KR20120079316A - 화학 기상 증착 장치용 서셉터 및 에피택셜 웨이퍼의 제조방법 - Google Patents

화학 기상 증착 장치용 서셉터 및 에피택셜 웨이퍼의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 화학 기상 증착 장치용 서셉터, 에피택셜 웨이퍼 및 에피택셜 웨이퍼의 제조방법에 관한 것이다. 상기 화학 기상 증착 장치용 서셉터는, 웨이퍼를 지지하는 지지부를 갖고 가운데가 개방된 상부 플레이트; 상기 상부 플레이트의 하부에 이격되어 위치되는 하부 플레이트; 상기 상부 플레이트와 상기 하부 플레이트 사이에 위치되어 상기 상부 플레이트와 상기 하부 플레이트 사이의 이격 거리를 조절하는 간격조절부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에 따르면, 에피택셜 공정 중에 웨이퍼에 발생되는 오토도핑, 배면 할로우, 휨을 방지할 수 있는 화학 기상 증착 장치용 서셉터, 에피택셜 웨이퍼 및 에피택셜 웨이퍼의 제조방법을 제공할 수 있다.

Description

화학 기상 증착 장치용 서셉터, 에피택셜 웨이퍼 및 에피택셜 웨이퍼의 제조방법 {Susceptor for chemical vapor deposition apparatus, epitaxial wafer and method for manufacturing epitaxial wafer}
본 발명은 화학 기상 증착 장치용 서셉터, 에피택셜 웨이퍼 및 에피택셜 웨이퍼의 제조방법에 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 성장 공정, 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 세정 공정(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.
화학 기상 증착(CVD; Chemical Vapor Deposition)은 반도체 웨이퍼와 같은 대상물 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.
도 1은 종래의 에피택셜 공정이 이루어지는 공정 챔버 내부를 도시하는 개략적인 단면도이다.
공정 챔버(1)에서는 소스가스에 의해 웨이퍼(W) 상에 단결정막을 증착하기 위한 공정이 진행된다. 공정 챔버(1)는 통상 석영으로 제작된다. 공정 챔버(1) 내부에는 지지대(10)가 배치되고, 지지대(10) 위에는 서셉터(20)가 위치된다.
서셉터(20)는 웨이퍼(W)에 대한 단결정막 증착 공정이 이루어지는 동안에 웨이퍼(W)를 지지한다. 서셉터(20)의 하부에 배치된 지지대(10)는 서셉터(20)를 회전가능하게 지지할 수 있다.
공정 챔버(1)에는 소스가스를 분사하기 위한 가스분사유닛(30)이 위치된다. 가스분사유닛(30)은 서셉터(20) 위에 지지된 웨이퍼(W)와 대략 평행한 방향으로 소스가스를 분사하여, 웨이퍼(W) 상에 단결정막을 증착시킨다.
또한, 공정 챔버(1)에는 캐리어 가스를 분사하기 위한 캐리어가스 분사유닛(40)이 위치될 수 있다. 캐리어 가스는 소스가스의 원활한 이송을 돕기 위해 소스가스와 함께 분사되는 것으로, 질소(N2), 아르곤(Ar) 또는 수소(H2) 등이 될 수 있다.
공정 챔버(1)의 반대쪽 측면에는 웨이퍼(W) 상에 증착되지 않은 소스가스를 배출하기 위한 배기장치(50)가 설치된다.
에피택셜 성장 중에는 고온 처리가 필요한데, 이는 에피택셜 성장 처리 중에 웨이퍼(W) 내에 도핑된 도펀트가 웨이퍼(W)의 배면으로부터 공정 챔버(1) 내로 방출되어 웨이퍼(W) 상의 단결정막에 도핑되는 오토도핑(auto-doping) 현상을 발생하게 한다. 오토도핑은 에피택셜 웨이퍼의 저항률을 불균일하게 하여 웨이퍼(W)의 품질을 저해하는 요인이 된다.
