KR20080031515A - 기상 성장 장치용 서셉터 - Google Patents

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다카시 후지카와
마사유키 이시바시
다카유키 도히
세이지 스기모토
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가부시키가이샤 섬코
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Abstract

기상 성장 시에 웨이퍼(W)를 수용하기 위한 웨이퍼 포켓(101)이 형성된 서셉터(10)에 있어서, 웨이퍼 포켓은, 웨이퍼의 외주 가장자리부(W1)가 얹혀지는 제1 포켓부(102)와, 해당 제1 포켓부보다 소직경이고 또한 하측에 형성된 제2 포켓부(103)를 적어도 가지고, 일단(105a)이 제2 포켓부의 세로 벽면(103a)으로 개구되는 동시에, 타단(105b)이 서셉터의 이면(104) 또는 측면(106)에 개구되는 유체 통로(105)가 형성되어 있다.

Description

기상 성장 장치용 서셉터{SUSCEPTOR FOR VAPOR DEPOSITION APPARATUS}
본 발명은, 반도체 디바이스에 제공되는 실리콘 웨이퍼(이하, 간단히 "웨이퍼"라고 칭한다)의 표면에 에피텍셜막을 성장시키기 위한 기상 성장 장치에 사용되는 서셉터에 관한 것으로서, 특히 오토 도프(auto dope)에 의한 에피택셜막 외주부의 도펀트 농도의 상승을 억제할 수 있는 기상 성장 장치용 서셉터에 관한 것이다.
웨이퍼 표면에 고품질 막질(膜質)을 갖는 에피택셜막을 성장시키는 기상 성장 장치로서, 낱장 공급형 기상 성장 장치가 많이 사용되고 있다.
이 낱장 공급형 기상 성장 장치는, 석영제의 통로상의 챔버 내에, 흑연의 모재에 탄화규소 SiC를 코팅한 원반상의 서셉터 상에 웨이퍼를 싣고, 챔버 외면에 배치한 히터로 웨이퍼를 가열하면서 챔버 내를 통과하는 각종 원료 가스와 반응시켜, 웨이퍼 표면에 에피택셜막을 성장시킨다.
이 웨이퍼를 수용하는 서셉터의 표면에는, 웨이퍼보다 한둘레 크고, 깊이가 1㎜ 정도인 웨이퍼 포켓이라고 불리는 오목부(웅덩이)가 형성되고, 이 웨이퍼 포켓에 웨이퍼를 실어, 소정 온도로 원료 가스류 중에 서셉터를 지지함으로써, 웨이퍼 표면에 실리콘 에피텍셜층의 성장을 행하게 한다.
그런데, 기상 성장 반응의 원료 가스로는, 모노실란가스나 수소를 희석한 클로로실란계 가스에 디보란(P형) 또는 호스핀이나 아르신(N형)의 도펀트 원료 가스를 첨가한 것이 사용되고, 웨이퍼 표면에서 열 CVD 반응에 의한 실리콘 에피택시(epitaxy)와 함께 부생성물로서 모노실란 가스의 경우는 H2, 클로로실란계 가스의 경우는 HCl이 생성된다. 이 때문에, 웨이퍼 표면에서는 실리콘 에피택시가 진행되지만, 웨이퍼 이면에서는 주로 가스 확산에 의해 돌아들어감으로써, Si-H계 분위기 또는 Si-H-Cl계 분위기가 형성되고, 미크로적으로 석출/에칭 반응이 발생한다.
예를 들면, 도펀트 농도 P++형(비저항 5mΩ·㎝)의 웨이퍼에 대해, P형(비저항 1Ω·㎝)막의 에피택셜 성장을 행하는 경우와 같이, 웨이퍼의 도펀트 농도보다 저농도의 에피택셜 성장을 행하는 경우에는, 에피택셜층 중의 도펀트 농도가 웨이퍼 외주부에서 상승하는 현상을 볼 수 있다.
이러한 종류의 현상은 오토 도프라고 불리는데, 그 원인은, 웨이퍼 이면의 Si-H계 분위기 또는 Si-H-C1계 분위기에서 웨이퍼 중의 도펀트종이 방출되고, 이 도펀트종이, 표면을 향하는 가스 확산에 의해 웨이퍼 표면에 돌아들어가, 국소적으로 기상 중의 도펀트 농도가 상승하는 것으로 생각된다. 이 결과, 에피택셜층의 도펀트 농도가 제어 불능으로 되는 영역이 발생하여, 양품율의 저하를 초래한다.
