KR20130007594A - 경사진 에지를 가진 웨이퍼 캐리어 - Google Patents

경사진 에지를 가진 웨이퍼 캐리어 Download PDF

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조슈아 맨검
윌리암 이. 퀸
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비코 인스트루먼츠 인코포레이티드
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Abstract

웨이퍼 캐리어(140)는 중심 축, 중심 축에 대해 수직인 대략 평면의 상단 표면(141), 및 상단 표면의 아래로 함몰되어 웨이퍼를 수용하도록 된 포켓(143)을 형성하는 본체를 포함한다. 웨이퍼 캐리어(140)의 본체는 상단 표면(141)의 외주 주위로 상향으로 돌출된 립(180)을 포함할 수 있다. 립(180)은 중심 축(142)으로부터 먼 쪽으로 방사상 외측 방향으로 평면의 상단 표면(141)으로부터 상향으로 경사진 립 표면(181)을 형성할 수 있다. 본체는 본체의 중심 축(142)이 스핀들(30)과 동축을 이루도록 처리용 장치(10)의 스핀들(30) 상에 설치되도록 구성될 수 있다. 립(180)은 웨이퍼 캐리어(140)의 상단 표면(141)의 위에서의 기체 흐름의 패턴을 향상시킬 수 있다.

Description

경사진 에지를 가진 웨이퍼 캐리어{WAFER CARRIER WITH SLOPED EDGE}
본 발명은 반응성 기체에 의해 기판을 처리하기 위한 방법 및 장치와, 이러한 장치에 사용하기 위한 기판 캐리어에 관한 것이다. 예를 들어, 본 발명은 반도체 웨이퍼 등의 기판상에 유기금속 화학 기상 증착("MOCVD") 등의 화학 기상 증착에 적용될 수 있다.
많은 반도체 소자는 기판상에서 수행되는 공정에 의해 형성된다. 기판은 통상적으로 "웨이퍼"라고 하는 결정질 재료의 슬래브(slab)인 것이 일반적이다. 통상적으로, 웨이퍼는 대형의 결정을 성장시키고 그 결정을 디스크(disc)의 형태로 슬라이싱함으로써 형성된다. 이러한 웨이퍼에서 수행되는 하나의 공통되는 공정으로는 에피택셜 성장(epitaxial growth)이 있다.
예를 들어, III-V족 반도체 등 화합물 반도체로부터 형성된 소자는 유기금속 화학 기상 증착, 즉 "MOCVD"를 사용하여 화합물 반도체의 연속하는 층을 성장시킴으로써 형성되는 것이 일반적이다. 이러한 공정에서, 웨이퍼는 III족 금속의 소스로서 유기금속 화합물을 포함하고, 또한 웨이퍼를 상승 온도에서 유지하는 동안 웨이퍼의 표면 위로 흐르는 V족 원소의 소스를 포함하는 기체의 조합에 노출시킨다. 일반적으로, 유기금속 화합물과 V족 소스는 질소와 같은 반응에서 인지가능하게 참여하지 않는 캐리어 기체와 조합된다. III-V족 반도체의 예로는 갈륨 니트라이드가 있으며, 이것은 사파이어 웨이퍼 등의 적절한 결정 격자 공간을 갖는 기판상에 오가노 갈륨 화합물과 암모니아의 반응에 의해 형성될 수 있다. 일반적으로, 웨이퍼는 갈륨 니트라이드와 관련 화합물의 증착 동안 대략 500-1100℃의 온도에서 유지된다.
반도체의 결정 구조와 밴드갭을 변경하도록 다른 III족 또는 V족 원소의 첨가 등과 같은 약간 상이한 반응 조건하에서 웨이퍼의 표면상에 연속적으로 많은 층을 적층함으로써, 합성의 소자가 제조될 수 있다. 예를 들어, 갈륨 니트라이드계의 반도체에 있어서, 인듐, 알루미늄 또는 이들 모두는 반도체의 밴드갭을 변경하기 위해 가변의 비율로 사용될 수 있다. 또한, p형 또는 n형 도펀트를 첨가해서 각 층의 전도율을 제어할 수 있다. 모든 반도체 층을 형성한 후에, 그리고 일반적으로 적절한 전기 콘택을 적용한 후에, 웨이퍼를 개별의 소자로 절단한다. 발광 다이오드("LED"), 레이저 등의 소자와 다른 전자 및 광전자 소자도 이와 같이 제조될 수 있다.
통상적인 화학 기상 증착 공정에서, 각 웨이퍼의 상단 면이 웨이퍼 캐리어의 상단 면에 노출되도록 웨이퍼 캐리어(wafer carrier)라고 부르는 부품상에 많은 웨이퍼를 유지시킨다. 웨이퍼 캐리어는 반응 챔버에 위치시키고 기체 혼합물이 웨이퍼 캐리어의 표면 위로 흐르는 동안 바람직한 온도에서 유지된다. 공정 동안 캐리어 상의 많은 웨이퍼의 상단 면에서의 모든 지점이 균일한 상태를 유지하는 것이 중요하다. 반응성 기체의 합성 및 웨이퍼 면의 온도의 약간의 변화에 의해, 생성한 반도체 소자의 특성에 바람직하지 않은 변화가 생길 수 있다.
