KR20120079315A - 화학 기상 증착 장치용 서셉터 - Google Patents

화학 기상 증착 장치용 서셉터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 화학 기상 증착 장치용 서셉터에 관한 것이다. 상기 화학 기상 증착 장치용 서셉터는, 웨이퍼가 수평으로 놓여져 수용되는 복수의 포켓; 을 포함하고, 상기 포켓의 단면 형상은, 서로 마주보는 내벽; 상기 내벽과 연결되는 수평면; 상기 수평면과 연결되어 하향으로 연장되는 경사면; 상기 경사면과 연결되는 바닥면으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에 따르면, 웨이퍼의 단부가 서셉터의 수평면 상에 놓여지게 됨으로써, 서셉터의 포켓과 웨이퍼의 접촉면 사이로 소스가스의 유입을 방지할 수 있는 화학 기상 증착 장치용 서셉터를 제공할 수 있다.

Description

화학 기상 증착 장치용 서셉터 {Susceptor for chemical vapor deposition apparatus}
본 발명은 화학 기상 증착 장치용 서셉터에 관한 것이다.
오늘날 반도체 소자 제조용 재료로서 광범위하게 사용되고 있는 웨이퍼(wafer)는 다결정의 실리콘을 원재료로 하여 만들어진 단결정 실리콘 박판을 말한다.
이러한 웨이퍼는, 다결정의 실리콘을 단결정 실리콘 잉곳(ingot)으로 성장시키는 성장공정, 성장된 단결정 실리콘 잉곳을 웨이퍼의 형태로 자르는 슬라이싱 공정, 웨이퍼의 두께를 균일화하여 평면화하는 래핑(lapping) 공정, 기계적인 연마에 의하여 발생한 손상을 제거 또는 완화하는 에칭(etching) 공정, 웨이퍼 표면을 경면화하는 폴리싱(polishing) 공정, 그리고 웨이퍼를 세정하는 세정공정(cleaning) 등을 거쳐 제조된다.
이러한 방법으로 제조된 웨이퍼를 폴리시드 웨이퍼(polished wafer)라 한다. 한편, 에피택셜 웨이퍼(epitaxial wafer)는 폴리시드 웨이퍼 표면에 또 다른 단결정막(또는 "에피층")을 성장시킨 웨이퍼를 말하며, 폴리시드 웨이퍼보다 표면 결함이 적고, 불순물의 농도나 종류의 제어가 가능한 특성을 갖는 웨이퍼이다. 상기 에피층은 순도가 높고 결정 특성이 우수하여 고집적화되고 있는 반도체 장치의 수율 및 소자 특성 향상에 유리한 장점을 갖는다.
화학기상증착(CVD; Chemical Vapor Deposition)은 반도체 웨이퍼 상에 얇은 층의 물질을 성장시키는 처리이다. 이러한 처리에 의해 상이한 전도성을 갖는 층이 반도체 웨이퍼에 적용되어 희망하는 전기적 특성을 성취하게 된다.
웨이퍼 표면에 단결정막을 증착하기 위한 화학 기상 증착 장치는, 단결정막 증착이 이루어지는 공정 챔버와, 그 내부에 장착된 서셉터(susceptor)와, 상기 공정챔버에 구비된 가열 램프(heating lamp)와, 웨이퍼 상으로 소스가스를 분사하는 가스분사유닛을 포함하여 구성된다. 가스분사유닛으로부터 분사된 소스가스는 서셉터 위에 지지된 웨이퍼 상에 단결정막을 형성하게 된다.
화학 기상 증착 장치는 한 번에 처리하는 웨이퍼의 수량에 따라 싱글 타입(Single Type)과 배치 타입(Batch Type)으로 나뉘어지며, 배치 타입은 서셉터의 구조에 따라 배럴 서셉터(Barrel Susceptor), 팬케이크 서셉터(Pan-cake Susceptor) 등으로 나뉜다.
도 1은 종래의 화학 기상 증착 장치에 설치되는 팬케이크 서셉터의 구성을 도시하는 평면도이다.
서셉터(1)에는 웨이퍼(W)를 안착시키기 위한 포켓(2)이 다수 개 설치된다. 웨이퍼(W)는 포켓(2) 내에 놓여져서 웨이퍼(W)의 일면이 소스가스에 노출된다.
서셉터(1)는 공정 챔버 내에 설치되어, 소스가스를 웨이퍼(W) 상에 균일하게 증착시키도록 천천히 회전한다.
포켓(2)은 웨이퍼(W)의 직경보다 약간 커서, 포켓(2)으로부터 웨이퍼(W)를 로딩 및 언로딩하기 위한 간극을 구비한다. 예컨대, 150mm 직경의 웨이퍼(W)를 처리하기 위한 서셉터(1)는 대략 160mm 직경의 포켓(2)을 가질 수 있다.
웨이퍼(W)가 포켓(2)에 놓여질 때 웨이퍼(W)가 포켓(2) 내에서 미끄러지는 현상이 발생되는데, 이로 인해 웨이퍼(W)의 에지에 칩(chip)이 발생되거나 다른 손상이 발생된다.
도 2는 도 1의 팬케이크 서셉터의 포켓의 구성을 도시하는 단면도이다.
웨이퍼(W)가 놓여지는 포켓(2)의 내부는 수직벽(11), 경사면(12), 바닥면(13)으로 이루어진다. 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W)가 포켓(2) 내에 놓인 상태에서 웨이퍼(W)의 단부는 경사면(12)에 걸쳐지게 된다.
그러나, 웨이퍼(W)의 단부가 경사면(12)에 걸쳐지면 웨이퍼(W)와 경사면(12) 사이의 접촉면적이 작아서 그 사이로 소스가스가 침투하기 쉬운 구조가 된다. 웨이퍼(W) 상에 단결정막이 증착될 때, 소스가스가 웨이퍼의 뒷면으로 유입되면 노들(nodule)이라는 불량을 발생시키고, 이는 반도체 포토공정에서 디포커싱을 유발하는 치명적인 인자가 된다.
