KR20120092984A - 기상 증착 테스트용 서셉터 및 이를 포함하는 기상 증착 장치 - Google Patents

기상 증착 테스트용 서셉터 및 이를 포함하는 기상 증착 장치 Download PDF

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Abstract

더미 웨이퍼를 사용하지 않음으로써 반도체 소자의 개발 단계에서 성막 테스트에 소요되는 비용을 절감할 수 있는 기상 증착 테스트용 서셉터 및 이를 포함하는 기상 증착 장치가 개시된다.
상기 기상 증착 테스트용 서셉터는, 원기둥 형상의 본체부와, 상기 본체부의 일면에 형성되며, 반도체 성막을 위한 웨이퍼를 안착하기 위한 제1 깊이를 갖는 제1 홈부 및 상기 제1 홈부와 동일면에 형성되며, 상기 제1 깊이와 상기 웨이퍼의 두께의 차에 해당하는 제2 깊이를 갖는 제2 홈부를 포함할 수 있다.

Description

기상 증착 테스트용 서셉터 및 이를 포함하는 기상 증착 장치{SUSCEPTER FOR VAPOR DEPOSITION TEST AND VAPOR DEPOSIOTION APPARATUS COMPRISING THE SAME}
본 발명은 기상 증착 분야에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 개발 단계에서 테스트를 위해 웨이퍼 상에 기상 증착법을 이용하여 성막공정을 수행할 때 사용할 수 있는 기상 증착 테스트용 서셉터 및 이를 포함하는 기상 증착 장치에 관한 것이다.
현재, 기상 증착 기법은 산업계의 여러 분야에서 이용되고 있다. 이러한 기상 증착법은, 웨이퍼 상에 성장시킨 박막의 두께, 조성 및 도핑 농도 등의 균일화가 필수적으로 요구된다.
특히, 고효율의 발광 다이오드(LED)가 사용되는 분야가 증가함에 따라 품질이나 성능의 저하없이 대량 생산에 적합한 기상 증착 기법이 LED 제조 공정에 요구 되고 있다.
일반적으로, 기상 증착 기법은, 반응 챔버 내의 서셉터(susceptor) 상에 웨이퍼를 안착하고, 반응 가스를 반응 챔버 내로 공급하여 웨이퍼의 표면에 박막을 형성하는 과정을 수행하게 된다. 이러한 기상 증착 기법을 이용하여 균일한 두께, 조성 및 도핑 농도를 갖는 박막을 형성하기 위해서는 반응 챔버 내에 유입되는 반응 가스를 웨이퍼 상의 각 부분으로 균일하게 분사시키는 것이 중요하다.
따라서, LED 등의 제품 양산을 위해 기상 증착 기법을 적용하기 이전 개발단계에서는, 소량의 테스트용 웨이퍼를 서셉터에 안착시킨 후 반응 챔버에 반응 가스를 유입시켜 성막 과정 및 결과를 테스트하는 과정이 반드시 필요하다.
종래에, 테스트용의 성막을 위해 기상 증착 과정을 적용하는 경우, 서셉터에 테스트용 웨이퍼를 안착하고 반응 가스를 반응 챔버 내로 공급하여 테스트용 웨이퍼 상에 박막을 증착하였다.
한편, 서셉터에는 웨이퍼를 안착하기 위한 홈인 포켓이 형성되는데, 하나의 서셉터에는 복수의 웨이퍼를 안착하기 위해 복수의 웨이퍼 안착용 포켓이 형성된다. 전술한 종래의 테스트용 기상 증착 과정에서는 서셉터의 일부 포켓에만 성막을 위한 테스트용 웨이퍼를 안착시켜 성막 공정을 테스트하게 된다.
테스트용 웨이퍼가 안착되지 않는 포켓을 비워 두는 경우 비어있는 포켓에 의해 반응 가스의 흐름이 변경되어 실제 양산용 성막 과정과 조건이 달라질 수 있으므로, 테스트용 웨이퍼가 안착되지 않는 나머지 포켓에는 성막이 이루어지지 않는 더미 웨이퍼를 배치하였다.
이러한 종래의 성막 테스트 기법은, 많은 수의 더미 웨이퍼를 필요로 한다. 예를 들어, 하나의 서셉터는 많게는 50여 개의 웨이퍼 안착용 포켓을 구비할 수 있으므로, 일부의 포켓에만 테스트용 성막을 수행하는 경우 40 내지 50 개 가량의 더미 웨이퍼가 사용되어야 한다. 또한, 양산에 들어가기 전 개발 과정에서는 많은 회수의 테스트가 요구되므로 소요되는 더미 웨이퍼의 수량은 더욱 증가하게 된다.
즉, 개발 과정에서 성막 테스트를 위해 많은 수의 더미 웨이퍼가 필수적으로 사용됨에 따라 개발 비용이 증가하게 되고, 이는 양산되는 제품의 제품 단가를 증가시키게 되는 문제를 발생시키게 된다.
따라서, 당 기술 분야에서는 더미 웨이퍼의 수를 감소시킴으로써 개발 비용을 절감할 수 있는 성막 테스트 테스트 기술이 요구되고 있다.
본 발명은, 더미 웨이퍼를 사용하지 않음으로써 반도체 소자의 개발 단계에서 성막 테스트에 소요되는 비용을 절감할 수 있는 기상 증착 테스트용 서셉터 및 이를 포함하는 기상 증착 장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은,