예를 들어, 갈륨 인듐 니트라이드 층이 증착된 경우, 웨이퍼 면 온도의 변화 또는 반응성 기체의 집중에 의해, 증착된 층의 합성 및 밴드갭에 변화가 생길 수 있다. 인듐은 상대적은 높은 증기압을 갖기 때문에, 증착된 층은 표면 온도가 높은 웨이퍼의 이들 영역에 더 큰 밴드갭과 더 낮은 인듐 특성을 가질 것이다. 증착된 층이 LED 구조체의 활성의 발광층인 경우, 웨이퍼로부터 형성된 LED의 파장이 변화할 수 있다. 따라서, 균일한 상태를 유지하기 위해, 종래에는 상당한 수고가 필요했다.
본 기술분야에서 광범위하게 사용되어 온 한가지 타입의 CVD 장치는 하나의 웨이퍼를 각각 홀딩하는 많은 웨이퍼 유지 영역을 가진 대형의 디스크의 형태로 된 웨이퍼 캐리어를 사용한다. 웨이퍼 캐리어는 웨이퍼 면의 노출된 표면을 갖는 웨이퍼 캐리어의 상단 표면이 기체 분산 요소(gas distribution element) 쪽으로 상향으로 향하도록 반응 챔버 내에서 스핀들 상에 지지된다. 스핀들이 회전하는 동안, 기체는 웨이퍼 캐리어의 상단 표면으로 하향으로 향하고, 웨이퍼 캐리어의 외주를 향해 상단 표면을 가로질러 흐른다. 사용된 기체는 웨이퍼 캐리어의 아래에 위치하고 스핀들의 축 주위에 분산된, 통상적으로는 챔버의 외주 부근에 위치한 배출구를 통해 반응 챔버로부터 배출된다.
웨이퍼 캐리어는 요소, 통상적으로 웨이퍼 캐리어의 바닥 표면 아래에 위치하는 전기 저항성 열 요소를 가열함으로써 원하는 상승 온도로 유지된다. 이들 가열 요소는 웨이퍼 표면의 원하는 온도 이상의 온도로 유지되며, 기체 분산 요소는 기체의 조기 반응(premature reaction)을 방지하기 위해 원하는 반응 온도 이하의 온도로 유지된다. 따라서, 열은 가열 요소로부터 웨이퍼 캐리어의 바닥 표면으로 전달되고, 웨이퍼 캐리어를 통해 개별의 웨이퍼까지 상향으로 흐른다.
종래에는 이러한 시스템을 최적화하기 위해 상당한 수고를 했음에도, 추가의 개선이 필요하다. 특히, MOCVD 에피택셜 성장 공정 중에 웨이퍼 캐리어의 전체 직경에 대하여 공정 기체의 더 균일한 확산 경계층을 제공하는 것이 바람직할 것이다.
웨이퍼 캐리어, 처리용 장치, 및 웨이퍼를 처리하는 방법을 제공한다. 본 발명의 하나의 관점은 웨이퍼 캐리어를 제공한다. 웨이퍼 캐리어는 중심 축(central axis), 중심 축에 대해 수직인 대략 평면의 상단 표면(top surface), 및 상단 표면의 아래로 함몰되어 웨이퍼를 수용하도록 된 포켓(pocket)을 형성하는 본체(body)를 포함한다. 본체는 상단 표면의 외주 주위로 상향으로 돌출된 립(lip)을 포함할 수 있다. 립은 중심 축으로부터 먼 쪽으로 방사상 외측 방향으로 평면의 상단 표면으로부터 상향으로 경사진 립 표면(lip surface)을 형성할 수 있다. 본체는 본체의 중심 축이 스핀들(spindle)과 동축을 이루도록 처리용 장치의 스핀들 상에 설치되도록 구성될 수 있다.
일실시예에서, 본체는 중심 축과 동축을 이루는 원통형의 외주 표면을 형성할 수 있고, 립 표면은 각이 진 에지(sharp edge)에서 외주 표면과 인접(join)할 수 있다. 일례로, 본체는 중심 축과 동축인 원통형의 외주 표면을 형성할 수 있으며, 립 표면은 반곡된 에지(radiused edge)에서 외주 표면과 인접할 수 있다. 일실시에에서, 립 표면은 웨이퍼 캐리어의 상단 표면에 대하여 일정한 경사 각도를 형성할 수 있다. 일례로, 립 표면은 웨이퍼 캐리어의 상단 표면에 대하여 경사 각도(slope angle)를 형성할 수 있으며, 경사 각도는 중심 축에 대해 반경 거리(radial distance)의 함수로서 변화할 수 있다.