이러한 오토 도프에 의한 에피택셜층의 도펀트 농도의 편차를 방지하기 위해서, 본원 출원인은, 웨이퍼 포켓의 최외주부에 관통공부를 형성한 서셉터를 먼저 제안했다(특허문헌 1 참조).
그러나, 서셉터의 웨이퍼 포켓에 관통공을 형성하면, 서셉터의 아래쪽에 설치된 할로겐 램프 등의 히터로부터의 복사열이 관통공부를 통과하여 웨이퍼 이면에 조사되고, 이에 따라 관통공부에 대향하는 웨이퍼의 부분은 그렇지 않은 부분과의 온도차가 생겨, 그 결과 에피택셜층 및 웨이퍼 이면에 성장 편차가 생긴다는 문제가 있다.
[특허문헌 1 : 일본국 특허공개공보 평 10-223545호]
본 발명은, 오토 도프에 의한 도펀트 농도의 불균일을 방지하면서 에피택셜층 및 웨이퍼 이면의 성장 편차도 방지할 수 있는 기상 성장 장치용 서셉터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
(1) 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 관한 기상 성장 장치용 서셉터는, 기상 성장 시에 웨이퍼를 수용하기 위한 웨이퍼 포켓이 형성된 서셉터에 있어서, 기상 성장 시의 가열원으로부터의 복사열이 상기 웨이퍼의 이면에 직접 조사되지 않는 형상의 유체 통로가 상기 웨이퍼 포켓의 표면과 이면 또는 측면과의 사이에 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는, 웨이퍼 포켓의 표면과 이면 또는 측면과의 사이에 유체 통로가 형성되어 있으므로, 웨이퍼 이면으로부터 방출된 도펀트종은 웨이퍼의 표면에 돌아들어가지 않고 유체 통로로부터 배출된다. 그 결과, 웨이퍼의 이면에 오토 도프 방지용 산화막을 형성하지 않고, 에피택셜층의 도펀트 농도 및 저항율의 균일화를 도모할 수 있다.
또한, 본 발명에 관한 유체 통로는, 기상 성장 시의 가열원으로부터의 복사열이 웨이퍼의 이면에 직접 조사되지 않는 형상으로 되어 있으므로, 웨이퍼 표면의 온도 편차가 억제되고, 그 결과 에피택셜층 및 웨이퍼 이면의 성장 편차를 억제할 수 있다.
(2) 본 발명에 관한 유체 통로 형상, 즉 기상 성장 시에 가열원으로부터의 복사열이 웨이퍼의 이면에 직접 조사되지 않는 형상으로서, 예를 들면 웨이퍼 포켓이, 웨이퍼의 외주 가장자리부가 재치되는 제1 포켓부와, 해당 제1 포켓부보다 작은 직경이고 또한 아래쪽에 형성된 제2 포켓부를 적어도 가지는 구조인 경우에, 해당 유체 통로를, 일단이 제2 포켓부의 세로 벽면에 개구하는 동시에, 타단이 서셉터의 이면 또는 측면에 개구하도록 구성할 수 있다.
웨이퍼 포켓을 다단 포켓 구조에 의해 구성한 경우에는, 포켓부에 필연적으로 세로 벽면이 형성되는데, 이 세로 벽면은 웨이퍼 이면에 대해 실질적으로 직각이 되므로, 가열원으로부터의 복사열이 직접 웨이퍼의 이면에 조사되는 것이 방지된다. 또한, 유체 통로의 타단은 서셉터의 이면에 개구시키거나, 혹은 서셉터의 측면에 개구시켜도 된다.
또한, 본 발명에 관한 제1 포켓부는, 웨이퍼의 외주 가장자리부가 얹혀지는 선반부와, 이 선반부에서 외측으로 연속하는 세로 벽면을 가지는 것이다. 또한, 본 발명에 관한 제2 포켓부는, 제1 포켓부보다 작은 직경이고 또한 서셉터의 아래쪽에 형성되고, 제1 포켓부의 선반부에 연속하는 세로 벽면과, 해당 세로 벽면에 연속하는 수평면(수평면 자체는 연속해 수평일 필요는 없다)를 갖는 것이다. 그리고, 본 발명에 관한 제2 포켓부는, 제1 포켓부 이외의 제N 포켓부, 즉 물리적으로 제2번째의 제2 포켓부 이외에도, 제3 포켓부, 제4 포켓부···를 포함하는 개념이다. 즉, 제1 포켓부보다 작은 직경이고 또한 서셉터의 아래쪽에 형성된 복수의 포켓부 전체가 포함된다.
