160: 인 히터
170: 회전 부재
300: 에피택시얼 성장 장치 시스템 330: 트랜스퍼 챔버
350: 반송 로봇
이 출원은 2006년 2월 21일자로 출원된 선행 일본특허출원 2006-044068호에 기초하고 그 우선권의 이득을 주장하며, 상기 출원에 기재된 내용을 본원에 참조로서 편입한다.
본 발명은 기상성장장치 및 지지대에 관한 것이다. 예를 들어, 에피택시얼 성장 장치에서의 실리콘 웨이퍼 등의 기판을 지지하는 지지부재(지지대)에 관한 것이다.
초고속 바이폴러, 초고속의 CMOS 등의 반도체 디바이스의 제조에서, 불순물 농도나 막두께의 제어된 단결정의 에피택시얼 성장 기술은 디바이스의 성능을 향상시키는 측면에서 불가결한 것이 되어 있다. 실리콘 웨이퍼 등의 반도체 기판에 단결정 박막을 기상 성장시키는 에피택시얼 성장에는 일반적으로 상압 화학 기상 성장법이 사용되고 있다. 그리고, 경우에 따라서는 감압 화학 기상 성장(LP-CVD)법이 이용되고 있다. 반응 용기 내에 실리콘 웨이퍼 등의 반도체 기판을 배치한다. 그리고, 반응용기 내를 상압(0.1MPa(760Torr)) 분위기 또는 소정 진공도의 진공 분위기로 유지한 상태에서 상기 반도체 기판을 가열하여 회전시킨다. 그리고, 상기 상태에서 실리콘원과 붕소 화합물, 비소 화합물, 또는 인 화합물 등의 도펀트를 포함하는 원료 가스를 공급한다. 그리고, 가열된 반도체 기판의 표면에서 원료 가스의 열분해 또는 수소 환원 반응을 실시한다. 이에 의해, 붕소(B), 인(P), 또는 비소(As)가 도핑된 실리콘 에피택시얼막을 성장시킴으로써 제조한다(예를 들어, 일본 공개특허공보 평9-194296호 공보 참조).
또한, 에피택시얼 성장기술은 파워 반도체의 제조, 예를 들어 IGBT(절연 게이트형 바이폴러 트랜지스터)의 제조에도 사용된다. IGBT 등의 파워 반도체에서는 예를 들어, 수 10 ㎛ 이상의 막두께의 실리콘 에피택시얼막이 필요로 된다.
도 25는 홀더에 실리콘 웨이퍼가 지지된 상태의 일례를 도시한 평면도이다.
도 26은 도 25에 도시한 홀더에 실리콘 웨이퍼가 지지된 상태의 단면을 도시한 단면도이다.
실리콘 웨이퍼(200)의 지지 부재가 되는 홀더(210)(서셉터라고도 함)에는 실리콘 웨이퍼(200)의 직경보다 약간 큰 직경의 카운터보어 구멍이 형성되어 있다. 그리고, 이러한 카운터보어 구멍에 실리콘 웨이퍼(200)가 들어가도록 배치된다. 이러한 상태에서 홀더(210)를 회전시킴으로써 실리콘 웨이퍼(200)를 회전시키고, 공급된 원료 가스의 열분해 또는 수소 환원 반응에 의해 실리콘 에피택시얼막을 성장시킨다.
그런데, 상술한 기판에 균일하게 실리콘 에피택시얼막을 성장시키기 위해, 상술한 바와 같이 기판을 가열하고 있지만, 기판의 에지부로부터 열이 도망간다. 그 때문에, 특히 기판의 에지 부분의 막두께 균일성이 열화되는 문제가 있었다. 그 때문에, 지지 부재도 가열하도록 연구하고 있지만 한층 더한 개선이 요망되고 있다.
본 발명은 기판 에지의 온도를 보다 균일하게 유지하는 지지 부재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 한 형태의 기상성장장치는
챔버,
상기 챔버 내에 배치되고, 기판 이면과 접촉하여 상기 기판을 재치하는 제 1 지지부,
상기 제 1 지지부에 접속하여 상기 제 1 지지부를 지지하는 제 2 지지부를 갖는 지지대, 및
상기 기판 이면측에서 상기 기판으로부터의 거리가 상기 지지대에서 더욱 떨어진 위치에 배치되고 상기 기판을 가열하는 열원,
상기 챔버 내에 성막하기 위한 가스를 공급하는 제 1 유로, 및
상기 가스를 상기 챔버로부터 배기하는 제 2 유로를 구비한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 형태의 기상성장장치는
챔버,
상기 챔버 내에 배치되고 저면에서 기판을 재치하는 제 1 개구부와 상기 제 1 개구부의 외주측에서 외주단보다 내측에 위치하는 고리 형상의 제 2 개구부가 형성된 지지대,
상기 기판 이면측에서 상기 기판으로부터의 거리가 상기 지지대보다 더욱 떨어진 위치에 배치되고 상기 기판을 가열하는 열원,
상기 챔버 내에 성막하기 위한 가스를 공급하는 제 1 유로, 및
상기 가스를 상기 챔버로부터 배기하는 제 2 유로를 구비하는 것을 특징으로 하는 기상성장장치.
본 발명의 한 형태의 지지대는
기상성장장치가 갖는 챔버 내에서 기판을 재치하는 지지대로서,
상기 기판과 접촉하는 제 1 지지부와,
상기 제 1 지지부에 접속하여 상기 제 1 지지부에 사용하는 재료보다도 열전도율이 작은 재료를 사용한 제 2 지지부를 구비한 것을 특징으로 한다.
실시형태 1.
기상성장장치의 일례가 되는 시트식 에피택시얼 성장 장치의 공정 개발에서는 막두께 균일성이 구해진다. 이러한 막두께 균일성을 좌우하는 포인트로서 실리콘 웨이퍼 에지의 균일성을 들 수 있는 것이 밝혀졌다. 이는 소위, 에지 효과라고 불리는 웨이퍼 에지 수 ㎜에 보이는, 웨이퍼 중앙부와는 다른 특이 현상이다. 상기 현상에는 온도 분포가 매우 관여하고 있고, 에지 부근의 온도 분포를 양호하게 하는 것이 요구된다. 후술한 바와 같이 온도가 저하되는 경향이 있는 에지 온도를 상승시키기 위해서는 에지가 접촉되는 홀더의 일부분을 어떻게 온도 상승시킬지가 열쇠이다. 그리고, 그 가열방법을 발명하기에 이르렀다. 이하, 도면을 사용하여 설명한다.