일례로, 립 표면은 중심 축으로부터 포켓의 최대 반경 범위(maximum radial extent)와 동일한, 중심 축으로부터의 반경 거리에서 상단 표면과 교차(intersect)할 수 있다. 일례로, 립 표면은 중심 축으로부터 포켓의 최대 반경 범위보다 작은, 중심으로부터의 반경 거리에서 상단 표면과 교차할 수 있다. 일실시예에서, 립의 높이는 대략 1 밀리미터(mm) 또는 그 이하가 될 수 있다. 일례로, 립의 높이는 대략 0.6 밀리미터(mm) 또는 그 이하가 될 수 있다. 일실시예에서, 본체는 중심 축과 동축인 원통형의 외주 표면을 형성할 수 있으며, 외주 표면은 립 표면과 외주 표면 사이의 접합부(juncture)로부터 하향 방향으로 중심 축을 향해 방사상 안쪽으로 돌출된 요각 표면(re-entrant surface)을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 관점을 웨이퍼 캐리어를 제공한다. 웨이퍼 캐리어는, 중심 축(central axis), 중심 축에 대해 수직인 대략 평면의 상단 표면, 및 상단 표면의 아래로 함몰되어 웨이퍼를 수용하도록 된 포켓(pocket)을 형성하는 본체(body)를 포함한다. 본체는 중심 축과 동축인 원통형의 외주 표면을 가질 수 있다. 원통형의 외주 표면은 각이 진 에지에서 상단 표면과 교차할 수 있다. 본체는 본체의 중심 축이 스핀들(spindle)과 동축을 이루도록 처리용 장치의 스핀들 상에 설치되도록 구성될 수 있다. 일실시예에서, 외주 표면은 상단 표면과 외주 표면 사이의 접합부(juncture)로부터 하향 방향으로 중심 축을 향해 방사상 안쪽으로 돌출된 요각 표면(re-entrant surface)을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 관점은 처리용 장치를 제공한다. 처리용 장치는 반응 챔버, 반응 챔버 내에서 상향 및 하향으로 연장된 스핀들, 스핀들에 설치된 웨이퍼 캐리어, 웨이퍼 캐리어 위에서 반응 챔버와 연통된 유체 입구 요소(fluid inlet element), 및 웨이퍼 캐리어 아래에서 반응 챔버와 연통된 배기 시스템(exhaust system)을 포함한다. 웨이퍼 캐리어는 상기 설명한 웨이퍼 캐리어 중의 임의의 것이 될 수 있다. 스핀들의 중심 축은 스핀들과 동축이 될 수 있다. 유체 입구 요소는 하나 이상의 기체를 웨이퍼를 향해 하향으로 향하도록 구성 및 배치될 수 있다.
본 발명의 또 다른 관점은 웨이퍼를 처리하는 방법을 제공한다. 본 방법은 기체를 상기 설명한 처리용 장치의 웨이퍼 캐리어로 하향으로 향하게 하는 단계를 포함하고, 이 단계 중에, 웨이퍼를 웨이퍼 캐리어의 포켓 내에 배치하고, 스핀들 및 웨이퍼 캐리어를 중심 축을 중심으로 회전시키며, 기체를 배기 시스템을 통해 제거한다.
일실시예에서, 본 방법은 웨이퍼 캐리어와 웨이퍼를 가열하는 단계를 더 포함할 수 있다. 일실시예에서, 기체는 웨이퍼의 노출된 표면상에 데포짓(deposit)을 형성하도록 반응할 수 있다. 일례로, 웨이퍼 캐리어의 상단 표면보다 높은 위치와 웨이퍼 캐리어의 외주 부근에서의 흐름(flow)은 실질적으로 재순환하지 않도록 될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 화학 기상 증착 장치를 나타내는 단면 사시도이다.
도 2a 및 2b는 종래의 웨이퍼 캐리어와 기체 흐름의 패턴의 부분 단면도 및 부분 확대 단면도이다. 이들 도면이 기체 흐름의 패턴이 종래에 잘 알려져 있다는 것을 확인시켜 주는 것은 아니다.
도 3a는 도 1에 나타낸 화학 기상 증착 장치에 사용하기 적합한, 본 발명의 일실시예에 의한 웨이퍼 캐리어의 확대 부분 단면도이다.
도 3b는 도 3a에 나타낸 웨이퍼 캐리어의 확대 부분 단면도로서, 웨이퍼 캐리어 위를 이동하는 공정 기체의 경계층을 나타낸다.
도 3c는 도 3a에 나타낸 웨이퍼 캐리어의 상부 평면도이다.
도 4는 도 2, 도 3a, 및 도 5에 나타낸 웨이퍼 캐리어 실시예의 특정의 설계적 선택에 대한 웨이퍼 캐리어의 중심 축으로부터의 거리 함수로서 정규화된 에피택셜 성장률을 나타낸 그래프이다.
도 5 내지 도 8은 도 1에 나타낸 화학 기상 증착 장치에 사용하기에 적합한, 본 발명의 다른 실시예에 의한 웨이퍼 캐리어의 확대 부분 단면도이다.