또한, 본 발명에 관한 서셉터가, 웨이퍼의 외주 가장자리부가 얹혀지는 제1 포켓부를 갖는 제1 구조체와, 해당 제1 구조체와의 간극으로 구성되는 유체 통로를 통해 제1 구조체의 아래쪽에 설치된 제2 구조체를 적어도 갖는 구조인 경우에는, 해당 유체 통로를, 일단이 제1 포켓부의 아래쪽의 제2 세로 벽면에 개구하는 동시에, 타단이 서셉터의 이면 또는 측면에 개구하도록 구성할 수 있다.
즉, 본 발명에 관한 유체 통로는, 서셉터 구조체에 구멍을 뚫는 양태에만 한정되지 않고, 그 이외에도, 서셉터 자체를 복수의 구조체를 조합함으로써 구성하고, 이 때 2개의 구조체의 맞춤면에 간극을 형성하고, 이를 유체 통로로 하는 것도 가능하다. 이러한 구조를 채용하는 경우에도 가열원으로부터의 복사열이 직접 웨이퍼의 이면에 조사되는 것을 방지하기 위해, 제1 구조체와 제2 구조체 사이에 형성되는 간극, 즉 유체 통로의 일단은 제1 포켓부의 아래쪽에 위치하는 세로 벽면에 개구시킨다. 이에 따라, 이 세로 벽면은 웨이퍼 이면에 대해 실질적으로 직각이 되기 때문에, 가열원으로부터의 복사열이 직접 웨이퍼의 이면에 조사되는 것이 방지된다. 또한, 유체 통로의 타단은 서셉터의 이면에 개구시키거나, 혹은 서셉터의 측면에 개구시켜도 된다.
본 발명에 관한 상기 구성에 의해, 오토 도프에 의한 도펀트 농도의 불균일을 방지하면서 에피택셜층 및 웨이퍼 이면의 성장 편차도 방지할 수 있는 기상 성장 장치용 서셉터를 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시 형태를 도면에 의거해 설명한다.
도 1은 낱장 공급식 기상 성장 장치(1)를 도시한 모식적 단면도이고, 돔(dome) 부착체(5)에 상측 돔(3)과 하측 돔(4)을 부착하여 이루어진 에피택셜막 형성실(2)을 가진다. 이 상측 돔(3) 및 하측 돔(4)은 석영 등의 투명한 재료로 이루어지고, 장치(1)의 윗쪽 및 아래쪽에 복수 배치된 가열원인 할로겐 램프(6a, 6b)에 의해 서셉터(10) 및 웨이퍼(W)가 가열되게 된다.
서셉터(10)는, 회전축(7)에 연속해 있는 지지 아암(8)에 의해 그 하면의 외주부가 끼워져 지지되고, 회전축(7)의 구동에 의해 회전한다. 서셉터(10)의 재질은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 탄소 기재(基材)의 표면에 SiC 피막을 코팅한 것이 바람직하게 채용되고, 그 형상에 대해서는 후술한다. 또한, 서셉터(10)로 웨이퍼(W)를 반입하거나, 서셉터(10)로부터 웨이퍼(W)를 반출하는 방식으로는 특별히 한정되지 않고, 베르뇌유 척(Verneuil Chuck)을 이용해 반송 지그의 승강에 의해 웨이퍼를 이송해 싣는 타입이나, 웨이퍼 하면을 핀으로 지지하여 해당 핀의 승강에 의해 이송해 싣는 타입 중 어느 것이나 적용할 수 있다.
돔 부착체(5)의 측면에는 제1 가스 공급구(11)와 제2 가스 공급구(12)가 형성되고, 이에 대향하는 돔 부착체(5)의 측면에는 제1 가스 배출구(13)와 제2 가스 배출구(14)가 형성된다. 제1 가스 공급구(11)로부터는 SiHCl3 등의 Si 소스를 수소 가스로 희석하고, 이에 도펀트를 미량 혼합하여 이루어진 반응 가스가 형성실(2) 내에 공급되고, 공급된 반응 가스는 웨이퍼(W)의 표면을 통과하여 에피택셜 막 성 장후, 제1 가스 배출구(13)에서 장치(1) 외로 배출된다.
또한, 제2 가스 공급구(12)로부터는 수소 가스 등의 캐리어 가스가 서셉터(10)의 하면측을 향해 공급되고, 이 캐리어 가스의 하류측에 설치된 제2 가스 배출구(14)에서 장치(1) 외로 배출된다. 이에 따라 웨이퍼 이면으로부터 방출된 도펀트를 보다 효과적으로 장치(1)외로 배출할 수 있다. 단, 본 발명에 있어서는 제2 가스 공급구(12)로부터 수소 가스 등의 캐리어 가스를 형성실(2) 내에 공급하는 것은 필수가 아니고, 따라서 제2 가스 공급구(12) 및 제2 가스 배출구(14)를 필요에 따라 생략하는 것도 가능하다. 또한, 제2 가스 공급구(12)를 형성하여 수소 가스 등의 캐리어 가스를 형성실(2) 내에 공급하는 경우에, 제2 가스 배출구(14)를 형성하지 않고 에피택셜 성장용의 반응 가스 등을 배출하는 제1 가스 배출구(13)를 겸용해도 된다.