원기둥 형상의 본체부;
상기 본체부의 일면에 형성되며, 반도체 성막을 위한 웨이퍼를 안착하기 위한 제1 깊이를 갖는 제1 홈부;
상기 제1 홈부와 동일면에 형성되며, 상기 제1 깊이와 상기 웨이퍼의 두께의 차에 해당하는 제2 깊이를 갖는 제2 홈부
를 포함하는 기상 증착 테스트용 서셉터를 제공한다.
본 발명의 일실시형태에서, 상기 제1 홈부 및 상기 제2 홈부는 실질적으로 동일한 형상의 평면을 가질 수 있다.
본 발명의 일실시형태에서, 상기 제1 홈부 및 상기 제2 홈부는 동일 원주상에 형성될 수 있다.
본 발명의 일실시형태에서, 상기 본체부는 그라파이트로 이루어지며, 상기 본체부, 상기 제1 홈부 및 상기 제2 홈부의 노출면은 그 표면이 SiC 박막으로 코팅될 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 다른 수단으로서 본 발명은,
밀폐 가능한 내부 공간을 갖는 반응 챔버;
상기 반응 챔버의 내부 공간으로 반응 가스를 공급하는 가스 공급부;
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 기상 증착 테스트용 서셉터; 및
상기 서셉터의 하부에 배치되어 서셉터를 가열하는 히터
를 포함하는 기상 증착 장치를 제공한다.
본 발명에 따르면, 반도체 소자의 개발 단계에서 테스트를 위한 기상 증착 공정을 실시하는 경우에 더미 웨이퍼를 사용하지 않고서도 동일한 가스 흐름의 조건을 구현할 수 있다. 이를 통해, 더미 웨이퍼에 소요되는 비용을 절감함으로써 반도체 소자 제조 단가를 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시형태에 따른 서셉터의 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 일실시형태에 따른 서셉터를 L-L'라인으로 절개한 단면을 도시한 측단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시형태에 따른 기상 증착 장치를 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시형태를 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에 도시된 구성요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다는 점을 유념해야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시형태에 따른 서셉터의 평면도이며, 도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 일실시형태에 따른 서셉터를 L-L'라인으로 절개한 단면을 도시한 측단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시형태에 따른 서셉터(10)는, 본체부(11)와, 본체부(11)의 일면에 형성된 제1 홈부(12) 및 제2 홈부(13a 내지 13e)를 포함할 수 있다.
상기 본체부(11)는 원형의 상하면을 갖는 원기둥(또는 원반)의 형태를 갖는다.
상기 본체부(11)는 기상 증착 장치 내에서 그 하부에 배치되는 히터로부터 제공되는 열을 균일하게 전도하기 위해 열 전도율이 우수한 재질인 그라파이트로 제작될 수 있다. 또한, 상기 본체부(11)는 그 표면이 SiC 박막으로 코팅될 수 있다.
예를 들어, 상기 본체부(11)는 상면과 하면 사이의 거리, 즉 높이(두께)가 대략 1.6 ㎜일 수 있으며, 코팅되는 SiC 박막은 대략 60 내지 110 ㎛일 수 있다.
상기 본체부(11)의 일면에는 제1 홈부(12)와 제2 홈부(13a 내지 13e)가 형성된다.
상기 제1 홈부(12)는 실제 반도체 박막을 성장시키기 위한 웨이퍼(14)가 안착되는 포켓이다. 상기 제1 홈부(12)의 깊이(d1)는 안착되는 웨이퍼(14)의 두께(t)보다 깊게 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 홈부(12)의 깊이(d1)는 대략 0.5 내지 0.65 ㎜로 형성될 수 있다.
상기 제2 홈부(13a 내지 13e)는 상기 제1 홈부(12)보다 얕은 깊이(d2)로 형성될 수 있다. 상기 제2 홈부(13a 내지 13e)의 깊이(d2)는 상기 제1 홈부(12)의 깊이(d1)와 상기 제1 홈부(12)에 안착되는 웨이퍼(14)의 두께(t)의 차에 해당하는 깊이를 가질 수 있다.