도 9a 및 도 9b는 도 1에 나타낸 화학 기상 증착 장치에 사용하기 적합한, 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 웨이퍼 캐리어의 확대 부분 단면도 및 상부 평면도이다.
설명한 바와 같이, 예를 들어, PCT 국제출원 PCT/US2009/063532 (이하, 간단히 "532 출원"이라 함, 관리번호는 VEECO 3.4-110 CIP, 국제공개번호는 WO2010/054184)와, 본 출원의 양수인에게 2001년 3월 6일자로 허여된 "CHEMICAL VAPOR DEPOSITION APPARATUS"란 명칭의 미국특허 6,197,121호(이들 문헌의 개시 내용을 본원에서 참조에 의해 원용함)에서, 기체를 가진 반도체 웨이퍼 등의 평평한 기판을 처리하기 위해 사용될 수 있는 한가지 유형의 장치는, "수직 회전 디스크 반응기"라고도 부르는 화학 기상 증착 장치(10)이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 화학 기상 증착 장치(10)는 반응 챔버(12)를 포함하며, 이 반응 챔버(12)의 하나의 단부에 기체 입구 매니폴드(14)가 배치되어 있다. 기체 입구 매니폴드(14)를 가진 챔버(12)의 단부를, 챔버(12)의 "상단" 단부라고 한다. 이러한 챔버의 단부는 정상적인 중력의 프레임 내의 챔버의 상단에 배치된 것이지만 반드시 필수적인 것은 아니다. 따라서, 본 명세서에서 사용되는 하향(downward direction)은 기체 입구 매니폴드(14)로부터 먼쪽의 방향을 의미하며, 상향은 챔버 안쪽에서 기체 입구 매니폴드(14)를 향하는 방향을 의미한다. 이들 방향은 중력에 대해 상향 및 하향으로 배치되는 것과는 상관없다. 마찬가지로, 요소의 "상단" 및 "하단"은 챔버(12)와 매니폴드(14)를 기준으로 프레임을 참조해서 본 명세서에서 사용된다.
챔버(12)는 원통형 벽(20)을 포함한다. 이 원통형 벽(20)은 챔버의 상단 단부에 있는 상단 플랜지(22)와 챔버의 하단 단부에 있는 베이스 판(24) 사이에서 연장되어 있다. 벽(20), 플랜지(22) 및 베이스 판(24)은 이들 사이에 기체 입구 매니폴드(14)로부터 방출되는 기체를 함유할 수 있는 기밀 내부 영역(26)을 형성한다. 챔버(12)는 원통형인 것으로 도시하고 있지만, 다른 실시예에서는 원뿔형이나 중심 축(32)을 중심으로 한 회전의 다른 면, 사각형, 육각형, 팔각형 또는 임의의 적절한 형상을 포함하는 다른 형상이 될 수 있다.
기체 입구 매니폴드(14)는 V족 금속의 소스 및 유기금속 화합물 등의 반응성 기체 및 캐리어 기체 등의 웨이퍼 처리 공정에서 사용될 공정 기체를 공급하기 위한 소스에 연결된다. 통상적인 화학 기상 증착 공정에서, 캐리어 기체는 질소, 수소, 또는 질소와 수소의 혼합체가 될 수 있기 때문에, 웨이퍼 캐리어의 상단 표면에서의 공정 기체는 어느 정도 양의 반응성 기체 화합물을 가진 질소 및/또는 수소가 주로 포함될 수 있다. 기체 입구 매니폴드(14)는 다양한 기체를 수용하도록 배치되며, 공정 기체의 흐름을 대략 하향으로 향하게 한다.
기체 입구 매니폴드(14)는 동작 중에 원하는 온도로 요소의 온도를 유지하기 위해 기체 분산 요소를 통해 액체를 순환시키도록 배치된 냉각제 시스템(도시 안 함)에 연결될 수도 있다. 유사한 냉각제 구성(도시 안 됨)이 챔버(12)의 벽을 냉각시키기 위해 제공될 수 있다.
챔버(12)에는 앤티챔버(antechamber)(17)로 향하는 입구 구멍(16)과 입구 구멍(16)을 개방 및 폐쇄하는 가동 셔터(18)가 설치될 수 있다. 셔터(18)는 본원에서 참조에 의해 원용하는 미국특허 7,276,124에 개시된 것과 같이 구성될 수 있다. 셔터(18)는 챔버(12)의 둘레 주변으로 연장하는 원형의 고리의 형태로 되는 것이 바람직하다. 셔터(18)는 챔버(12)의 내부 표면을 형성하는 내부 표면(19)을 가질 수 있다.