다음에 본 실시 형태에 관한 서셉터(10)의 구성에 대해 설명한다.
도 2(a),(b)에 도시한 바와 같이, 본 예의 서셉터(10)의 상면에는, 웨이퍼(W)의 외경보다 한 둘레 정도 큰 직경의 오목부로 이루어진 웨이퍼 포켓(101)이 형성되어 있다. 이 웨이퍼 포켓(101)은, 웨이퍼(W)의 외주 가장자리부(W1)만에 면 접촉, 선 접촉 또는 점 접촉하여 웨이퍼(W)를 지지하는 제1 포켓부(102)와, 해당 제1 포켓부(102)보다 작은 직경이고, 또한 서셉터(10)의 아래쪽에 형성된 제2 포켓부(103)로 구성되고, 웨이퍼(W)는, 제1 포켓부(102)에 대해, 그 중앙부에서 웨이퍼 이면과 제2 포켓부(103)의 바닥면(103b)과의 사이에 공간이 형성되도록 실린다. 또한, 제1 포켓부(102)는 오목부의 세로벽면에 상당하는 제1 세로 벽면(102a)과, 웨이퍼(W)의 외주 가장자리부(W1)에 접촉하여 지지하는 선반부(102b)로 구성되고, 제2 포켓부(103)는 오목부의 세로 벽면에 상당하는 제2 세로 벽면(103a)과, 오목부의 수평면에 상당하는 바닥면(103b)으로 구성되어 있다.
이에 따라, 웨이퍼 이면측으로의 캐리어 가스의 돌아 들어감이 촉진되고, 웨이퍼 이면으로부터 방출되는 도펀트의 배출 효과가 커진다. 또한, 제1 포켓부의 선반부(102b)는, 도시한 바와 같이 외주측에서 내주측 아래쪽을 향해 경사지는 테이퍼 형상으로 하여 웨이퍼(W)의 외주 가장자리부(W1)를 선 접촉으로 지지하도록 해도 되고, 선반부(102b)의 표면에 요철을 설치해 웨이퍼(W)의 외주 가장자리부(W1)를 점 접촉으로 지지하도록 해도 된다.
특히 본 실시 형태의 서셉터(10)에는, 도 2(b)의 단면도에 도시한 바와같이 일단(105a)이 제2 포켓부의 제2 세로 벽면(103a)에 개구하는 동시에, 타단(105b)이 서셉터(10)의 이면(104)에 개구하는 유체 통로(105)가 형성되고, 이 유체 통로(105)는, 도 2(a)의 평면도에 도시한 바와 같이 서셉터(10)의 원주 방향으로 복수개 형성된 구멍으로 구성되어 있다. 본 예의 유체 통로(105)는, 기상 성장 시의 가열에 의해 웨이퍼 이면(W2)으로부터 확산된 도펀트 또는 기상 에칭에 의해 웨이퍼는 이면(W2)으로부터 방출된 도펀트를, 웨이퍼 표면(W3)측으로 돌아 들어가게 하지 않고 서셉터(10)의 하면으로부터 배출시키기 위한 것이다.
이에 추가해 본 예의 유체 통로(105)는, 장치(1)의 아래쪽에 설치된 할로겐 램프(6b)로부터의 복사열(H)이 해당 유체 통로(105)를 통해 웨이퍼 이면(W2)에 직접 조사되지 않는 형상으로 되어 있다. 이에 따라, 할로겐 램프(6b)로부터 조사된 복사열(H)이 유체 통로(105)를 통과해 웨이퍼 이면(W2)에 직접 조사되는 것이 방지되므로, 유체 통로(105)가 설치된 부분에 대향하는 웨이퍼(W)의 온도와 설치되지 않은 부분에 대향하는 웨이퍼(W)의 온도와의 사이에 온도차가 생기는 것이 방지되어, 에피택셜층 및 웨이퍼 이면의 성장 편차의 발생을 방지할 수 있다.