도 1은 실시형태 1에서의 에피택시얼 성장 장치의 구성을 나타내는 개념도이다.
도 1에서, 기상성장장치의 일례가 되는 에피택시얼 성장 장치(100)는 지지대의 일례가 되는 홀더(서셉터라고도 함)(110), 챔버(120), 샤워 헤드(130), 진공 펌프(140), 압력 제어 밸브(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 1을 설명하는 것에 필요한 구성에 대해서 설명하고 있다. 단, 축척 등은 실물과는 일치시키고 있지 않다(이하, 각 도면에서 동일하다).
홀더(110)는 내측에 기판의 일례가 되는 실리콘 웨이퍼(101)와 접촉하는 제 1 홀더(112)와 외측에 제 1 홀더(112)에 접속하는 제 2 홀더(114)를 구비하고 있다. 제 1 홀더(112)는 제 1 지지부의 일례가 된다. 제 2 홀더(114)는 제 2 지지부의 일례가 된다. 또한, 제 1 홀더(112)는 소정 내경의 관통 개구부가 형성된다. 그리고, 상면측으로부터 수직 또는 소정의 각도로 소정의 깊이로 판 카운터보어 구멍(116)의 저면에서 실리콘 웨이퍼(101)의 이면과 접촉하여 실리콘 웨이퍼(101)를 지지한다.
제 2 홀더(114)는 외주가 원형으로 형성되어 있다. 그리고, 제 2 홀더(114)는 도시하지 않은 회전 기구에 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)과 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)와 인 히터(160)는 실리콘 웨이퍼(101)의 이면으로부터 어느 거리 떨어진 위치에 배치된다. 그 거리는 홀더(110) 이면과 2개의 히터와의 거리 보다도 떨어져 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 있다. 이와 같이 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, 반응 용기가 되는 챔버(120) 내를 상압 또는 진공 펌프(140)에 의해 소정 진공도의 진공 분위기로 유지한다. 이 상태에서 실리콘 웨이퍼(101)를 아웃 히터(150)와 인 히터(160)로 가열한다. 그리고, 홀더(110)의 회전에 의해 실리콘 웨이퍼(101)를 소정의 회전수로 회전시킨다. 그리고, 회전시키면서 샤워 헤드(130)로부터 실리콘원이 되는 원료 가스를 챔버(120) 내에 공급한다. 그리고, 가열된 실리콘 웨이퍼(101)의 표면에서 원료 가스의 열분해 또는 수소 환원을 실시한다. 이에 의해, 실리콘 웨이퍼(101)의 표면에 실리콘 에피택시얼막을 성장시킨다. 챔버(120) 내의 압력은 예를들어, 압력 제어 밸브(142)를 사용하여 상압 또는 소정 진공도의 진공 분위기로 조정하면 좋다. 또는 상압에서 사용하는 경우에는 진공 펌프(140) 또는 압력 제어 밸브(142)가 없는 구성이어도 상관없다. 샤워 헤드(130)에서는 챔버(120) 밖으로부터 배관으로 공급된 원료 가스를 샤워 헤드(130) 내부의 버퍼를 통하여 복수의 관통구멍으로부터 배출하도록 하고 있다. 그 때문에 균일하게 원료 가스를 실리콘 웨이퍼(101) 상에 공급할 수 있다. 또한, 홀더(110)나 회전부재(170)의 압력을 내외 동일(실리콘 웨이퍼(101)의 표면측 분위기의 압력과 이면측 분위기의 압력을 동일)하게 한다. 이에 의해, 원료 가스가 회전 부재(170)의 내측, 또는 회전 기구 내부로 돌아서 들어가는 것을 방지할 수 있다. 동일하게, 도시하지 않은 회전 기구측의 퍼지 가스 등이 챔버 내(실리콘 웨이퍼(101)의 표면측 분위기)에 새는 것을 방지할 수 있다. 여기에서는 챔버(120) 내를 진공 펌프(140)에 의해 배기하고 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 챔버(120) 내를 배기할 수 있는 것이면 좋다. 예를 들어, 상압 또는 상압에 가까운 진공 분위기로 가능하다면 블로어 등으로 배기해도 좋다.
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 구성의 일례를 도시한 도면이다.
에피택시얼 성장 장치 시스템(300) 내에서는 카세트가 카세트 스테이지(C/S)(310) 또는 카세트 스테이지(C/S)(312)에 배치된다. 그리고, 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 반송된다. 그리고, 에피택시얼 성장법에 의해 실리콘 웨이퍼(101) 표면에 실리콘 에피택시얼막이 성막된다. 실리콘 에피택시얼막이 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 반송된다. 그리고, 반출된 실리콘 웨이퍼(101)는 L/L 챔버(320)에 반송된다. 그 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 있다. 이에 의해, 처리량을 향상시킬 수 있다.
도 4는 홀더에 실리콘 웨이퍼가 지지된 상태의 일례를 도시한 단면도이다.
본 실시형태 1에서는 기판과 접촉하는 제 1 홀더(112)의 재료로서, 제 2 홀더(114)에 사용하는 재료보다도 열전도율(λ)이 큰 재료를 사용한다. 즉, 제 1 홀더(112)의 재료의 열전도율(λ1)쪽이 제 2 홀더(114)의 재료의 열전도율(λ2) 보다 커지도록 구성한다. 예를 들어, 제 1 홀더(112)의 재료로서 탄화규소(SiC)를 사용하면 바람직하다. 또한, 제 2 홀더(114)의 재료로서 질화규소(Si3N4)를 사용하면 바람직하다. 금속 재료를 사용하지 않고 SiC나 Si3N4 라는 세라믹 재료를 사용함으로써 금속 오염을 피할 수 있다. 또한, 제 1 홀더(112)의 재료의 열전도율(λ1)이 제 2 홀더(114)의 재료의 열전도율(λ2)의 2배 이상이 되도록 재료를 선택하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 기판과 접촉하는 내측 부재의 열전도율을 높게 하고 외측 부재의 열전도율을 상대적으로 낮게 함으로써, 열원으로 가열된 열이 제 1 홀더(112)로부터 실리콘 웨이퍼(101)로 전달된다. 한편, 제 2 홀더(114)로부터의 방열을 억제할 수 있다. 따라서, 가열 장치(열원)인 히터에 부하를 가하지 않고, 열원이 되는 아웃 히터(150)로부터 받은 열을 실리콘 웨이퍼(101)에 전달하기 쉽게 할 수 있다. 그리고, 반대로 실리콘 웨이퍼(101)로부터의 방열을 외부에 도망가지 않도록 할 수 있다. 이에 의해 실리콘 웨이퍼(101)의 에지 부근의 온도를 보다 상승시킬 수 있고, 실리콘 웨이퍼(101)의 에지 부근의 온도 분포를 균일하게 유지할 수 있다. 그 결과, 실리콘 웨이퍼(101)의 에지부의 막두께 균일성을 향상시킬 수 있다.