스핀들(30)이 수직 중심 축(32)을 중심으로 한 회전을 위해 챔버 내에 배치된다. 스핀들(30)의 중심 축(32)은 반응 챔버(12)의 상향 및 하향으로 연장한다. 스핀들은 챔버(12)의 베이스 판(24)과 스핀들(30) 사이에 밀봉을 유지하면서, 스핀들이 중심 축(32)을 중심으로 회전할 수 있도록, 베어링 및 시일(도시 안 됨)을 포함하는 장치(34)를 통한 통상적인 회전에 의해 챔버(12)에 설치된다. 스핀들(30)은 그 상단 단부, 즉 기체 입구 매니폴드(14)에 가장 인접한 스핀들의 단부에 피팅(fitting)(36)을 갖는다.
스핀들(30)은 중심 축(32) 주위로 스핀들을 회전시키도록 배치되는 전기 모터 드라이브 등의 회전 드라이브 메커니즘(38)에 연결된다. 스핀들(30)에는 기체 통로 내의 스핀들의 대략 축 방향에서 연장하는 내부 냉각제 통로가 제공될 수 있다. 내부 냉각제 통로는 냉각제 소스에 연결될 수 있어서, 유체 냉각제가 냉각제 통로를 통해 소스에 의해 순환된 후 냉각제 소스로 되돌아가도록 될 수 있다.
웨이퍼 캐리어(40)는 평평한 원형의 상단 표면(41)과 중심 축(42)을 갖는 실질적인 디스크 형태로 될 수 있다. 도 1에 나타낸 동작 위치에서, 웨이퍼 캐리어(40)는, 웨이퍼 캐리어의 중심 축(42)이 스핀들의 축(32)과 일치되도록, 스핀들(30)의 위에 설치된다. 웨이퍼 캐리어(40)는 웨이퍼 캐리어가 회전하는 동안 기체 입구 매니폴드가 웨이퍼 캐리어를 향해 하향으로 기체를 방출할 수 있도록, 챔버(12) 내의 기체 입구 매니폴드(14)의 아래에 위치한다. 셔터(18)가 도 1에 나타낸 동작 위치에 있으면, 셔터의 내부 표면(19)은 웨이퍼 캐리어(40)를 둘러싼다.
웨이퍼 캐리어(40)는 다수의 부품의 합성체로서 또는 단일 부품으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 본원에서 참조에 의해 원용하는 공개된 미국특허출원 20090155028호에 개시된 바와 같이, 웨이퍼 캐리어(40)는 중심 축(42)을 둘러싸는 웨이퍼 캐리어의 소형 영역과 디스크형 본체의 나머지 부분을 형성하는 대형 부분을 형성하는 허브를 포함할 수 있다.
웨이퍼 캐리어(40)는 CVD 공정을 오염시키지 않으며 해당 공정에서 접하게 되는 온도를 견딜 수 있는 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, 웨이퍼 캐리어(40)의 대형 부분은 그라파이트, 실리콘 카바이드, 보론 니트라이드, 알루미늄 니트라이드, 또는 다른 굴절성 재료 등의 재료로 주로 또는 전체적으로 형성될 수 있다. 웨이퍼 캐리어(40)는 서로에 대해 대략 평행하고 웨이퍼 캐리어의 수직 회전 축(42)에 대해 대략 수직인 방향으로 연장하는 대략 평면의 상부 표면과 하부 표면을 갖는다. 일례로, 웨이퍼 캐리어(40)는 직경이 대략 300mm 내지 대략 700nm가 될 수 있다.
웨이퍼 캐리어(40)의 상단 표면(41)은 웨이퍼 캐리어 주위로 원주형으로 배치된 포켓(43)을 포함할 수 있으며, 이들 포켓은 디스크형 웨이퍼(50)를 제거가능하고 수용하고 이하에 설명하는 바와 같은 MOCVD 공정 중에 이러한 웨이퍼를 유지하도록 구성되어 있다. 각각의 웨이퍼(50)는 사파이어, 실리콘 카바이드, 실리콘, 또는 다른 결정질 기판으로 형성될 수 있다. 통상적으로, 각각의 웨이퍼(50)는 그 주요 표면의 치수에 비해 작은 두께를 갖는다. 예를 들어, 대략 2 인치(50mm)의 직경을 갖는 원형의 웨이퍼(50)는 대략 430㎛ 이하가 될 수 있다. 각각의 웨이퍼(50)는 상향으로 향하는 상단 표면을 가진 웨이퍼 캐리어(40)의 위에 또는 인접해서 배치됨으로써, 웨이퍼의 상단 표면이 웨이퍼 캐리어의 상단 표면에 노출된다. 웨이퍼(50)는 웨이퍼 캐리어(40)의 상단 표면(41)과 동일 평면상 또는 거의 동일 평면상이 될 수 있다.