이와 같이, 종래의 서셉터(1)에서는 서셉터(1)의 포켓(2)에 웨이퍼(W)를 로딩 및 언로딩할 때 웨이퍼(W)가 미끄러지면서 포켓(2)의 벽면에 부딪혀 손상이 발생되며, 소스가스가 웨이퍼(W)의 뒷면으로 많이 유입되어 노들이라는 불량을 발생시키기 쉬운 구조가 된다.
따라서, 본 발명은 상기 사정을 감안하여 발명한 것으로, 웨이퍼를 서셉터의 포켓에 로딩 및 언로딩할 때 웨이퍼가 미끄러짐을 방지하고, 서셉터의 포켓과 웨이퍼의 접촉면 사이로 소스가스의 유입을 방지할 수 있는 화학 기상 증착 장치용 서셉터를 제공하고자 함에 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 의하면, 화학 기상 증착 장치용 서셉터는, 웨이퍼가 수평으로 놓여져 수용되는 복수의 포켓; 을 포함하고, 상기 포켓의 단면 형상은, 서로 마주보는 내벽; 상기 내벽과 연결되는 수평면; 상기 수평면과 연결되어 하향으로 연장되는 경사면; 상기 경사면과 연결되는 바닥면으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 경사면의 수직길이는 상기 내벽의 수직길이보다 짧은 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 경사면의 수평길이는 상기 수평면의 수평길이보다 긴 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 경사면의 경사도는 45°이하인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 바닥면에는 다수의 돌출부 또는 오목부가 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 돌출부 또는 오목부는 격자무늬 형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 바닥면은 SiC로 코팅된 것을 특징으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 일 측면에 의하면, 화학 기상 증착 장치용 서셉터는, 웨이퍼가 수평으로 놓여져 수용되는 복수의 포켓; 을 포함하고, 상기 포켓의 단면 형상은, 서로 마주보는 내벽; 상기 내벽과 연결되는 수평면; 상기 수평면과 연결되어 하향으로 연장되는 수직면; 상기 수직면과 연결되는 바닥면으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 바닥면에는 다수의 돌출부 또는 오목부가 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 웨이퍼를 서셉터의 포켓에 로딩 및 언로딩할 때 웨이퍼가 미끄러짐을 방지하고, 서셉터의 포켓과 웨이퍼의 접촉면 사이로 소스가스의 유입을 방지할 수 있는 화학 기상 증착 장치용 서셉터를 제공할 수 있다.
도 1은 종래의 화학 기상 증착 장치에 설치되는 팬케이크 서셉터의 구성을 도시하는 평면도이다.
도 2는 도 1의 팬케이크 서셉터의 포켓의 구성을 도시하는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치에 설치되는 서셉터의 구성을 도시하는 평면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 서셉터의 포켓을 도시하는 사시도이다.
도 5는 도 4의 실시예에서 서셉터의 포켓에 웨이퍼가 안착된 상태를 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 포켓의 바닥면에 형성되는 돌출 패턴의 일 실시예를 나타내는 도면으로, (a)는 단면도이고, (b)는 사시도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 서셉터의 포켓을 도시하는 단면도이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치에 설치되는 서셉터의 구성을 도시하는 평면도이다.
실시예에 따른 서셉터(200)는 한 번에 여러 장의 웨이퍼에 단결정막을 증착할 수 있도록 구성된 팬케이크 서셉터(Pan-cake Susceptor)이다.
서셉터(200)에는 웨이퍼(W)를 안착시키기 위한 포켓(210)이 복수 개 설치된다. 본 실시예에서는 서셉터(200)의 상부에 8개의 포켓(210)이 형성되어, 한 번에 8개의 웨이퍼(W) 위에 단결정막을 증착할 수 있도록 구성된다. 웨이퍼(W)는 포켓(210) 내에 놓여져서 웨이퍼(W)의 일면이 소스가스에 노출된다.
서셉터(200)는 공정 챔버(도시안됨) 내에 설치되어, 소스가스를 웨이퍼(W) 상에 균일하게 증착시키도록 천천히 회전한다.
포켓(210)은 웨이퍼(W)의 직경보다 약간 커서, 포켓(210)으로부터 웨이퍼(W)를 로딩 및 언로딩하기 위한 간극을 구비한다.
웨이퍼(W)가 포켓(210)에 놓여질 때 웨이퍼(W)가 포켓(210) 내에서 미끄러지는 현상이 발생되는데, 이로 인해 웨이퍼(W)의 에지에 칩(chip)이 발생되거나 다른 손상이 발생된다. 이를 방지하기 위해, 포켓(210)의 바닥면에는 다수의 돌출부 또는 오목부가 예를 들어, 격자형상으로 배치될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 서셉터의 포켓을 도시하는 사시도이다. 도 5는 도 4의 실시예에서 서셉터의 포켓에 웨이퍼가 안착된 상태를 나타내는 단면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 포켓(210)의 단면형상은 내벽(211), 수평면(212), 경사면(213), 바닥면(214)으로 이루어진다.