또한, 에피택셜 성장 중에 소스가스가 웨이퍼(W)의 배면으로 유입되어 웨이퍼의 배면(W)에 다결정 실리콘을 생성하는 배면 할로우(backside halo)도 문제가 된다.
또한, 웨이퍼(W)의 배면이 서셉터(20)에 접촉됨으로써, 웨이퍼(W) 배면의 손상 및 할로우 마크(halo mark) 등이 발생된다.
종래에 이러한 오토도핑, 배면 할로우 등을 방지하기 위해 폴리쉬드 웨이퍼의 배면에 산화막을 성장시키기도 하는데, 이는 공정을 복잡하게 하는 원인이 된다.
도 2는 종래의 에피택셜 공정에 의해 단결정막이 증착된 에피택셜 웨이퍼를 도시하는 도면이다.
에피택셜 웨이퍼(W)는 기판(또는 폴리쉬드 웨이퍼)(61)의 표면에 실리콘 단결정막(62)을 증착하여 이루어진다. 이러한 에피택셜 웨이퍼(W)는 기판(61)의 한쪽 면에만 단결정막(62)을 증착하므로, 기판(61)과 단결정막(62)에 포함되는 불순물의 농도 차이에 의한 결정 격자의 차이로 인해 제조 중에 또는 제조 후에 휨이 발생하기 쉬운 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기 사정을 감안하여 발명한 것으로, 에피택셜 공정 중에 웨이퍼에 발생되는 오토도핑, 배면 할로우, 휨을 방지할 수 있는 화학 기상 증착 장치용 서셉터, 에피택셜 웨이퍼 및 에피택셜 웨이퍼의 제조방법을 제공하고자 함에 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 의하면, 화학 기상 증착 장치용 서셉터는, 웨이퍼를 지지하는 지지부를 갖고 가운데가 개방된 상부 플레이트; 상기 상부 플레이트의 하부에 이격되어 위치되는 하부 플레이트; 상기 상부 플레이트와 상기 하부 플레이트 사이에 위치되어 상기 상부 플레이트와 상기 하부 플레이트 사이의 이격 거리를 조절하는 간격조절부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 상부 플레이트는 링 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 간격조절부는 상기 상부 플레이트 및 상기 하부 플레이트 중 어느 하나에 나사식으로 결합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 상부 플레이트와 상기 하부 플레이트 사이의 이격 거리는 나선 운동에 의해 조절되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 간격조절부의 일단부는 상기 상부 플레이트 및 상기 하부 플레이트 중 어느 하나에 회전 가능하게 지지되고, 상기 간격조절부의 타단부는 수나사로 형성되어, 상기 상부 플레이트 및 상기 하부 플레이트 중 다른 하나에 형성된 암나사와 결합되는 것을 특징으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 의하면, 화학 기상 증착 장치용 서셉터는, 하부 플레이트; 상기 하부 플레이트에 위치되고, 웨이퍼를 상기 하부 플레이트로부터 이격되게 지지하는 복수의 지지부; 를 포함하고, 상기 하부 플레이트와 상기 웨이퍼 사이의 이격 거리는 상기 지지부의 승강에 의해 조절 가능한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 지지부는 나사식으로 상기 하부 플레이트에 결합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 하부 플레이트와 상기 웨이퍼 사이의 이격 거리는 나선 운동에 의해 조절되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 지지부는 수나사를 갖고, 상기 수나사는 상기 하부 플레이트에 형성된 암나사와 결합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 지지부가 고정되는 지지부 구동축; 상기 지지부 구동축을 승강시키기 위한 승강 구동부; 를 더 포함하고, 상기 지지부는 상기 지지부 구동축의 승강에 의해 승강되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 지지부는 상기 하부 플레이트를 관통하도록 위치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 지지부는 상기 하부 플레이트 상에 이격되어 3개가 구비되는 것을 특징으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 의하면, 화학 기상 증착 장치용 서셉터는, 하부 플레이트; 상기 하부 플레이트 상에 위치되고, 웨이퍼를 상기 하부 플레이트로부터 이격되게 지지하는 복수의 지지부; 를 포함하고, 상기 지지부는 상기 하부 