도 5는 홀더에 실리콘 웨이퍼가 지지된 상태의 다른 예를 도시한 단면도이다.
도 5에서는 기판과 접촉하는 제 1 홀더(212)의 재료로서 제 2 홀더(214)에 사용되는 재료 보다도 열전도율(λ)이 큰 재료를 사용한다. 즉, 제 1 홀더(212)의 재료의 열전도율(λ1)의 쪽이 제 2 홀더(214)의 재료의 열전도율(λ2)보다 커지도록 구성한다. 그리고, 제 1 홀더(212)와 제 2 홀더(214)를 단차를 두고 접속시킨다. 다시 말하면, 제 2 홀더(214)의 내주측 상부의 직경을 작게 함으로써, 내주단의 하부에 내주측으로 연장되는 볼록부(215)를 형성한다. 즉, 내주측에 카운터보어 구멍을 설치한다. 한편, 제 1 홀더(212)의 외주측 하부의 직경을 작게 함으로써 외주단의 상부에 외주측으로 연장되는 볼록부(213)를 형성한다. 그리고, 제 2 홀더(214)의 내주측의 볼록부(215)의 저면에 제 1 홀더(212)의 볼록부(213)의 이면이 재치되도록 배치해도 바람직하다. 접속 부분에서 확실히 접촉하고 있는 것은 제 2 홀더(214)의 내주측에 설치한 카운터보어 구멍이 되는 볼록부(215)의 저면과 그 저면에 배치되어 있는 제 1 홀더(212)의 외주측의 볼록부(213)의 이면이다. 그리고, 제 1 홀더(212)의 외주면과 제 2 홀더(214)의 내주면 사이에는 약간의 틈이 생길 수 있다. 따라서, 제 1 홀더(212)와 제 2 홀더(214)의 접촉 면적을 작게 할 수 있다. 그 때문에, 제 1 홀더(212)와 제 2 홀더(214) 사이에서의 열전달을 나쁘게 할 수 있다. 이와 같이 구성함으로써, 또한 실리콘 웨이퍼(101)로부터의 방열을 외부로 도망가지 않도록 할 수 있다.
도 6은 홀더에 실리콘 웨이퍼가 지지된 상태의 다른 예를 도시한 단면도이다.
도 6에서는 기판과 접촉하는 제 1 홀더(222)의 재료로서 제 2 홀더(224)에 사용하는 재료보다도 열전도율(λ)이 큰 재료를 사용한다. 즉, 제 1 홀더(222)의 재료의 열전도율(λ1) 쪽이 제 2 홀더(224)의 재료의 열전도율(λ2)보다 커지도록 구성한다. 그리고, 제 1 홀더(222)와 제 2 홀더(224)가 접속하는 위치에서 제 1 홀더(222)와 제 2 홀더(224) 중 적어도 하나의 상면측에 절개부를 형성한다. 예를 들어, 제 1 홀더(222)와 제 2 홀더(224) 사이에 공간(절개부)을 설치하여 접속시킨다. 다시 말하면, 제 2 홀더(224)의 내주측 상부의 직경을 작게 함으로써 내주측으로 연장되는 볼록부(225)를 형성한다. 한편, 제 1 홀더(222)의 외주측 상부의 직경도 작게 함으로써, 외주단에 외주측으로 연장되는 볼록부(223)를 형성한다. 그리고, 볼록부(225)의 선단면과 볼록부(223)의 선단면을 접속함으로써, 제 1 홀더(222)와 제 2 홀더(224)를 접속한다. 이와 같이 구성해도 제 1 홀더(222)와 제 2 홀더(224)의 접촉면적을 작게 할 수 있다. 그 때문에, 제 1 홀더(222)와 제 2 홀더(224) 사이에서의 열전달을 나쁘게 할 수 있다. 이와 같이 구성함으로써 또한 실리콘 웨이퍼(101)로부터의 방열을 외부로 도망가지 않도록 할 수 있다.
상술한 제 1 홀더(212)와 제 1 홀더(222)는 제 1 홀더(112)와 동일하게, 재료로서 예를 들어 제 1 홀더(112)의 재료로서 탄화규소(SiC)를 사용하면 바람직하다. 또한, 제 2 홀더(214)와 제 2 홀더(224)는 제 2 홀더(114)와 동일하게 재료로 서 질화규소(Si3N4)를 사용하면 바람직하다. 또한, 제 1 홀더(212)나 제 1 홀더(222)의 재료의 열전도율(λ1)이 제 2 홀더(214)나 제 2 홀더(224)의 재료의 열전도율(λ2)의 2배 이상이 되도록 재료를 선택하는 것이 바람직한 점도 동일하다.
이와 같이, 기판과 접촉하는 내측 부재의 열전도율을 높게 하고, 외측 부재의 열전도율을 상대적으로 낮게 함으로써, 열원이 되는 아웃 히터(150)으로부터 받은 열을 실리콘 웨이퍼(101)에 쉽게 전달할 수 있다. 반대로, 실리콘 웨이퍼(101)로부터의 방열을 외부로 도망가지 않도록 할 수 있다. 또한, 가열장치(열원)인 히터에 부하를 주지 않는다. 이에 의해 실리콘 웨이퍼(101)의 에지 부근의 온도를 보다 상승시킬 수 있다. 따라서, 실리콘 웨이퍼(101)의 에지 부근의 온도분포를 균일하게 유지할 수 있다. 그 결과, 실리콘 웨이퍼(101)의 에지부의 막두께 균일성을 향상시킬 수 있다.
실시형태 2.
실시형태 1에서는 실리콘 웨이퍼(101)를 재치하는 홀더의 재질을 개선함으로써, 가열장치인 히터에 부하를 가하지 않고 웨이퍼 에지의 온도를 상승시키도록 구성했다. 실시형태 2에서는 홀더의 재질이 아니고, 홀더의 형상을 개선함으로써 가열장치인 히터에 부하를 가하지 않고 웨이퍼 에지의 온도를 상승시키는 구성에 대해서 설명한다.