내벽(211)은 웨이퍼(W)가 수용될 수 있는 공간을 형성하도록 포켓(210)의 단면에서 수직으로 또는 경사지게 아래로 연장된다. 도면에서는 내벽(211)이 수직으로 도시되지만, 이러한 내벽(211)은 경사지게 형성될 수도 있다.
수평면(212)은 내벽(211)과 연결되어 수평으로 연장된다. 경사면(213)은 수평면(212)과 연결되어 일정한 각도로 하향으로 경사지게 연장된다. 경사면(213)의 경사도는 45°이하일 수 있다.
포켓(210)의 단면형상에서, 수평면(212)과 연결되어 경사면(213)이 형성되어 있으므로, 웨이퍼(W)가 포켓(210) 내에 안착된 상태에서는 도 5에 도시된 바와 같이 웨이퍼(W)의 단부가 수평면(212) 상에 놓여지게 된다. 이와 같이, 웨이퍼(W)의 외주 부분이 수평면(212) 상에 놓여져서 웨이퍼(W)의 단부가 수평면(212)과 접촉되므로, 소스가스는 웨이퍼(W)의 단부를 통해 웨이퍼(W)의 뒷면으로 침투하기 어려워진다. 따라서, 소스가스에 의해 웨이퍼(W) 상에 단결정막이 증착될 때, 소스가스가 웨이퍼의 뒷면으로 유입되어 노들(nodule)이 발생되는 것을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.
도 5를 참조하면, 포켓(210)의 단면형상에서 경사면(213)의 수직거리(d2)는 내벽(211)의 수직거리(d1)보다 짧게 형성될 수 있다. 또한, 경사면(213)의 수평거리(S2)는 수평면(212)의 수평거리(S1)보다 길게 형성될 수 있다.
바닥면(214)은 경사면(213)과 연결되어 수평으로 연장된다. 바닥면(214)은 고온강도가 높고, 내마모성, 내식성이 우수한 SiC(실리콘 카바이드)로 코팅될 수 있다.
바닥면(214)에는 다수의 돌출부 또는 오목부(214a)(이하, 돌출 패턴)가 형성된다. 돌출 패턴(214a)은 예를 들어, 격자무늬 형태로 바닥면(214)에 형성될 수 있다. 이러한 돌출 패턴(214a)은 웨이퍼(W)가 포켓(210) 내에 안착될 때 웨이퍼(W)의 하면과 접촉되어 웨이퍼(W)와의 마찰력을 증가시킴으로써 웨이퍼(W)가 포켓(210) 내에서 미끄러지는 것을 최소화한다. 따라서, 웨이퍼(W)가 포켓(210) 내에서 미끄러져 생기는 웨이퍼(W)의 에지의 칩(chip)이나 다른 손상을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.
도 6은 본 발명의 포켓의 바닥면에 형성되는 돌출 패턴의 일 실시예를 나타내는 도면으로, (a)는 단면도이고, (b)는 사시도이다. 도시된 바와 같이, 돌출 패턴(214a)은 바닥면(214) 상에 돌출부가 격자무늬 형태로 반복되도록 형성될 수 있다. 돌출 패턴(214a)은 돌출부 또는 오목부가 나타내는 형태라면 도시된 것 외에도 여러 가지로 실시될 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 서셉터의 포켓을 도시하는 단면도이다.
본 실시예에서, 포켓(310)의 단면형상은 내벽(311), 수평면(312), 수직면(313), 바닥면(314)으로 이루어진다.
내벽(311)은 웨이퍼(W)가 수용될 수 있는 공간을 형성하도록 포켓(310)의 단면에서 수직으로 또는 경사지게 아래로 연장된다.
수평면(312)은 내벽(311)과 연결되어 수평으로 연장된다. 수직면(313)은 수평면(312)으로부터 수직으로 하향으로 연장된다.
이와 같이, 수평면(312)과 연결되어 하향으로 연장되는 수직면(313)이 형성되어 있으므로, 웨이퍼(W)가 포켓(310) 내에 안착된 상태에서는 웨이퍼(W)의 단부가 수평면(312) 상에 놓여지게 된다. 따라서, 소스가스가 웨이퍼(W)의 단부를 통해 웨이퍼(W)의 뒷면으로 침투하기 어려워지므로, 웨이퍼(W)의 뒷면에 노들(nodule)이 발생되는 것을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.
포켓(310)의 단면형상에서 수직면(313)의 수직거리(d2)는 내벽(311)의 수직거리(d1)보다 짧게 형성될 수 있다.
바닥면(314)은 수직면(313)과 연결되어 수평으로 연장된다. 바닥면(314)은 SiC로 코팅될 수 있다.
바닥면(314)에는 예를 들어, 격자무늬 형태의 돌출 패턴(314a)이 형성된다. 바닥면(314)에 이러한 돌출 패턴(314a)이 형성되어 있어, 웨이퍼(W)가 포켓(310) 내에 안착될 때 웨이퍼(W)가 포켓(310) 내에서 미끄러지는 것을 최소화한다. 따라서, 웨이퍼(W)가 포켓(310) 내에서 미끄러져 생기는 웨이퍼(W) 에지의 칩(chip)이나 다른 손상을 방지할 수 있게 된다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.
200 : 서셉터 210 : 포켓
211 : 내벽 212 : 수평면
213 : 경사면 214 : 바닥면
214a : 돌출 패턴 313 : 수직면
W : 웨이퍼 G : 게이트