본 발명에 관한 유체 통로(105)는, 장치(1)의 아래쪽에 설치된 할로겐 램프(6b)로부터의 복사열(H)이 해당 유체 통로(105)를 통해 웨이퍼 이면(W2)에 직접 조사되지 않는 형상이 되면 구체적인 형상으로는 한정되지 않는다. 도 3(a)∼(h)에 대표적인 변형예를 도시한다. 동 도(a)에 도시한 유체 통로(105)는, 일단(105a)이 제2 포켓부의 제2 세로 벽면(103a)에 개구하는 동시에, 타단(105b)이 서셉터(10)의 측면(106)에 개구하도록 구성되어 있다. 이 예의 유체 통로(105)에 의하면, 도 2에 도시한 예에 비해서 할로겐 램프(6b)로부터의 복사열이 웨이퍼 이면(W2)에 직접 조사되는 것을 더욱 방지할 수 있다.
또한, 동 도면(b)에 도시한 유체 통로(105)는, 일단(105a)이 제2 포켓부의 제2 세로 벽면(103a)으로 개구하는 동시에, 타단(105b)이 서셉터(10)의 이면(104)으로서 제2 포켓부의 제2 세로 벽면(103a)보다 외측으로 개구하도록 구성되어 있는 점에서 도 2에 도시한 예와 공통되는데, 유체 통로(105)의 형상이 직선상이 아니라 굴절된 비직선상으로 형성되어 있다. 따라서, 할로겐 램프(6b)로부터의 복사열은 유체 통로(105)의 도중까지 들어가지만, 이 복사열은 유체 통로(105)의 굴절 부분에서 차폐되어 더 이상 웨이퍼 이면(W2) 방향으로 향하지 않게 된다.
동 도면(c)에 도시한 유체 통로(105)는, 일단(105a)이 제2 포켓부의 제2 세 로 벽면(103a)에 개구하는 동시에, 타단(105b)이 서셉터(10)의 이면(104)으로서 제2 포켓부의 제2 세로 벽면(103a)보다 외측으로 개구되도록 구성되고, 또한 유체 통로(105)의 도중에 굴절 부분을 갖는 점에서 동 도면(b)에 도시한 예와 공통하는데, 일단(105a)측의 유체 통로(105)의 내직경에 비해, 타단(105b)측의 유체 통로(105)의 내직경이 크게 형성되어 있다.
동 도면(d)에 도시한 예의 유체 통로(105)는, 일단(105a)이 제2 포켓부의 제2 세로 벽면(103a)에 개구하는 동시에, 타단(105b)이 서셉터(10)의 이면(104)으로서 제2 포켓부의 제2 세로 벽면(103a)보다 외측에 개구하는 점에서 동 도면(b)나 (c)에 도시한 예와 공통되는데, 유체 통로(105)가 직선상으로 형성되어 있는 점이 상이하다.
동 도면(e)에 도시한 예는, 유체 통로(105)의 내직경을 작게 하는 대신에, 일단(105a) 개구를 제2 세로 벽면(103a)의 상하에 배열되도록 유체 통로(105)를 상하로 나란히 형성한 것이다.
동 도면(f)에 도시한 예의 유체 통로(105)는, 일단(105a)이 제2 포켓부의 제2 세로 벽면(103a)에 개구하는 동시에, 타단(105b)이 서셉터(10)의 이면(104)으로서 제2 포켓부의 제2 세로 벽면(103a)보다 외측에 개구하는 점에서 동 도면(b)나 (c)에 도시한 예와 공통되고, 또한 유체 통로(105)가 직선상으로 형성되어 있는 점에서 동 도면(d)에 도시한 예와 공통되는데, 제2 포켓부(103)의 바닥면(103b)의 외주에 오목부(103c)가 형성되어 있는 점과, 제2 포켓부(103)의 바닥면(103b)은 상술한 동 도면 (a)∼(e)의 실시 형태에 비해 얕게 형성되어 있는 점이 상이하다. 그 리고, 유체 통로(105)의 일단(105a)은 이 오목부(103c)에 상당하는 제2 세로 벽면(103a)으로 개구되어 있다. 또한, 제2 포켓부(103)의 오목부(103c)는 외주의 전체 둘레에 걸쳐 연속적으로 형성해도 되고, 단속적으로 형성해도 된다. 본 예의 유체 통로(105)도, 장치(1)의 아래쪽에 설치된 할로겐 램프(6b)로부터의 복사열(H)이 해당 유체 통로(105)를 통해 웨이퍼 이면(W2)에 직접 조사되지 않는 형상으로 되어 있다.
이와 같이 제2 포켓부(103)의 바닥면(103b)을 얕게 형성하면, 서셉터(10)의 이면으로부터의 복사열이 웨이퍼(W)의 내주부에 전달되기 쉽게 되어, 웨이퍼의 외주부와의 온도차가 작아진다. 그 결과, 온도차에 의한 열 응력이 원인의 하나로 추찰되는 웨이퍼의 슬립 전이가 억제되게 된다.