도 7은 실시형태 2에서의 에피택시얼 성장 장치의 구성을 도시한 개념도이다.
도 7에서 지지대의 일례가 되는 홀더(서셉터라고 부름)(110) 이외에는 도 1과 동일하다. 실시형태 2에서는 홀더(110)의 구성 이외에는 실시형태 1과 동일하다.
도 7에 도시한 홀더(110)는 소정 내경의 관통 개구부가 형성된다. 그리고, 상면측으로부터 수직 또는 소정의 각도로 소정의 깊이로 판 카운터보어 구멍(116)의 저면에서 실리콘 웨이퍼(101)의 이면과 접촉하여 실리콘 웨이퍼(101)를 지지한다.
도 8은 실시형태 2에서의 절개부가 형성된 홀더의 단면 구성을 도시한 개념도이다.
도 9는 도 8에 도시한 홀더의 평면 개념도이다.
홀더(110)는 외주가 원형으로 형성되어 있다. 그리고, 회전 부재(170) 상에 배치된다. 실리콘 웨이퍼(101)가 재치되는 홀더(110)의 카운터보어 구멍(116)의 저면에 도 8 및 도 9에 도시한 바와 같은 소정 간격으로 방사상으로 균일하게 형성된 절개부(50)를 설치한다. 즉, 절개부(50)는 실리콘 웨이퍼(101) 이면과 접촉되는 면에 형성된다. 이에 의해, 열원이 되는 아웃 히터(150)나 인 히터(160)로부터의 열을 실리콘 웨이퍼(101)가 홀더(110)를 통하지 않고 절개부(50)의 공간을 통하여 직접 받을 수 있다. 이러한 구성에 의해 특히, 아웃 히터(150)나 인 히터(160)로부터의 복사열이 실리콘 웨이퍼(101)의 에지에 닿기 쉽게 할 수 있다. 또한, 절개부(50)를 형성함으로써, 실리콘 웨이퍼(101)와의 접촉 면적을 작게 할 수 있다. 따라서, 실리콘 웨이퍼(101)로부터 홀더(110)로의 방열 면적을 작게 할 수 있다. 따라서, 방열량을 억제할 수 있다. 또한, 절개부(50)의 절개면적은 실리콘 웨이퍼(101)가 놓이는 면의 면적의 30% 이상으로 하면 특히 바람직하다. 여기에서, 절개부(50)의 절개 패턴은 이에 한정되는 것은 아니다. 이하, 다른 형상의 절개 패턴에 대해서 설명한다.
도 10은 실시형태 2에서의 다른 절개부가 형성된 홀더의 단면 구성을 도시한 개념도이다.
도 11은 도 10에 도시한 홀더의 평면 개념도이다.
여기에서는 실리콘 웨이퍼(101)가 놓이는 홀더(110)의 카운터보어 구멍(116)의 저면에 도 10 및 도 11에 도시한 바와 같은 소정 간격으로 절개부(52)를 설치한다. 또한, 절개부(52)는 균일하게 절개 개시 위치로부터 완만하게 원주 방향으로 구부러지는 형상으로 형성된다. 이와 같은 구성으로 해도 바람직하다. 절개 개시 위치로부터 완만하게 원주 방향으로 구부림으로써 실리콘 웨이퍼(101)가 아웃 히터(150)나 인 히터(160)로부터의 열을 직접 받는 공간의 편중을 감소시킬 수 있다. 도 8 및 도 9에 도시한 절개부(50)의 절개 패턴에서는 실리콘 웨이퍼(101)의 반경 방향의 부분에서 전혀 열이 직접 전달되지 않는 부분이 존재하게 된다. 그러나, 도 10 및 도 11에 도시한 바와 같은 절개 패턴으로 함으로써, 전혀 열이 직접 전달되지 않는 반경 방향 부분을 감소시키거나 또는 없앨 수 있다. 또한, 절개부(52)의 절개 면적은 실리콘 웨이퍼(101)가 놓이는 면의 면적의 30% 이상으로 하면 특히 바람직하다는 점은 동일하다. 여기에서는 절개 개시 위치로부터 완만하게 원주 방향으로 구부러지는 형상의 패턴으로 했지만 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들 어, 직선으로부터 급격하게 꺽여도 상관없다. 전혀 열이 직접 전달되지 않는 반경 방향 부분을 감소시키거나 없애는 형상이면 상관없다.
이상과 같이, 실리콘 웨이퍼(101)가 놓이는 홀더(110)의 카운터보어면에 절개부를 형성한다. 이에 의해, 히터로부터의 복사열이 실리콘 웨이퍼(101)의 에지에 닿기 쉽게 할 수 있다. 따라서, 열원에서 직접 실리콘 웨이퍼(101)를 가열할 수 있다. 그 결과, 웨이퍼 에지의 온도를 상승시킬 수 있다. 또한, 홀더(110)와 실리콘 웨이퍼(101)의 접촉 면적이 작아지므로 실리콘 웨이퍼(101)로부터의 방열을 억제할 수 있다. 그 결과, 실리콘 웨이퍼(101)의 에지 부근의 온도 분포를 균일하게 유지할 수 있다. 따라서, 실리콘 웨이퍼(101)의 에지부의 막두께 균일성을 향상시킬 수 있다.
실시형태 3.
실시형태 3은 실시형태 1과 실시형태 2의 조합의 구성에 대해서 설명한다.
도 12는 실시형태 3에서의 에피택시얼 성장 장치의 구성을 도시한 개념도이다. 도 12에서 지지대의 일례가 되는 홀더(서셉터라고 함)(110) 이외에는 도 1과 동일하다. 실시형태 3에서는 홀더(110)의 구성 이외에는 실시형태 1과 동일하다.
홀더(110)는 내측에 기판의 일례가 되는 실리콘 웨이퍼(101)와 접촉되는 제 1 홀더(118)(제 1 지지부의 일례)와 외측에 제 1 홀더(118)에 접속하는 제 2 홀더(114)(제 2 지지부의 일례)를 갖고 있다. 또한, 제 1 홀더(112)는 소정 내경의 관통 개구부가 형성된다. 그리고, 상면측으로부터 수직 또는 소정의 각도로 소정의 깊이로 판 카운터보어 구멍(116)의 저면에서 실리콘 웨이퍼(101)의 이면과 접촉 하여 실리콘 웨이퍼(101)를 지지한다. 제 2 홀더(114)는 외주가 원형으로 형성되어 있다. 그리고, 회전 부재(170) 상에 배치된다.