또한, 상기 제1 홈부(12)와 제2 홈부(13a 내지 13e)는 실질적으로 동일한 평면 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제1 홈부(12)에 웨이퍼가 안착되는 점을 감안할 때, 상기 제2 홈부(13a 내지 13e) 역시 제1 홈부(12)에 안착되는 웨이퍼(14)의 평면 형상에 대응되는 평면 형상을 가질 수 있다.
더하여, 상기 제2 홈부(13a 내지 13e)는 상기 제1 홈부(12)와 동일 원주상에 형성될 수 있다. 즉, 상기 제2 홈부(13a 내지 13e)는, 웨이퍼를 안착할 수 있는 복수의 포켓을 갖는 양산용 서셉터의 일부 포켓의 깊이를 얕게 제작한 것으로 이해될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일실시형태에 따른 기상 증착 테스트용 서셉터에 따르면, 테스트용 성막이 이루어지는 웨이퍼를 안착하기 위한 포켓(제1 홈부)을 제외한 나머지 포켓에 대응되는 위치에, 웨이퍼를 안착한 것과 실질적으로 동일한 깊이의 홈을 형성함으로써, 별도의 더미 웨이퍼를 사용하지 않고서도 양산 시와 같은 조건의 테스트가 가능하다.
웨이퍼의 사이즈는 규격화되어 있고, 고가의 기상 증착 장치에 사용될 수 있는 서셉터의 형태 역시 변경되기 어려우므로, 이러한 기상 증착 테스트용 서셉터를 사용하여 개발 과정의 테스트를 수행하는 것이 소모품에 해당하는 더미 웨이퍼를 이용하여 테스트하는 것에 비해 비용적인 측면에서 큰 이점이 있다.
한편, 본 발명은 전술한 기상 증착 테스트용 서셉터를 포함하는 기상 증착 장치를 제공한다.
도 3은 본 발명의 일실시형태에 따른 기상 증착 장치를 도시한 도면이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일실시형태에 따른 기상 증착 장치는, 밀폐 가능한 내부 공간을 갖는 반응 챔버(20)와, 상기 반응 챔버(20)의 내부 공간으로 반응 가스를 공급하는 가스 공급부(21)와, 전술한 본 발명의 일실시형태에 따른 기상 증착 테스트용 서셉터(10) 및 상기 서셉터(10)의 하부에 배치되어 서셉터를 가열하는 히터(22)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 반응 챔버(20)는 내부가 고온 고압을 유지하도록 밀폐 구조로 형성되며, 그 내부 벽체는 스테인레스 등으로 이루어질 수 있다.
상기 가스 공급부(21)는 성장시키는 박막의 원료 가스와 캐리어 가스를 반응 챔버(20)의 내부로 제공한다. 예를 들어, 상기 가스 공급부(21)는 트리메틸 인듐(TMIn), 트리메틸알루미늄(TMAl), 트리메틸갈륨(TMGa), 암모니아(NH3)와 같은 원료 가스와 수소(H2)나 질소(N2)와 같은 불활성 가스로 이루어진 캐리어 가스를 챔버(20)의 내부로 공급한다.
서셉터(10)는 전술한 본 발명의 일실시형태에 따른 서셉터로서, 제1 홈부에 테스트용 웨이퍼(14)를 안착시키고 회전부(23)에 의해 회전 가능하도록 지지된다.
히터(22)는 서셉터(10)의 하부에 배치되어 웨이퍼(14)를 가열한다.
반응 챔버 내부(20)는 웨이퍼 상에 원료 가스에 의한 박막 성장이 가능하도록 고온 고압이 유지되고, 가스 공급부(21)로부터 대략 50 내지 250 slm으로 원료 가스 및 캐리어 가스가 유입되며, 서셉터(10)는 대략 500 내지 1200 rmp의 속도로 회전하면서 테스트용 박막 성장이 이루어질 수 있다.
가스 공급부(21)로부터 유입되는 원료 가스는, 반응 챔버(20)의 상류측에서 분해되어 하류 측으로 흘러들어 웨이퍼(14) 상에 박막을 형성하게 되며, 미반응 원료 가스는 캐리어 가스와 함께 가스 배기부(24)를 통해 반응 챔버(20)의 외부로 배출될 수 있다.
본 발명의 일실시형태에 따른 기상 증착 장치 역시, 전술한 기상 증착 테스트용 서셉터를 채용함으로써, 소자 개발 과정에서 소요되는 개발 비용을 절감할 수 있는 효과를 갖는다.
본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위 및 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10: 서셉터 11: 본체부
12: 제1 홈부 13a-13e: 제2 홈부
14: 웨이퍼 20: 반응 챔버
21: 가스 공급부 22: 히터
23: 회전부 24: 가스 배기부