플레이트의 외주를 따라 이격되어 복수 개가 배치되는 것을 특징으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 의하면, 에피택셜 웨이퍼의 제작방법은, 공정챔버 내의 서셉터에 웨이퍼를 안착시키는 단계; 상기 웨이퍼의 상면 및 하면으로 소스가스를 공급하는 단계; 상기 소스가스에 의해 상기 웨이퍼의 상면 및 하면에 단결정막을 증착시키는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 웨이퍼는 상기 서셉터의 하부 플레이트로부터 이격되게 지지되고, 상기 하부 플레이트와 상기 웨이퍼 사이의 공간으로 소스가스가 공급되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 하부 플레이트와 상기 웨이퍼 사이의 이격 거리를 조절하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 의하면, 에피택셜 웨이퍼는 웨이퍼의 상면 및 하면에 단결정 실리콘막이 증착된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 웨이퍼의 하면에 증착된 단결정 실리콘막의 두께는 10Å 이상인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 에피택셜 공정 중에 웨이퍼에 발생되는 오토도핑, 배면 할로우, 휨을 방지할 수 있는 화학 기상 증착 장치용 서셉터, 에피택셜 웨이퍼 및 에피택셜 웨이퍼의 제조방법을 제공할 수 있다.
도 1은 종래의 에피택셜 공정이 이루어지는 공정 챔버 내부를 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 2는 종래의 에피택셜 공정에 의해 단결정막이 증착된 에피택셜 웨이퍼를 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 에피택셜 웨이퍼를 제조하기 위한 화학 기상 증착 장치의 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 공정 챔버 내부를 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 5는 도 4의 실시예의 서셉터의 구성을 도시하는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 서셉터의 구성을 도시하는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 서셉터의 구성을 도시하는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 에피택셜 웨이퍼의 제작방법을 설명하는 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 제작방법에 의해 제작된 에피택셜 웨이퍼를 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 에피택셜 웨이퍼를 제조하기 위한 화학 기상 증착 장치의 개략적인 단면도이다.
에피택셜 웨이퍼는 폴리시드 웨이퍼(polished wafer) 표면에 또 다른 단결정막(또는 단결정 실리콘막)을 성장시킨 웨이퍼를 말한다. 에피택셜 웨이퍼는 기존의 실리콘 웨이퍼보다 표면 결함이 적고, 불순물의 농도나 종류의 제어가 가능한 특성을 갖는 웨이퍼이다. 이러한 단결정막은 순도가 높고 결정 특성이 우수하여 고집적화되고 있는 반도체 장치의 수율 및 소자 특성 향상에 유리한 장점을 갖는다.
한편, 폴리시드 웨이퍼는, 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 세정 공정(cleaning) 등을 거쳐 제조된다.
실시예에 따른 화학 기상 증착 장치(100)는 이송 챔버(110), 로드락 챔버(120, 130), 공정 챔버(140), 가스분사유닛(150) 등을 갖는다.
이송 챔버(110)의 내부에는 수용부(111)가 형성되어 있으며, 이 수용부(111)에는 이송아암(112)이 설치된다. 이송아암(112)은 이송챔버(110), 로드락 챔버(120, 130), 공정 챔버(140) 사이에서 웨이퍼(W)를 이송한다.
로드락 챔버(120, 130)는 이송챔버(110)의 일측에 2개 구비될 수 있다. 일반적으로 로드락 챔버(120, 130)는 단결정막 증착이 이루어지는 공정 챔버(140)에 연결되어, 웨이퍼(W)의 대기장소로 활용된다.
이 중 하나의 로드락 챔버(120)에는 단결정막이 증착되기 전의 웨이퍼(W)가 저장되며, 다른 하나의 로드락 챔버(130)에는 단결정막이 증착된 웨이퍼(W)가 저장될 수 있다. 각 로드락 챔버(120, 130)는 게이트(G)를 통해 이송챔버(110)와 연결된다.