동 도면(g)에 도시한 예의 유체 통로(105)는, 제2 포켓부(103)의 외주에 오목부(103c)가 형성되어 있는 점에서 동 도면(f)에 도시한 예와 공통되는데, 이 오목부(103c)는, 외측을 향해 아래쪽으로 기울어지는 경사면만으로 구성되어 있다. 그리고, 유체 통로(105)의 일단(105a)은 이 경사면으로 이루어진 오목부(103c)에 상당하는 제2 세로 벽면(103a)에 개구되어 있다. 또한, 제2 포켓부(103)의 오목부(103c)는 외주의 전체 둘레에 걸쳐 연속적으로 형성해도 되고, 단속적으로 형성해도 된다. 본 예의 유체 통로(105)도, 장치(1)의 아래쪽에 설치된 할로겐 램프(6b)로부터의 복사열(H)이 해당 유체 통로(105)를 통해 웨이퍼 이면(W2)에 직접 조사되지 않는 형상으로 되어 있다.
동 도면(h)에 도시한 예는, 제2 포켓부(103)의 외주에 오목부(103c)가 형성 되어 있는 점에서 동 도면(f)에 도시한 예와 공통되는데, 이 오목부(103c)는, 제2 포켓부(103)의 제2 세로 벽면(103a)에 추가해, 이에 대향하는 제3 세로 벽면(103d)을 갖는 점이 상이하다. 또한, 제2 포켓부(103)의 바닥면(103b)은 동 도면(f)나 동 도면(g)의 실시 형태와 동일하게 얕게 형성되어 있다. 그리고, 유체 통로(105)의 일단(105a)은 이 오목부(103c)의 제3 세로 벽면(103d)에 개구하고, 타단(105b)은 서셉터(10)의 이면(104)으로서 제2 포켓부의 제2 세로 벽면(103a)보다 내측에 개구하고, 유체 통로(105)는 직선상으로 형성되어 있다. 또한, 제2 포켓부(103)의 오목부(103c)는 외주의 전체 둘레에 걸쳐 연속적으로 형성해도 되고, 단속적으로 형성해도 된다. 본 예의 유체 통로(105)도, 장치(1)의 아래쪽에 설치된 할로겐 램프(6b)로부터의 복사열(H)이 해당 유체 통로(105)를 통해 웨이퍼 이면(W2)에 직접 조사되지 않는 형상으로 되어 있다.
본 발명에 관한 서셉터(10)는 다시 바꿀 수 있다. 도 4는 본 발명에 관한 서셉터의 또 다른 실시 형태를 도시한 반평면도 및 반단면도이고, 본 예에서는 서셉터(10) 자체를 2개의 구조체(10a, 10b)를 조합함으로써, 구성하고, 이 때 2개의 구조체(10a, 10b)의 맞춤면에 간극을 형성하고, 이를 유체 통로(105)로 한 예이다.
즉, 도 4(b)에 도시한 바와 같이 본 예의 서셉터(10)는, 제1 구조체(10a)를 제2 구조체(10b)에 실어 얹음으로써 구성되고, 이들 제1 및 제2 구조체(10a, 10b)의 맞춤면에 간극으로서의 유체 통로(105)가 형성되어 있다.
제1 구조체(10a)를 제2 구조체(10b)에 간극을 가지고 얹기 위해, 제2 구조체(10b)의 상면 외주부에는, 동 도면(a)에 점선으로 표시하는 바와 같이, 예를 들 면 120도 간격의 등배 위치에 3개의 돌기(107)가 형성되어 있다. 또한, 제1 구조체(10a)의 이면 외주부에는, 돌기(107)에 대응하는 정규 위치(제1 구조체(10a)와 제2 구조체(10b)의 위치 관계가 정규인 위치를 말한다)에 돌기(107)를 수용하는 오목부(108)가 형성되어 있다. 제1 구조체(10a)를 제2구조체(10b)에 지지하는 것만으로 오목부(108)를 형성하지 않아도 돌기(107)를 적어도 3개소에 설치함으로써 목적이 달성되는데, 본 예와 같이 돌기(107)에 대응하는 정규 위치에 오목부(108)를 설치함으로써 제1 구조체(10a)와 제2 구조체(10b)를 맞출 때의 위치 결정 기능도 담당하게 된다. 돌기(107)가 본 발명에 관한 지지 수단에 상당하고, 돌기(107) 및 오목부(108)가 본 발명에 관한 위치 결정 수단에 상당한다.