MOCVD 등의 많은 공정에서, 웨이퍼 캐리어(40)는 웨이퍼(50)의 표면에서의 원하는 온도를 제공하도록 가열된다. 이러한 가열을 위해, 가열 요소(60)가 챔버(12) 내에 설치되고 피팅(36) 내의 스핀들(30)을 둘러싼다. 가열 요소(60)는 기본적으로 방사형 열 전달에 의해 웨이퍼 캐리어(40)의 하단 표면까지 열을 전달할 수 있다. 웨이퍼 캐리어(40)의 하단 표면까지 가해진 열은 웨이퍼 캐리어의 본체를 통해 상단 표면(41)까지 상향으로 흐를 수 있다. 열은 웨이퍼 캐리어(40)에 의해 유지되는 각각의 웨이퍼의 바닥 표면까지, 그리고 웨이퍼(50)를 통해 상단 표면까지 상향으로 전달될 수 있다. 열은 웨이퍼(50)의 상단 표면으로부터, 예를 들어 공정 챔버의 벽(20)까지 그리고 기체 입구 매니폴드(14)까지와 같이 공정 챔버(12)의 더 냉각된 요소까지 방출된다. 열은 또한 웨이퍼(50)의 상단 표면으로부터 이들 표면 위를 지나가는 공정 기체까지 전달될 수 있다. 일실시예에서, 가열 요소(60)는 멀티존 가열 요소가 될 수 있어서, 웨이퍼(40)의 여러 부분(예를 들어, 스핀들(30)의 중심 축(32)으로부터 제1 방사 거리에 위치한 제1 환형 부분 및 중심 축으로부터 제2 방사 거리에 위치한 제2 환형 부분)이 상이하게 가열될 수 있다.
챔버(12)는 또한 가열 요소(60)를 포함하는 챔버의 영역 내로의 공정 기체의 관통을 감소시키는 외부 라이너(outer liner)(28)를 포함할 수 있다. 일례로, 열 차단부(도시 안 됨)가, 열을 가열 요소로부터 웨이퍼 캐리어 쪽으로 상향으로 향하도록 하고 챔버(12)의 하단 단부에 있는 베이스 판(24)을 향해 하향으로 향하지 않도록 하기 위해, 웨이퍼 캐리어(40)에 평행하게 배치되도록, 가열 요소(60)의 아래에 설치될 수 있다.
챔버(12)에는 챔버의 내부 영역(26)으로부터 소비 기체를 제거하도록 배치된 배기 시스템(exhaust system)(62)이 제공될 수 있다. 배기 시스템(62)은 웨이퍼 캐리어(40)가 차지하는 위치 아래의 위치에서 챔버(12)에 연결된다. 배기 시스템(62)은 챔버(12)의 하단에 또는 그 부근에 배기 매니폴드(exhaust manifold)(63)를 포함할 수 있다. 배기 매니폴드(63)는 반응 챔버(12)로부터 소비 기체를 전달하는 구성될 수 있는 펌프(65) 또는 다른 진공 소스에 연결될 수 있다.
동작에 있어서, 입구 구멍(16)은 셔터(18)를 개방 위치까지 낮춤으로써 개방된다. 이어서, 웨이퍼(50)가 실장된 웨이퍼 캐리어(40)가 앤티챔버(17)로부터 챔버(12) 내부로 실장되고, 도 1에 나타낸 동작 위치에 위치된다. 이 상태에서, 웨이퍼(50)의 상단 표면이 기체 입구 매니폴드(14)를 향해 상향으로 향한다. 입구 구멍(16)은 셔터(18)를 도 1에 나타낸 폐쇄 위치까지 상승시킴으로써 폐쇄된다. 가열 요소(60)가 작동하고, 회전 드라이브(38)가 스핀들(30), 결국에는 중심 축(42) 주위의 웨이퍼 캐리어(40)를 회전시킨다. 통상적으로, 스핀들(40)은 대략 분당 50-1500 회전율의 회전 속도로 회전한다.
공정 기체 공급 유닛(도시 안 됨)은 기체 입구 매니폴드(14)를 통해 기체를 공급하도록 작동한다. 기체는 웨이퍼 캐리어(40)를 향해 하향으로, 웨이퍼 캐리어의 상단 표면(41)과 웨이퍼(50)의 상단 표면의 위로, 그리고 웨이퍼 캐리어의 외주 둘레로 하향으로 배기 시스템(62)의 배기 매니폴드(63)까지 이동한다. 따라서, 웨이퍼 캐리어(40)의 상단 표면(41)과 웨이퍼(50)의 상단 표면이 다양한 공정 기체 공급 유닛에 의해 공급되는 다양한 기체의 혼합물을 포함하는 공정 기체에 노출된다. 대부분 통상적으로, 상단 표면(41)의 공정 기체는 캐리어 기체 공급 유닛(도시 안 됨)에 의해 공급되는 캐리어 기체로 주로 이루어진다.
이 공정을 웨이퍼(50)의 원하는 처리가 완료될 때까지 계속한다. 공정이 완료되면, 입구 구멍(16)은 셔터(18)를 낮춤으로써 개방된다. 입구 구멍(16)이 개방되면, 웨이퍼 캐리어(40)는 스핀들(30)로부터 제거될 수 있으며, 다음 동작 사이클 동안 새로운 웨이퍼 캐리어(40)로 교체될 수 있다.