로드락 챔버(120)에 저장된 웨이퍼(W)는 이송아암(112)에 의해 공정 챔버(140)로 이송된다. 공정 챔버(140)에서는 서셉터에 안착된 웨이퍼(W)에 소스가스에 의한 단결정막 증착공정이 진행된다. 웨이퍼(W) 상에 단결정막을 증착시키는 소스가스는 사염화규소(SiCl4), 삼염화실란(SiHCl3, Trichlorosilane, TCS), 이염화실란(SiH2Cl2, Dichlorosilane) 또는 실란(SiH4) 등과 같이 실리콘(Si)이 함유된 다양한 소스가스들 중 어느 하나일 수 있다. 또한, 소스가스는 원활한 이송을 위해 비활성가스인 질소(N2), 아르곤(Ar) 또는 수소(H2)와 같은 캐리어가스에 의해 이송된다.
공정 챔버(140)는 이송 챔버(110)의 측면에 결합되며, 게이트(G)를 통해 이송 챔버(110)와 연결된다. 공정 챔버(140)는 그 내부에 웨이퍼(W)가 배치되는 수용부(141)를 갖는다.
공정 챔버(140)의 일측면에는 웨이퍼(W) 상으로 소스가스를 분사하는 가스분사유닛(150)이 위치하고, 반대쪽 측면에는 소스가스가 배출되는 배기장치(143)가 설치되어 있다. 가스분사유닛(150)에는 소스가스를 분사하기 위한 인젝터(152)가 구비된다.
공정 챔버(140)에서 단결정막이 증착된 웨이퍼(W)는 이송아암(112)에 의해 로드락 챔버(130)로 이송되어 냉각된다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 공정 챔버 내부를 도시하는 개략적인 단면도이다. 도 5는 도 4의 실시예의 서셉터의 구성을 도시하는 단면도이다.
공정 챔버(140)에서는 소스가스에 의해 웨이퍼(W) 상에 단결정막을 증착하기 위한 공정이 진행된다. 공정 챔버(140)는 통상 석영으로 제작된다.
공정 챔버(140) 내부에는 지지대(170)가 배치되고, 지지대(170) 위에는 서셉터(180)가 위치된다. 서셉터(180)는 웨이퍼(W)에 대한 단결정막 증착 공정이 이루어지는 동안에 웨이퍼(W)를 지지한다. 서셉터(180)의 하부에 배치된 지지대(170)는 서셉터(180)를 회전가능하게 지지할 수 있다.
도 5를 참조하면, 서셉터(180)는 상부 플레이트(181), 하부 플레이트(182), 간격조절부(183)를 포함할 수 있다.
상부 플레이트(181)는 가운데가 개방되도록 형성되어 웨이퍼(100)를 지지한다. 상부 플레이트(181)를 예를 들어, 링 형상을 가질 수 있다. 상부 플레이트(181)는 링 형상의 내측으로 웨이퍼(W)를 지지하는 지지부(181a)를 구비할 수 있다. 지지부(181a)는 웨이퍼(100)의 하면과 접촉되는 면적을 최소화하도록 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 지지부(181a)는 링 형상의 내측을 따라 이격되어 예를 들어, 3개소에 형성될 수 있다. 지지부(181a)는 여러가지 형상을 가질 수 있고, 지지부(181a)의 형상은 본 발명을 제한하지 않는다.
하부 플레이트(182)는 상부 플레이트(181)의 하부에 이격되어 위치한다.
간격조절부(183)는 상부 플레이트(181)와 하부 플레이트(182) 사이에 위치된다. 간격조절부(183)는 상부 플레이트(181)와 하부 플레이트(182) 사이를 이격시키면서 상부 플레이트(181)와 하부 플레이트(182) 사이의 이격 거리를 조절하는 역할을 한다.