도 13은 실시형태 3에서의 절개부가 형성된 홀더의 단면 구성을 도시한 개념도이다.
도 14는 도 13에 도시한 홀더의 평면 개념도이다.
우선, 실시형태 1과 동일하게, 기판과 접촉하는 제 1 홀더(118)의 재료로서 제 2 홀더(114)에 사용하는 재료 보다도 열전도율(λ)이 큰 재료를 사용한다. 즉, 제 1 홀더(118)의 재료의 열전도율(λ1)쪽이 제 2 홀더(114)의 재료의 열전도율(λ2) 보다 커지도록 구성한다. 예를 들어, 제 1 홀더(118)의 재료로서 탄화규소(SiC)를 사용하면 바람직하다. 또한, 제 2 홀더(114)의 재료로서 질화규소(Si3N4)를 사용하면 바람직하다. 금속 재료를 사용하지 않고 SiC나 Si3N4이라는 세라믹 재료를 사용함으로써, 금속 오염을 피할 수 있다. 또한, 제 1 홀더(118)의 재료의 열전도율(λ1)이 제 2 홀더(114)의 재료의 열전도율(λ2)의 2배 이상이 되도록 재료를 선택하는 것이 바람직하다. 제 1 홀더(118)와 제 2 홀더(114)의 접속 형태는 도 5나 도 6에서 설명한 바와 같이 접촉 면적을 작게 하도록 접속해도 바람직하다.
이와 같이, 기판과 접촉하는 내측 부재의 열전도율을 높게 하고, 외측 부재의 열전도율을 상대적으로 낮게 함으로써, 열원이 되는 아웃 히터(150)로부터 받은 열을 실리콘 웨이퍼(101)에 전달하기 쉽게 할 수 있다. 또한, 가열장치(열원)인 히터에 부하를 가하는 일도 없다. 그리고, 반대로 실리콘 웨이퍼(101)로부터의 방열을 외부로 도망가지 않도록 할 수 있다. 이에 의해 실리콘 웨이퍼(101)의 에지 부근의 온도를 보다 상승시킬 수 있다.
또한, 실리콘 웨이퍼(101)가 놓이는 제 1 홀더(118)의 카운터보어 구멍(116)의 저면에 도 13 및 도 14에 도시한 바와 같은 소정 간격으로 방사상으로 균일하게 형성된 절개부(50)를 설치한다. 즉, 절개부(50)는 실리콘 웨이퍼(101) 이면과 접촉하는 면에 형성된다. 이에 의해, 열원이 되는 아웃 히터(150)나 인 히터(160)로부터의 열을 실리콘 웨이퍼(101)가 홀더(110)를 통하지 않고 절개부(50)의 공간을 통하여 직접 받을 수 있다. 이러한 구성에 의해 특히, 아웃 히터(150)나 인 히터(160)로부터의 복사열이 실리콘 웨이퍼(101)의 에지에 닿기 쉽게 할 수 있다. 또한, 절개부(50)의 절개 면적은 실리콘 웨이퍼(101)가 놓이는 면의 면적의 30% 이상으로 하면 특히 바람직한 점은 실시형태 2와 동일하다. 여기에서, 절개부(50)의 절개 패턴은 이에 한정되는 것은 아니다. 이하, 다른 형상의 절개 패턴에 대해서 설명한다.
도 15는 실시형태 3에서의 다른 절개부가 형성된 홀더의 단면구성을 도시한 개념도이다.
도 16은 도 15에 도시한 홀더의 평면 개념도이다.
실시형태 2와 동일하게 여기에서는 실리콘 웨이퍼(101)가 놓이는 홀더(110)의 카운터보어 구멍(116)의 저면에 도 10 및 도 11에 도시한 바와 같은 소정 간격으로 절개부(52)를 설치한다. 그리고, 균일하게 절개 개시 위치로부터 완만하게 원주 방향으로 구부러지는 형상으로 형성된 절개부(52)를 설치한다. 이와 같은 구성으로 해도 바람직하다. 절개 개시 위치로부터 완만하게 원주 방향으로 구부림으로써, 실리콘 웨이퍼(101)가 아웃 히터(150)나 인 히터(160)로부터의 열을 직접 받는 공간의 편중을 감소시킬 수 있다. 이러한 구성에 의해, 전혀 열이 직접 전달되지 않는 반경방향 부분을 감소시키거나 없앨 수 있다. 또한, 절개부(52)의 절개 면적은 실리콘 웨이퍼(101)가 놓이는 면의 면적의 30% 이상으로 하면 특히 바람직한 점은 동일하다. 또한, 절개 개시 위치로부터 완만하게 원주 방향으로 구부리는 형상의 패턴으로 했지만 이에 한정되는 것은 아니고, 직선으로부터 급격하게 꺾어져도 상관없다. 전혀 열이 직접 전달되지 않는 반경 방향 부분을 감소시키거나 또는 없애는 형상이면 상관없다. 여기에서도 제 1 홀더(118)와 제 2 홀더(114)의 접속 형태는 도 5나 도 6에서 설명한 바와 같이 접촉 면적을 작게 하도록 접속해도 바람직하다.
이와 같이, 실리콘 웨이퍼(101)가 놓이는 홀더(110)의 카운터보어면에 절개부를 형성함으로써 히터로부터의 복사열이 실리콘 웨이퍼(101)의 에지에 닿기 쉽게 할 수 있다. 따라서, 열원으로 직접 실리콘 웨이퍼(101)를 가열할 수 있다. 그 결과, 웨이퍼 에지의 온도를 상승시킬 수 있다. 또한, 홀더(110)와 실리콘 웨이퍼(101)의 접촉 면적이 작아지므로 실리콘 웨이퍼(101)로부터의 방열을 억제할 수 있다.
이상과 같이, 히터로부터 홀더(110)가 받은 열을 실리콘 웨이퍼(101)에 전달되기 쉽고, 반대로 실리콘 웨이퍼(101)로부터의 방열을 외부로 도망가지 않도록 할 수 있다. 또한, 이 효과와 함께 실리콘 웨이퍼(101)가 놓이는 홀더(110)의 카운터보어면에 절개부를 형성하여 히터로부터의 복사열이 실리콘 웨이퍼(101)의 에지에 닿기 쉽게 함으로써, 웨이퍼 에지의 온도를 더욱 상승시킬 수 있다. 그 결과, 실리콘 웨이퍼(101)의 에지 부근의 온도 분포를 균일하게 유지할 수 있다. 따라서, 실리콘 웨이퍼(101)의 에지부의 막두께 균일성을 향상시킬 수 있다.