도 2a 및 2b를 참조하면, 흐름 입구 요소(14)로부터 방출되는 기체가 웨이퍼 캐리어(40)의 상단 표면(41)으로부터 먼 쪽의 영역에서 하향으로, 그리고 처리할 웨이퍼(50)의 노출된 표면과 상단 표면을 직접 중첩하는 경계층(70) 내의 캐리어의 상단 표면의 외주 영역(44)을 향해 바깥쪽으로 이동한다. 기체가 캐리어의 상단 표면(41)의 외주 에지(46)를 넘어 이동하게 됨에 따라, 기체는 셔터(18)에 의해 형성되는 주변 표면(19)과 캐리어의 외주 표면(45) 사이에서 하향으로 이동한다.
화학 기상 증착 장치(10) 등의 수직방향으로 회전하는 디스크형 반응기에서, 물질 수송 한정 성장 조건(mass-transport-limited growth conditions) 하에서의 MOCVD 공정에서의 성장률 등의 소정 처리 공정의 레이트는 경계층의 두께에 반비례한다. 매우 큰 캐리어의 경우, 이론적으로는 레이트가 경계층의 두께에 반비례한다고 예측된다(성장률=1/(경계층 두께)). 이것은 경계층이 얇을수록 성장률이 높다는 것을 의미하며, 이는 소스가 캐리어 표면까지 확산하는 것에 시간이 덜 걸리기 때문이다. 따라서, MOCVD 에피택셜 성장 중에 균일하고 빠른 증착 레이트를 얻기 위해서는 얇고 균일한 확산 경계층이 매우 중요하다. 경계층 두께는 반응기 내의 압력과 회전율을 변경함으로써 제어될 수 있으며, 이들 2가지 파라미터의 제곱근에 반비례한다. 또한, 캐리어 및 입구 온도뿐만 아니라 혼합물에서의 상이한 기체의 비율의 함수인 점성 계수 등의 기체 혼합물 특성을 변경하는 것에 의해서도 제어될 수 있다.
통상적으로, 반응기(12)에서의 안정적인 흐름 조건의 경우, 순환 또는 부력에 의해 재순환이나 기체 입력 요소에서의 기체 속도나 밀도에서의 높은 차이에 기인한 오차가 없고, 웨이퍼 캐리어(40)를 균일하게 가열하면, 웨이퍼 캐리어의 상단 표면(41)의 대부분의 위에 균일한 경계층 두께를 달성할 수 있다. 그러나, 웨이퍼 캐리어(40)의 유한 반지름과 캐리어 아래의 배기 매니폴드(63, 도 1)의 통상적인 위치에 의해, 기체 스트림라인(gas streamline)(71)은 웨이퍼 캐리어 위의 반경으로부터 배기 매니폴드 쪽으로 축 방향으로 변경되어, 도 2b에 개략적으로 나타낸 바와 같이, 캐리어의 상단 표면(41)의 외주 에지(46)에서의 경계층이 "롤링 오프" 또는 "벤딩"된다.
다시 말하면,캐리어(40)의 상단 표면(41) 위에서의 반경 방향의 외측으로의 흐름으로부터 챔버(12)의 주위 표면(19)과 캐리어의 외주 표면(45) 사이에서의 하향 흐름으로 기체가 이동함에 따라, 스트림라인(71)은 캐리어 상단 표면의 외주 영역(44)의 위에 집중되는 경향이 있다. 경계층(70)은 외주 에지(46) 부근의 상단 표면(41)의 외주 영역(44) 위에서 더 얇게 된다. 경계층(70)을 얇게 하면, 캐리어(40)의 상단 표면(41)의 외주 에지(46) 부근에서 에피택셜 성장률이 높아진다. 통상적으로, 본 발명에 앞서 사용된 웨이퍼 캐리어는 도 2b에 나타낸 바와 같이, 대략 5mm의, 상단 표면(41)의 외주 에지(46)에서의 실질적인 반경을 갖는다. 본 발명의 하나의 특징은, 반곡된(radiused) 외주 에지(46)가 경계층 세선화에 기여하는 것을 실현하는 것이다.
경계층 두께는 1cm 이하가 될 수 있다. 따라서, 캐리어(40)의 상단 표면(41)의 외주 에지(46)에서의 경계층 두께의 매우 작은 변경(1mm 이하)에 의해 성장률이 크게 증가할 수 있다. 웨이퍼(50)의 균일하지 않은 성장률로 노출되는 것을 피하기 위해, 웨이퍼(50)를 캐리어(40)의 상단 표면(41)의 외주 에지(46)에 가깝게 위치시키지 않도록 하는 것이 사용되어 왔다. 그러나, 이것은 캐리어의 에지 부근의 상단 표면(41)의 큰 부분이 웨이퍼에 의해 점유되지 않기 때문에 반응기의 효율성과 수율을 떨어뜨린다.