간격조절부(183)의 상단부는 상부 플레이트(181)에 회전 가능하게 지지될 수 있다. 이를 위해, 상부 플레이트(181)에는 홈이 형성되고, 홈에는 간격조절부(183)를 지지하는 베어링(B)이 위치될 수 있다.
간격조절부(183)의 하단부에는 수나사(183a)가 형성되고, 하부 플레이트(182)에는 상기 간격조절부(183)의 수나사(183a)와 나사 결합되는 암나사(182a)가 형성될 수 있다. 간격조절부(183)를 회전시켜, 수나사(183a)가 암나사(182a)를 따라 나선 운동함으로써, 상부 플레이트(181)와 하부 플레이트(182) 사이의 이격 거리를 조절할 수 있다.
이와 달리, 간격조절부(183)의 하단부가 베어링 등에 의해 하부 플레이트(182)에 회전 가능하게 지지되고, 간격조절부(183)의 상단부에는 수나사가 형성되어 상부 플레이트(181)에 형성된 암나사와 결합될 수도 있다.
간격조절부(183)는 가늘고 긴 형상을 가질 수 있다. 간격조절부(183)는 상부 플레이트(181)와 하부 플레이트(182) 사이에 적절한 개수로 형성된다. 예를 들어, 간격조절부(183)는 상부 플레이트(181)와 하부 플레이트(182) 사이에 3개가 이격되어 구비될 수 있다.
다시 도 4를 참조하면, 공정 챔버(140)에는 소스가스를 분사하기 위한 가스분사유닛(150)이 위치된다. 가스분사유닛(150)은 서셉터(180) 위에 지지된 웨이퍼(W)와 대략 평행한 방향으로 소스가스를 분사하여, 웨이퍼(W)의 상면에 단결정막을 증착시킨다. 이때, 서셉터(180)의 상부 플레이트(181)와 하부 플레이트(182) 사이는 이격되어 있어, 이격된 공간을 통해 웨이퍼(W)의 하면으로도 소스가스가 유동될 수 있다.
가스분사유닛(150)은 웨이퍼(W)의 하면으로도 소스가스가 유동될 수 있도록 공정 챔버(140) 내에서 적절하게 위치된다.
또한, 공정 챔버(140)에는 캐리어 가스를 분사하기 위한 캐리어가스 분사유닛(160)이 위치될 수 있다. 캐리어 가스는 소스가스의 원활한 이송을 돕기 위해 소스가스와 함께 분사되는 것으로, 질소(N2), 아르곤(Ar) 또는 수소(H2) 등이 될 수 있다.
공정 챔버(140)의 반대쪽 측면에는 웨이퍼(W) 상에 증착되지 않은 소스가스를 배출하기 위한 배기장치(143)가 설치된다.
본 실시예에서, 서셉터(180)는 상부 플레이트(181)와 하부 플레이트(182)로 구성되고, 상기 상부 플레이트(181)와 하부 플레이트(182)는 공간을 형성하도록 서로 이격되므로, 웨이퍼(W)의 하면으로도 소스가스가 유동될 수 있다. 웨이퍼(W)의 하면으로 유동되는 소스가스는 웨이퍼(100)의 하면에도 단결정막을 증착시키게 된다.
에피택셜 공정 중에, 웨이퍼(W) 내에 도핑된 도펀트가 웨이퍼(W)의 하면에서 공정 챔버(140) 내로 방출된다 해도, 이러한 도펀트는 웨이퍼(W)의 하면으로 유동되는 소스가스에 의해 공정 챔버(140) 내로 방출되지 않고 소스가스와 함께 배기될 수 있다. 따라서, 웨이퍼(W) 내의 도펀트가 방출되어 웨이퍼(W) 상면의 단결정막에 도핑되는 오토도핑(auto-doping) 현상을 방지할 수 있다.