이와 같이 서셉터(10)를 2개의 구조체(10a, 10b)를 맞춤으로써 구성하면, 구조체(10a, 10b)의 맞춤면 전체 둘레가 유체 통로(105)가 되므로, 기상 성장 시에 웨이퍼 이면(W2)으로부터 방출된 도펀트를, 웨이퍼 표면(W3)에 돌아 들어가게 하지 않고, 이 전체 둘레에 형성된 유체 통로(105)로부터 더 효율적으로 배기할 수 있다. 또한, 유체 통로(105)가 되는 구멍을 형성하지 않고 제1 구조체(10a)와 제2 구조체(10b)를 단순히 맞추는 것만으로 간극으로 이루어진 유체 통로(105)가 형성되므로 가공상의 상황도 좋다.
도 4에 도시한 타입의 서셉터(10)는, 제1 구조체(10a)와 제2 구조체(10b)를 맞출 때에 그 맞춤면에 유체 통로(105)를 구성하는 간극을 형성하고, 또한 그 간극 유체 통로(105)가, 장치(1)의 아래쪽에 설치된 할로겐 램프(6b)로부터의 복사열이 해당 유체 통로(105)를 통해 웨이퍼 이면(W2)에 직접 조사되지 않는 형상으로 되면 구체적인 형상으로는 한정되지 않는다. 도 5(a)∼(c)에 변형예의 대표예를 도시한다.
도 5(a)에 도시한 서셉터(10)는, 제1 구조체(10a)와 제2 구조체(10b)와의 맞춤면에 형성되는 유체 통로(105)가 도 3(b)에 도시한 것과 같은 굴절 형상이 되도록 구성한 것이고, 제1 구조체(10a)의 이면의 등배 위치 3개소에 돌기(107)를 형성하고, 이 돌기(107)와 제2 구조체(10b)의 표면의 에지가 접함으로써 제1 구조체(10a)를 제2 구조체(10b)에 지지시킨 것이다.
또한, 도 5(b)에 도시한 서셉터(10)도, 유체 통로(105)의 형상이 동 도면(a)에 도시한 유체 통로(105)와 동일하게 굴절 형상이 되도록 구성한 것인데, 지지 수단으로서의 돌기(107)를 제2 구조체(10b)의 표면에 형성하는 한편, 위치 결정 수단으로서의 돌기(109)를 제2 구조체(10b)의 측면에 형성하고, 이 돌기(109)가 제1 구조체(10a)의 이면 측벽에 접촉함으로써 제1 구조체(10a)와 제2 구조체(10b)의 정규 위치를 결정하는 것이다.
또한, 도 5(c)에 도시한 서셉터(10)도, 유체 통로(105)의 형상이 동 도면(a)에 도시한 유체 통로(105)와 동일하게 굴절 형상이 되도록 구성한 것이고, 또한 지지 수단으로서의 돌기(107)를 제2 구조체(10b)의 표면에 형성한 것인데, 위치 결정 수단으로서의 돌기(109)를 제1 구조체(10a)의 이면 측벽에 형성하고, 이 돌기(109)가 제2 구조체(10b)의 측면에 접함으로써 제1 구조체(10a)와 제2 구조체(10b)의 정규 위치를 결정하는 것이다.
도 5(a)∼(c)에 도시한 어떠한 서셉터(10)에 있어서도, 도 4에 도시한 서셉 터(10)와 동일하게, 구조체(10a, 10b)의 맞춤면 전체 둘레가 유체 통로(105)가 되므로, 기상 성장 시에 웨이퍼 이면(W2)으로부터 방출된 도펀트를, 웨이퍼 표면(W3)에 돌아 들어가지 않게 하고, 이 전체 둘레에 형성된 유체 통로(105)로부터 더욱 효율적으로 배출할 수 있다. 또한, 유체 통로(105)가 되는 구멍을 형성하지 않고 제1 구조체(10a)와 제2 구조체(10b)를 단순히 맞추는 것만으로 간극으로 이루어진 유체 통로(105)가 형성되므로, 가공상의 상황도 좋다.
또한, 유체 통로(105)가, 할로겐 램프(6b)로부터 조사된 복사열이 해당 유체 통로(105)를 통과해 웨이퍼 이면(W2)에 직접 조사되지 않는 형상으로 되어 있으므로, 유체 통로(105)가 설치된 부분에 대향하는 웨이퍼(W)의 온도와 설치되지 않은 부분에 대향하는 웨이퍼(W)의 온도와의 사이에 온도차가 생기는 것이 방지되어, 에피택셜층의 성장 편차의 발생을 방지할 수 있다.