Claims (5)

  1. 원기둥 형상의 본체부;
    상기 본체부의 일면에 형성되며, 반도체 성막을 위한 웨이퍼를 안착하기 위한 제1 깊이를 갖는 제1 홈부;
    상기 제1 홈부와 동일면에 형성되며, 상기 제1 깊이와 상기 웨이퍼의 두께의 차에 해당하는 제2 깊이를 갖는 제2 홈부
    를 포함하는 기상 증착 테스트용 서셉터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 홈부 및 상기 제2 홈부는 실질적으로 동일한 형상의 평면을 갖는 것을 특징으로 하는 기상 증착 테스트용 서셉터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 홈부 및 상기 제2 홈부는 동일 원주상에 형성되는 것을 특징으로 하는 기상 증착 테스트용 서셉터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 본체부는 그라파이트로 이루어지며, 상기 본체부, 상기 제1 홈부 및 상기 제2 홈부의 노출면은 그 표면이 SiC 박막으로 코팅된 것을 특징으로 하는 기상 증착 테스트용 서셉터.
  5. 밀폐 가능한 내부 공간을 갖는 반응 챔버;
    상기 반응 챔버의 내부 공간으로 반응 가스를 공급하는 가스 공급부;
    제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 기상 증착 테스트용 서셉터; 및
    상기 서셉터의 하부에 배치되어 서셉터를 가열하는 히터
    를 포함하는 기상 증착 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102856240A (zh) * 2012-09-27 2013-01-02 光达光电设备科技（嘉兴）有限公司 衬底承载装置
WO2014062000A1 (ko) * 2012-10-16 2014-04-24 주식회사 엘지실트론 에피택셜 성장용 서셉터 및 에피택셜 성장방법
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