실시형태 4.
실시형태 1에서는 홀더를 2개의 부재로 나누고, 열전도율이 작은 재질의 부재를 외측에 배치함으로써 방열을 억제했다. 그러나, 방열을 억제하는 수법은 이에 한정되는 것은 아니다. 실시형태 4에서는 홀더의 전열면적을 작게 함으로써 방열을 억제하는 방법에 대해서 설명한다.
도 17은 실시형태 4에서의 홀더의 일례의 단면 구성을 도시한 개념도이다. 그 밖의 구성은 실시형태 1과 동일하다. 홀더(310)는 소정 내경의 관통 개구부가 형성된다. 그리고, 상면측으로부터 수직 또는 소정의 각도로 소정의 깊이로 판 카운터보어 구멍(개구부)의 저면에서 실리콘 웨이퍼(101)의 이면과 접촉하여 실리콘 웨이퍼(101)를 지지한다. 그리고, 홀더(310)에는 또한 실리콘 웨이퍼(101)를 재치하는 카운터보어 구멍 보다도 외주측에서, 또한 외주단보다 내측에 위치하는 장소에 고리 형상의 홈(G)(제 2 개구부)이 형성된다. 이와 같이 홈(G)을 주위에 걸쳐 홀더(310)의 중앙부에 설치함으로써 홈(G)이 형성되는 부분의 두께(d)가 홈(G)의 내측 부분의 두께 보다 작게 할 수 있다. 따라서, 둘레 방향의 단면적을 작게 할 수 있다. 그 결과, 전열 면적을 작게 할 수 있다. 따라서, 실리콘 웨이퍼(101)측 으로부터 외부(회전부재(170)측)로의 방열을 억제할 수 있다.
실시형태 5.
도 18은 실시형태 5에서의 홀더의 일례의 단면 구성을 도시한 개념도이다. 그 밖의 구성은 실시형태 1과 동일하다. 홀더(320)는 내측에 실리콘 웨이퍼(101)와 접촉하는 제 1 홀더(232)와 외측에 제 1 홀더(232)에 접속하는 제 2 홀더(234)를 구비하고 있다. 제 1 홀더(232)는 제 1 지지부의 일례가 된다. 제 2 홀더(234)는 제 2 지지부의 일례가 된다. 또한, 제 1 홀더(232)는 소정 내경의 관통 개부구가 형성된다. 그리고, 상면측으로부터 수직 또는 소정의 각도로 소정의 깊이로 판 카운터보어 구멍의 저면에서 실리콘 웨이퍼(101)의 이면과 접촉하여 실리콘 웨이퍼(101)를 지지한다. 제 1 홀더(232)는 외주부에 안쪽(실리콘 웨이퍼(101)의 이면측)으로 연장되는 고리 형상의 볼록부(233)를 갖고 있다. 그리고, 제 2 홀더(234)에는 내주측으로 관통하지 않는 개구부가 형성된다. 이에 의해, 내주단의 하부에 내주측으로 연장되는 볼록부(235)가 형성된다. 그리고, 볼록부(235)의 상면이 되는 개구부의 저면에서 볼록부(233)의 선단부와 접촉하여, 제 1 홀더(232)를 지지한다. 또한, 개구부의 측면에서 제 1 홀더(232)의 센터링(심내기)를 실시한다. 그리고, 제 1 홀더(232)가 실질적으로 수평방향으로 이동한 경우에 측면의 일부가 제 2 홀더(234)의 개구부의 측면에 닿는다. 따라서, 제 1 홀더(232)와 제 2 홀더(234)의 접촉 부분은 개구부의 저면과 볼록부(233)의 선단부가 되므로, 전열면적을 작게 할 수 있다. 볼록부(233)의 선단면의 면적은 작은 편이 바람직하다. 보다 작게 함으로써 더욱 전열면적을 작게 할 수 있다. 가령 접촉하고 있어도 물 리적으로 다른 부품이 한쪽에서 다른쪽을 단순히 지지하도록 조합된 경우에는, 열전도는 더욱 작아진다. 즉, 단순히 제 2 홀더(234)의 소정의 부분에 제 1 홀더(232)를 재치하기만 한 경우, 열전도는 더욱 작아진다. 원래 분리되어 있던 2개의 부품이 조합되어도 그 접촉면의 사이에는 얼마간의 틈이 생긴다. 상기 물리적인 틈(거리)은 10~30㎛ 정도라고 생각된다. 예를 들어, 제 1 홀더(232)와 제 2 홀더(234)의 재료의 열전도율을 0.25W/㎜·K로 한다. 그리고, 틈에 들어간 가스가 H2가스인 경우, H2가스의 열전도율은 0.0007W/㎜·K 정도가 된다. 또한, 진공 상태에 가까워지면, 압력의 저하와 함께 열전도율은 더욱 저하된다. 이와 같이, 접촉 부분에 틈이 생겨 있으면, 부품이 갖는 고체로서의 열전도율 보다도 실제의 접촉 부분의 열전달은 대폭 작아진다. 따라서, 제 1 홀더(232)와 제 2 홀더(234) 간의 열전달은 대폭 억제된다. 따라서, 실리콘 웨이퍼(101)측으로부터 외부(회전 부재(170)측)로의 방열을 대폭 억제할 수 있다.
여기에서, 제 2 홀더(234)의 상면 높이는 제 1 홀더(232)의 상면과 동일한 높이, 또는 제 1 홀더(232)의 상면보다 낮게 구성하면 바람직하다. 즉, 오프셋(t)을 0 이상으로 설정하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 실리콘 웨이퍼(101)의 상부로부터 공급된 가스를 정체시키지 않고 원활하게 실리콘 웨이퍼(101)의 외주측으로 흐르게 할 수 있다.
또한, 실시형태 1과 동일하게, 제 1 홀더(232)에 사용하는 재료를 제 2 홀더(234)에 사용하는 재료 보다도 열전도율이 큰 재료로 하면 더욱 바람직하다.
실시형태 6.
도 19는 실시형태 6에서의 홀더의 일례를 상면에서 본 개념도이다.