또한, 웨이퍼(W)의 하면으로 유동되는 소스가스는 웨이퍼(100)의 하면에 균일한 두께로 단결정막을 증착시킬 수 있어, 종래에 소스가스가 웨이퍼(W)의 하면으로 유입되어 웨이퍼의 하면(W)에 다결정 실리콘을 생성하는 배면 할로우(backside halo)도 방지할 수 있다.
또한, 웨이퍼(W)의 하면은 상부 플레이트(181)의 지지부(181a)에 최대한 작은 면적으로 접촉되므로, 종래에 웨이퍼(W)의 하면이 서셉터에 접촉되어 발생되던 웨이퍼(W)의 손상도 방지된다.
또한, 본 실시예에서는 웨이퍼(W)의 상면 및 하면에 단결정막이 증착된다. 따라서, 종래에 웨이퍼의 상면에만 단결정막이 증착되어, 웨이퍼와 웨이퍼 상에 증착되는 단결정막 간의 결정 격자의 차이로 인해 에피택셜 웨이퍼의 제조 중에 또는 제조 후에 휨이 발생되는 문제도 방지할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 서셉터의 구성을 도시하는 단면도이다.
본 실시예의 서셉터(280)는 하부 플레이트(281)와, 상기 하부 플레이트(281)에 위치되는 지지부(282)를 포함한다.
지지부(282)는 웨이퍼(W)를 하부 플레이트(281)로부터 이격되게 지지한다. 지지부(282)는 가늘고 긴 형상을 가질 수 있다. 지지부(282)는 하부 플레이트(281)의 외주를 따라 예를 들어, 3개가 이격되어 배치될 수 있다.
지지부(282)는 상하로 승강되어 하부 플레이트(281)와 상기 지지부(282) 상에 지지되는 웨이퍼(W) 사이의 이격 거리를 조절할 수 있다. 이를 위해, 지지부(282)에는 수나사(282a)가 형성되고, 하부 플레이트(281)에는 내측으로 암나사(281a)가 형성되어, 지지부(282)가 하부 플레이트(281)에 나사식으로 결합될 수 있다. 하부 플레이트(281)와 웨이퍼(W) 사이의 이격 거리는 지지부(282)를 회전시켜, 지지부(282)의 수나사(282a)가 하부 플레이트(281)의 암나사(281a)를 따라 승강되도록 하여 조절할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 서셉터의 구성을 도시하는 단면도이다.
본 실시예의 서셉터(380)는 하부 플레이트(381), 지지부(382), 지지부 구동축(383), 승강 구동부(384)를 포함한다.
지지부(382)는 웨이퍼(W)를 하부 플레이트(381)로부터 이격되게 지지한다. 지지부(382)는 가늘고 긴 형상을 가질 수 있다. 지지부(382)는 하부 플레이트(381)의 외주를 따라 예를 들어, 3개가 이격되어 배치될 수 있다.
지지부(382)는 상하로 승강되어 하부 플레이트(381)와 상기 지지부(382) 상에 지지되는 웨이퍼(W) 사이의 이격 거리를 조절할 수 있다. 이를 위해, 지지부(382)는 하부 플레이트(381) 내부에 관통되게 설치되어 승강될 수 있다.
지지부(382)는 지지부 구동축(383)에 고정될 수 있다. 지지부 구동축(383)은 승강 구동부(384)와 동력 연결되어, 승강 구동부(384)로부터 동력을 전달받을 수 있다.
승강 구동부(384)는 구동아암(385)과, 구동장치(386)를 포함할 수 있다. 구동아암(385)은 구동장치(386)와 연결되어 수직으로 승강되면서, 구동장치(386)의 구동력을 지지부 구동축(383)에 전달하는 역할을 한다. 구동장치(386)로는 유압모터, 공압모터, 실린더 등이 사용될 수 있다.
승강 구동부(384)로부터 전달되는 동력은 지지부 구동축(383)에 전달되어, 지지부 구동축(383)에 고정된 지지부(382)를 승강시키게 된다.