또한, 이상 설명한 실시 형태는, 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위해 기재한 것으로, 본 발명을 한정하기 위해 기재된 것은 아니다. 따라서, 상기의 실시 형태에 개시된 각 요소는, 본 발명의 기술적 범위에 속하는 모든 설계 변경이나 균등물도 포함하는 취지이다.
예를 들면, 상술한 실시 형태에서는 낱장 공급식 기상 성장 장치(1)를, 예로 들어 본 발명의 서셉터를 설명했는데, 본 발명의 서셉터는 이에 한정되지 않고, 종래부터 실시되고 있는 복수 매의 웨이퍼를 한번에 처리하는 배치식 기상 성장 장치에 적용 가능한 것은 말할 필요도 없다.
[실시예]
이하, 본 발명의 실시예를 나타내고, 비교예와 대비함으로써, 본 발명의 효과를 명확하게 한다.
실시예 및 비교예의 통일 조건으로서, 직경 200㎜, 주표면의 면방위(100), 비저항 15mΩ·㎝의 P+형의 실리콘 단결정 웨이퍼를 이용해, 1150℃에서 20초간 수소 베이크 후, 실리콘 소스인 SiHC13 및 붕소 도펀트 소스인 B2H6를 수소 가스로 희석한 혼합 반응 가스를 기상 성장 장치내에 공급하여, 에피택셜 성장 온도 1125℃에서, 두께 약 6㎛, 비저항 약 10Ω·㎝의 P형의 에피택셜막을 웨이퍼 표면상에 성장시켰다.
실시예에서는, 도 1에 도시한 낱장 공급식 기상 성장 장치를 사용하고, 서셉터는 도 3(c)에 도시한 형상의 것을 이용했다. 구체적으로는 유체 통로를 구성하는 구멍(대직경 구멍의 폭 2㎜이고, 소직경 구멍의 직경 1㎜ø, 폭 2㎜인 슬릿상)을 4㎜ 피치 간격(슬릿 중심 간의 거리)으로 제2 세로 벽면 전역에 형성했다.
비교예에서는, 실시예와 동일하게, 도 1에 도시한 낱장 공급식 기상 성장 장치를 사용하고, 서셉터에는 유체 통로를 형성하지 않았다.
실시예 및 비교예에서 얻어진 각각의 에피택셜 실리콘 웨이퍼에 대해, 외주단에서 100㎜까지의 영역의 에피택셜막 중의 직경 방향의 도펀트 농도 분포를 SCP 장치(Surface Charge Profiler)를 이용해 측정하고, 이 측정 결과를 기초로 에피택셜막 직경 방향의 저항율 분포를 구했다. 그 결과를 도 6에 도시한다.
도 6에서 명백한 바와같이, 실시예에서는 목표로 하는 비저항 10Ω·㎝의 P 형의 에피택셜막이 면내 균일하게 얻어지는 것이 확인되었다. 이에 대해 비교예에서는, 저항율 분포가 외주부에서 크게 저하하는 것이 확인되었다.
도 1은 본 발명에 관한 서셉터가 적용되는 기상 성장 장치의 실시 형태를 도시한 모식적 단면도이다.
도 2는 본 발명에 관한 서셉터의 실시 형태를 도시한 반평면도 및 반단면도이다.
도 3은 본 발명에 관한 서셉터의 다른 실시 형태를 도시한 반단면도이다.
도 4는 본 발명에 관한 서셉터의 또 다른 실시 형태를 도시한 반평면도 및 반단면도이다.
도 5는 본 발명에 관한 서셉터의 또 다른 실시 형태를 도시한 반단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예와 비교예의 저항율 분포를 도시한 그래프이다.

Claims (2)

  1. 기상 성장 시에 반도체 웨이퍼를 수용하기 위한 웨이퍼 포켓이 형성된 서셉터에 있어서,
    상기 반도체 웨이퍼의 외주 가장자리부가 얹혀지는 제1 포켓부를 갖는 제1 구조체와, 해당 제1 구조체와의 간극으로 구성되는 유체 통로를 통해 제1 구조체의 하측에 설치된 제2 구조체를 적어도 가지고,
    상기 유체 통로의 일단이 상기 제1 포켓부의 하측의 세로 벽면에 개구되는 동시에, 타단이 서셉터의 이면 또는 측면에 개구되며,
    상기 제1 구조체와 제2 구조체의 정규 위치 관계를 결정하기 위한 위치 결정 수단을 가지는 것을 특징으로 하는 기상 성장 장치용 서셉터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 유체 통로 내의 상기 제1 구조체 또는 제2 구조체에, 상기 제1 구조체를 상기 제2 구조체에 지지하기 위한 지지 수단이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 기상 성장 장치용 서셉터.
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