Claims (9)

  1. 화학 기상 증착 장치용 서셉터에 있어서,
    웨이퍼가 수평으로 놓여져 수용되는 복수의 포켓;
    을 포함하고,
    상기 포켓의 단면 형상은,
    서로 마주보는 내벽; 상기 내벽과 연결되는 수평면; 상기 수평면과 연결되어 하향으로 연장되는 경사면; 상기 경사면과 연결되는 바닥면으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치용 서셉터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 경사면의 수직길이는 상기 내벽의 수직길이보다 짧은 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치용 서셉터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 경사면의 수평길이는 상기 수평면의 수평길이보다 긴 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치용 서셉터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 경사면의 경사도는 45°이하인 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치용 서셉터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 바닥면에는 다수의 돌출부 또는 오목부가 형성된 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치용 서셉터.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 돌출부 또는 오목부는 격자무늬 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치용 서셉터.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 바닥면은 SiC로 코팅된 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치용 서셉터.
  8. 화학 기상 증착 장치용 서셉터에 있어서,
    웨이퍼가 수평으로 놓여져 수용되는 복수의 포켓;
    을 포함하고,
    상기 포켓의 단면 형상은,
    서로 마주보는 내벽; 상기 내벽과 연결되는 수평면; 상기 수평면과 연결되어 하향으로 연장되는 수직면; 상기 수직면과 연결되는 바닥면으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치용 서셉터.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 바닥면에는 다수의 돌출부 또는 오목부가 형성된 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치용 서셉터.
KR1020110000543A 2011-01-04 2011-01-04 화학 기상 증착 장치용 서셉터 KR20120079315A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2022055624A1 (en) * 2020-09-10 2022-03-17 Applied Materials, Inc. Back side design for flat silicon carbide susceptor

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WO2022055624A1 (en) * 2020-09-10 2022-03-17 Applied Materials, Inc. Back side design for flat silicon carbide susceptor

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