이하에서는, 도 4 및 도 8을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 에피택셜 웨이퍼의 제작방법을 설명하기로 한다. 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 에피택셜 웨이퍼의 제작방법을 설명하는 흐름도이다.
먼저, 공정 챔버(140) 내의 서셉터(180) 위에 웨이퍼(W)를 안착시킨다(S10).
다음으로, 가스분사유닛(150)에 의해 웨이퍼(W)의 상면 및 하면으로 소스가스를 공급한다(S20). 이러한 소스가스는 사염화규소(SiCl4), 삼염화실란(SiHCl3, Trichlorosilane, TCS), 이염화실란(SiH2Cl2, Dichlorosilane) 또는 실란(SiH4) 등과 같이 실리콘(Si)이 함유된 다양한 소스가스들 중 어느 하나일 수 있다. 이때, 소스가스의 원활한 이송을 돕기 위해 캐리어가스 분사유닛(160)에 의해 소스가스와 함께 질소(N2), 아르곤(Ar) 또는 수소(H2) 등의 캐리어가스가 분사될 수 있다.
소스가스가 공급될 때, 웨이퍼(W)는 서셉터(180)의 하부 플레이트(182)로부터 이격된 상태로 지지된다. 가스분사유닛(150)에 의해 하부 플레이트(182)와 웨이퍼(W) 사이의 공간으로도 소스가스가 공급됨으로써, 웨이퍼(W)의 하면에도 단결정막이 증착될 수 있다. 웨이퍼(W)의 하면으로 유동되는 소스가스에 의해 웨이퍼(W) 내의 도펀트가 방출되어 웨이퍼(W) 상면의 단결정막에 도핑되는 오토도핑 현상이 방지된다. 또한, 이러한 소스가스에 의해 웨이퍼(W)의 하면에 배면 할로우가 생기는 것도 방지할 수 있다.
에피택셜 공정 전에 또는 공정 중에, 웨이퍼(W)의 하면에 증착되는 단결정막의 두께를 조절할 수 있도록 하부 플레이트(182)와 웨이퍼(W) 사이의 이격 거리는 조절될 수 있다.
이러한 과정에 의해, 웨이퍼(W)의 상면 및 하면에는 단결정막이 증착된다(S30). 도 9는 본 발명의 제작방법에 의해 제작된 에피택셜 웨이퍼를 도시하는 단면도이다.
이러한 에피택셜 웨이퍼(400)는 에피택셜 공정에 의해 웨이퍼(W)의 상면 및 하면에 단결정막(또는 실리콘 단결정막)이 증착된다. 웨이퍼(W)의 하면에 증착되는 단결정막(S2)은 상면에 증착되는 단결정막(S1)보다 얇을 수 있다. 웨이퍼(W)의 하면에 증착되는 단결정막(S2)은 10Å 이상의 두께를 가질 수 있다.
본 실시예의 에피택셜 웨이퍼(400)는 웨이퍼(W)의 상면 및 하면에 단결정막이 증착되므로, 종래에 웨이퍼와 웨이퍼 상에 증착되는 단결정막 간의 결정 격자의 차이로 인해 에피택셜 웨이퍼의 제조 중에 또는 제조 후에 휨이 발생되는 문제를 방지할 수 있다.
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.