도 20은 도 19에 도시한 홀더의 단면 구성을 도시한 개념도이다. 그 밖의 구성은 실시형태 1과 동일하다. 홀더(330)는 내측에 실리콘 웨이퍼(101)와 접촉하는 제 1 홀더(242)(제 1 지지부의 일례)와 외측에 제 1 홀더(242)에 접속하는 제 2 홀더(244)(제 2 지지부의 일례)를 갖고 있다. 또한, 제 1 홀더(242)는 소정 내경의 관통 개구부가 형성된다. 그리고, 상면측으로부터 수직 또는 소정의 각도로 소정의 깊이로 판 카운터보어 구멍의 저면에서 실리콘 웨이퍼(101)의 이면과 접촉하여 실리콘 웨이퍼(101)를 지지한다. 그리고, 제 1 홀더(242)는 이면에 형성된 복수의 볼록부(248)를 갖고 있다. 볼록부(248)는 3부분 이상이 바람직하다. 또한, 위쪽에서 보아 실리콘 웨이퍼(101)를 둘러싸도록 하여, 회전 중심을 축으로 하고, 균등한 각도로 배치되면 바람직하다. 그리고, 제 2 홀더(244)는 내주측에 개구부가 형성되고, 상기 개구부의 저면에서 볼록부(248)의 선단부와 접촉하여 제 1 홀더(242)를 지지한다. 또한, 제 1 홀더(242)는 또한 외주측으로 연장되는 복수의 볼록부(246)를 구비하고 있다. 볼록부(246)는 3 부분 이상이 바람직하다. 또한, 위쪽에서 보아 회전 중심을 축으로 하여, 균등한 각도로 배치되면 바람직하다. 제 1 홀더(242)가 실질적으로 수평 방향으로 이동한 경우에 제 2 홀더(244)의 개구부의 측면에 볼록부(246)의 몇 개가 접촉된다. 이에 의해, 제 1 홀더(242)의 센터링(심내기)을 실시한다. 이와 같이, 볼록부(248)의 선단부에서 제 2 홀더(244)와 접하기 때문에 전열면적을 작게 할 수 있다. 따라서, 실리콘 웨이퍼(101)측으로부 터 외부(회전 부재(170)측)로의 방열을 억제할 수 있다.
여기에서, 볼록부(246) 또는 볼록부(248)는 제 1 홀더(242)와 일체로 형성되어도 좋고, 다른 부품으로서 형성되어도 상관없다. 특히, 다른 부품으로서 형성되는 경우, 제 1 홀더(242)에 부착하기 위한 개구부를 설치하면 되므로 가공이 간이해지고 바람직하다.
도 21은 실시형태 6에서의 홀더의 다른 일례를 상면에서 본 개념도이다.
도 22는 도 21에 도시한 홀더의 단면 구성을 도시한 개념도이다.
제 2 홀더(244)는 내주측에 개구부가 형성되고 개구부의 저면에 형성된 복수의 볼록부(258)를 갖고 있다. 그리고, 볼록부(258)의 선단부에서 제 1 홀더(242)의 이면과 접촉하여 제 1 홀더(242)를 지지한다. 또한, 제 2 홀더(244)는 개구부의 측면에 내주측으로 연장되는 복수의 볼록부(256)를 갖는다. 그리고, 볼록부(256)는 제 1 홀더(242)가 실질적으로 수평 방향으로 이동한 경우에 제 1 홀더(242)의 측면에 접촉된다. 즉, 볼록부(256)에서 제 1 홀더(242)의 센터링(심내기)을 실시한다. 여기에서는 볼록부를 제 2 홀더(244)측에 배치했다. 이와 같이 구성해도 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 볼록부(256) 또는 볼록부(258)는 제 2 홀더(244)와 일체로 형성되어도 좋고, 다른 부품으로서 형성되어도 상관없다. 특히, 다른 부품으로서 형성되는 경우, 제 2 홀더(244)에 부착하기 위한 개구부를 설치하면 되므로 가공이 간이해져 바람직하다. 또한, 도 23에 도시한 바와 같이 볼록부(248)가 제 1 홀더(242)에 형성되고, 볼록부(256)가 제 2 홀더(244)에 형성되어도 상관없다. 또는, 도 24에 도시한 바와 같이 볼록부(258)가 제 1 홀더(242) 에 형성되고, 볼록부(246)가 제 2 홀더(244)에 형성되어도 상관없다.
이상, 본 실시형태 6에서는 2종류의 홀더의 예를 설명했지만, 어떤 형태에서도 홀더를 제 1 홀더와 제 2 홀더라는 2개의 별개의 부품으로 나누고, 그것을 조합시키는 구성으로 하고 있다. 그 때문에, 상술한 바와 같이, 엄밀하게는 접촉 부분에 틈이 발생하고 있는 것으로 생각된다. 따라서, 부품이 갖는 열전도율보다도 실제의 접촉 부분의 열전달은 대폭 작아진다. 또한, 본 실시형태 6에서는 몇 개의 볼록부에서 상대와 접촉하기만 할 뿐이므로, 더욱 열전달을 대폭 억제할 수 있다.
이상 설명한 각 실시형태에 의하면 기판으로 열이 전달되기 쉽게 하거나, 또는/및 기판으로부터의 열을 도망가기 어렵게 할 수 있다. 그 결과, 기판의 온도를 확보할 수 있다. 따라서, 기판 에지의 온도 분포를 양호하게 할 수 있고, 막두께 균일성을 향상시킬 수 있다.
이와 같이 구성함으로써 에지 부근의 온도 분포를 균일하게 유지할 수 있고, 막두께 균일성이 우수한 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.
이상, 구체예를 참조하면서 실시형태에 대해서 설명했다. 그러나, 본 발명은 이들의 구체예에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 기상성장장치의 일례로서 에피택시얼 성장 장치에 대해서 설명했지만, 이에 한정되는 것은 아니고 시료면에 소정의 막을 기상성장시키기 위한 장치이면 상관없다. 예를 들어, 폴리실리콘막을 성장시키는 장치이어도 상관없다.
또한, 장치 구성이나 제어방법 등, 본 발명의 설명에 직접 필요하지 않은 부분 등에 대해서는 기재를 생략했지만, 필요로 되는 장치 구성이나 제어 방법을 적절하게 선택하여 사용할 수 있다. 예를 들어, 에피택시얼 성장 장치(100)를 제어하는 제어부 구성에 대해서는 기재를 생략했지만, 필요로 되는 제어부 구성을 적절하게 선택하여 사용하는 것은 물론이다.
그 밖의, 본 발명의 요소를 구비하고 당업자가 적절하게 설계 변경할 수 있는 모든 기상성장장치 및 지지 부재의 형상은 본 발명의 범위에 포함된다.
본 발명의 추가적인 이점 및 변형은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 용이하게 이해될 수 있을 것이다. 그러므로, 본 발명은 여기에 기재된 구체적인 사항이나 대표적인 실시형태에 한정되지 않는다. 따라서, 첨부된 특허청구범위와 그 균등물에 의해 정의된 본 발명의 일반적인 발명의 사상의 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 변형이 이루어질 수 있다.
본 발명에 따르면 기판 에지의 온도를 보다 균일하게 유지하는 지지 부재를 제공할 수 있다.
Claims (20)
- 챔버,상기 챔버 내에 배치되고 기판 이면과 접촉하여 상기 기판을 재치하는 제 1 지지부,상기 제 1 지지부에 접속하여 상기 제 1 지지부를 지지하는 제 2 지지부를 갖는 지지대,상기 기판 이면측에서 상기 기판으로부터의 거리가 상기 지지대보다 더욱 떨어진 위치에 배치되고, 상기 기판을 가열하는 열원,상기 챔버 내에 성막하기 위한 가스를 공급하는 제 1 유로, 및상기 가스를 상기 챔버로부터 배기하는 제 2 유로를 구비한 것을 특징으로 하는 기상성장장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 지지부의 재료로서 상기 제 2 지지부에 사용하는 재료보다도 열전도율이 큰 재료를 사용하는 것을 특징으로 하는 기상성장장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 제 1 지지부의 재료로서 탄화규소(SiC)를 사용하는 것을 특징으로 하는 기상성장장치.
- 제 3 항에 있어서,상기 제 2 지지부의 재료로서 질화규소(Si3N4)를 사용하는 것을 특징으로 하는 기상성장장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 제 1 지지부와 상기 제 2 지지부가 접속하는 위치에서 상기 제 1 지지부와 상기 제 2 지지부 중 적어도 하나의 상면측에 절개부가 형성된 것을 특징으로 하는 기상성장장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 제 1 지지부에 절개부를 설치하는 것을 특징으로 하는 기상성장장치.
- 제 6 항에 있어서,상기 절개부는 상기 기판 이면과 접촉하는 면에 형성되는 것을 특징으로 하는 기상성장장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 지지부에 절개부를 설치하는 것을 특징으로 하는 기상성장장치.
- 제 8 항에 있어서,상기 절개부는 상기 기판 이면과 접촉하는 면에 형성되는 것을 특징으로 하는 기상성장장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 지지부는 외주부에 기판 이면측으로 연장되는 고리 형상의 볼록부를 구비하고,상기 제 2 지지부는 내주측에 개구부가 형성되고, 상기 개구부의 저면에서 상기 볼록부의 선단부와 접촉하여 상기 제 1 지지부를 지지하는 것을 특징으로 하는 기상성장장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 지지부는 이면에 형성된 복수의 볼록부를 갖고,상기 제 2 지지부는 내주측에 개구부가 형성되고, 상기 개구부의 저면에서 상기 볼록부의 선단부와 접촉하여 상기 제 1 지지부를 지지하는 것을 특징으로 하는 기상성장장치.
- 제 11 항에 있어서,상기 제 1 지지부는 상기 제 1 지지부가 실질적으로 수평 방향으로 이동한 경우에 상기 개구부의 측면에 접촉되는, 외주측으로 연장되는 복수의 제 2 볼록부를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 기상성장장치.
- 제 11 항에 있어서,상기 제 2 지지부는 상기 제 1 지지부가 실질적으로 수평 방향으로 이동한 경우에 상기 제 1 지지부의 측면에 접촉되는, 내주측으로 연장되는 복수의 제 2 볼록부를 구비하는 것을 특징으로 하는 기상성장장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 2 지지부는 내주측에 개구부가 형성되고, 상기 개구부의 저면에 형성된 복수의 볼록부를 갖고, 상기 볼록부의 선단부에서 상기 제 1 지지부의 이면과 접촉하여 상기 제 1 지지부를 지지하는 것을 특징으로 하는 기상성장장치.
- 제 14 항에 있어서,상기 제 1 지지부는 상기 제 1 지지부가 실질적으로 수평 방향으로 이동한 경우에 상기 개구부의 측면에 접촉되는, 외주측으로 연장되는 복수의 제 2 볼록부를 구비하는 것을 특징으로 하는 기상성장장치.
- 제 14 항에 있어서,상기 제 2 지지부는 상기 제 1 지지부가 실질적으로 수평 방향으로 이동한 경우에 상기 제 1 지지부의 측면에 접촉되는, 내주측으로 연장되는 복수의 제 2 볼록부를 구비하는 것을 특징으로 하는 기상성장장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 지지부와 제 2 지지부는 물리적으로 다른 부품으로서 형성되고, 상기 제 2 지지부의 일부에 상기 제 1 지지부를 재치하는 것을 특징으로 하는 기상성장장치.
- 챔버,상기 챔버 내에 배치되고 저면에서 기판을 재치하는 제 1 개구부와 상기 제 1 개구부의 외주측에서 외주단보다 내측에 위치하는 고리 형상의 제 2 개구부가 형성된 지지대,상기 기판 이면측에서 상기 기판으로부터의 거리가 상기 지지대보다 더욱 떨어진 위치에 배치되고, 상기 기판을 가열하는 열원,상기 챔버 내에 성막하기 위한 가스를 공급하는 제 1 유로, 및상기 가스를 상기 챔버로부터 배기하는 제 2 유로를 구비하는 것을 특징으로 하는 기상성장장치.
- 제 18 항에 있어서,상기 지지대는 상기 제 2 개구부가 형성되는 부분의 두께가 상기 제 2 개구 부의 내측 부분의 두께 보다 작은 것을 특징으로 하는 기상성장장치.
- 기상성장장치에 포함되는 챔버 내에서 기판을 재치하는 지지대에 있어서,상기 기판과 접촉하는 제 1 지지부,상기 제 1 지지부에 접속하며, 상기 제 1 지지부에 사용하는 재료보다 열전도율이 작은 재료를 사용한 제 2 지지부를 구비한 것을 특징으로 하는 지지대.
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