100 : 화학 기상 증착 장치 110 : 이송 챔버
120, 130 : 로드락 챔버 140 : 공정 챔버
141 : 수용부 143 : 배기장치
150 : 가스분사유닛 152 : 인젝터
160 : 캐리어가스 분사유닛 170 : 지지대
180 : 서셉터 181 : 상부 플레이트
181a : 지지부 182 : 하부 플레이트
182a : 암나사 183 : 간격조절부
183a: 수나사 281 : 하부 플레이트
282 : 지지부 381 : 하부 플레이트
382 : 지지부 383 : 지지부 구동축
384 : 승강 구동부
W : 웨이퍼 G : 게이트
B : 베어링

Claims (18)

  1. 화학 기상 증착 장치용 서셉터에 있어서,
    웨이퍼를 지지하는 지지부를 갖고 가운데가 개방된 상부 플레이트;
    상기 상부 플레이트의 하부에 이격되어 위치되는 하부 플레이트;
    상기 상부 플레이트와 상기 하부 플레이트 사이에 위치되어 상기 상부 플레이트와 상기 하부 플레이트 사이의 이격 거리를 조절하는 간격조절부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치용 서셉터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상부 플레이트는 링 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치용 서셉터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 간격조절부는 상기 상부 플레이트 및 상기 하부 플레이트 중 어느 하나에 나사식으로 결합되는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치용 서셉터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 상부 플레이트와 상기 하부 플레이트 사이의 이격 거리는 나선 운동에 의해 조절되는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치용 서셉터.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 간격조절부의 일단부는 상기 상부 플레이트 및 상기 하부 플레이트 중 어느 하나에 회전 가능하게 지지되고, 상기 간격조절부의 타단부는 수나사로 형성되어, 상기 상부 플레이트 및 상기 하부 플레이트 중 다른 하나에 형성된 암나사와 결합되는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치용 서셉터.
  6. 화학 기상 증착 장치용 서셉터에 있어서,
    하부 플레이트;
    상기 하부 플레이트에 위치되고, 웨이퍼를 상기 하부 플레이트로부터 이격되게 지지하는 복수의 지지부;
    를 포함하고,
    상기 하부 플레이트와 상기 웨이퍼 사이의 이격 거리는 상기 지지부의 승강에 의해 조절 가능한 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치용 서셉터.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 지지부는 나사식으로 상기 하부 플레이트에 결합되는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치용 서셉터.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 하부 플레이트와 상기 웨이퍼 사이의 이격 거리는 나선 운동에 의해 조절되는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치용 서셉터.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 지지부는 수나사를 갖고, 상기 수나사는 상기 하부 플레이트에 형성된 암나사와 결합되는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치용 서셉터.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 지지부가 고정되는 지지부 구동축;
    상기 지지부 구동축을 승강시키기 위한 승강 구동부;
    를 더 포함하고,
    상기 지지부는 상기 지지부 구동축의 승강에 의해 승강되는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치용 서셉터.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 지지부는 상기 하부 플레이트를 관통하도록 위치되는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치용 서셉터.
  12. 제6항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지부는 상기 하부 플레이트 상에 이격되어 3개가 구비되는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치용 서셉터.
  13. 화학 기상 증착 장치용 서셉터에 있어서,
    하부 플레이트;
    상기 하부 플레이트 상에 위치되고, 웨이퍼를 상기 하부 플레이트로부터 이격되게 지지하는 복수의 지지부;
    를 포함하고,
    상기 지지부는 상기 하부 플레이트의 외주를 따라 이격되어 복수 개가 배치되는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치용 서셉터.
  14. 에피택셜 웨이퍼의 제작방법에 있어서,
    공정챔버 내의 서셉터에 웨이퍼를 안착시키는 단계;
    상기 웨이퍼의 상면 및 하면으로 소스가스를 공급하는 단계;
    상기 소스가스에 의해 상기 웨이퍼의 상면 및 하면에 단결정막을 증착시키는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 에피택셜 웨이퍼의 제작방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 웨이퍼는 상기 서셉터의 하부 플레이트로부터 이격되게 지지되고,
    상기 하부 플레이트와 상기 웨이퍼 사이의 공간으로 소스가스가 공급되는 것을 특징으로 하는 에피택셜 웨이퍼의 제작방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 하부 플레이트와 상기 웨이퍼 사이의 이격 거리를 조절하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에피택셜 웨이퍼의 제작방법.
  17. 웨이퍼의 상면 및 하면에 단결정 실리콘막이 증착된 것을 특징으로 하는 에피택셜 웨이퍼.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 웨이퍼의 하면에 증착된 단결정 실리콘막의 두께는 10Å 이상인 것을 특징으로 하는 에피택셜 웨이퍼.
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