본 발명의 한가지 관점은 경계층 세선화를 보상하기 위해 캐리어 에지에 립(lip)을 사용함으로써 캐리어 웨이퍼의 재성형(reshape)을 제안한다. 도 3a 및 3b에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼 캐리어(140)는 중심 축(142)과 이 중심 축에 실질적으로 수직인 대략 평면형의 상단 표면(141)을 형성하는 본체를 포함한다. 본체는 상단 표면(141)으로 개방되어 있고 상단 표면의 평면 아래로 함몰된 포켓(143)을 구비한다. 포켓(143)은 기판의 상단 표면(51)이 노출되고 캐리어(140)의 상단 표면(141)과 동일 평면상 또는 거의 동일 평면상이 되도록 웨이퍼(50) 등의 기판을 유지하도록 배치된다. 웨이퍼 캐리어(140)는 캐리어의 중심 축(142)이 스핀들의 중심 축(32)과 동축이 되도록 장치(10, 도 1 참조) 등의 처리용 장치의 스핀들(30) 상에 설치하도록 구성된다. 예를 들어, 웨이퍼 캐리어(140)는 피팅(fitting)(36) 등의 스핀들 상의 대응하는 피팅에 체결하도록 된 피팅을 구비할 수 있다(도 1 참조). 이러한 구성에서, 웨이퍼 캐리어는 중심 축과 동축이며 본체의 하단이 개방된 원뿔형의 암 피팅(female conical fitting)(예를 들어, 도 5에 나타낸 피팅(236))을 구비하며, 스핀들은 원뿔형의 수 피팅(male conical fitting)(예를 들어, 도 1에 나타낸 피팅(36))을 갖는다. 웨이퍼 캐리어(140)는 바닥 표면이 상단 표면(141)에 대략 평행한 평평한 디스크형이 될 수 있다.
립(180)은 캐리어(140)의 평면의 상단 표면(141)으로부터 상향으로 연장되어 있다. 최적의 립 높이(H)는 공정 조건에 따라 달라질 수 있지만, 예를 들면 립 높이(H)는 0 내지 1mm, 통상적으로는 대략 0.3 내지 0.8mm이 될 수 있고, 대략 0.7 내지 1.0cm의 경계층 두께를 생성하는 공정 조건에서의 동작의 경우에는 대략 0.6mm가 될 수 있다. 립(180)은 평면의 상단 표면(141)으로부터 상향으로 경사져 있고 각이 진 에지(sharp edge)(146)에서 캐리어의 원통형 외주 표면(145)과 인접(join)하는 상향의 립 표면(181)을 갖는다. 경사 각(A), 즉 립(180)의 경사 표면(181)과 웨이퍼 캐리어(140)의 평면의 상단 표면(141) 사이의 각도는 변경이 가능하다. 예를 들어, 경사 각(A)은 10도 내지 15도 사이가 될 수 있다. 도 3a 및 3c에 나타낸 바와 같이, 립(180)의 경사 표면(181)은 포켓(143)이 차지하는 영역의 바로 바깥쪽의 웨이퍼 캐리어의 중심 축으로부터 반경 거리에 상단 표면과 인접하는 것이 바람직하다. 즉, 립의 경사 표면(181)은 포켓(143)의 최대 반경 범위 RMAX의 위치 또는 약간 바깥쪽에서 캐리어(140)의 평면의 상단 표면(141)과 교차한다. 도 3c를 참조하면 잘 알 수 있는 바와 같이, 립(180)은 웨이퍼 캐리어(140)의 전체 외주(144) 주위로 연장함으로써, 원뿔의 일부를 형성한다.
도 3a 및 3c의 실시예에서, 립 표면(181)은 원뿔형이기 때문에, 경사 각(A)은 립 표면(181)의 반경 범위를 넘어 일정하다. 그러나, 경사 각이 일정할 필요는 없다. 예를 들어, 경사 각은 중심 축(142)으로부터 멀어지는, 반경 방향으로 바깥쪽을 향하는 방향에서 점진적으로 증가 또는 감소할 수 있다.
도 3b에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼 캐리어(140)의 위에 있는 경계층(170)의 두께는 도 2에 나타낸 웨이퍼 캐리어의 위에 있는 경계층(70)의 두께보다 웨이퍼(50)의 상단 표면(51)에서 더 균일하다.
본 발명의 다른 관점은 도 5에 나타낸 것과 같이, 립을 사용하지 않고, 각이 진 외주 에지(sharp peripheral edge)(246)를 갖는 웨이퍼 캐리어(240)를 사용한다. 이러한 각이 진 에지(246)는 도 2에 나타낸 것과 같은 실질적인 반경을 가진 에지에 비해 증착 균일성을 향상시킬 수 있다. "각이 진" 에지라는 것은 본 명세서에서 반경이 0.1mm 이하라는 것을 의미하며, 캐리어(240)의 상단 표면(241)과 외주 표면(245) 사이에서의 완벽한 교차가 되는 반경 0에 가까울수록 실현가능성이 큰 것이 바람직하다.
도 4를 참조하면, 계산 유체역학 모델링(computational fluid dynamic modeling)을 사용하면, 소형의 립(181)이 웨이퍼 캐리어의 외주에서의 증착 균일성을 크게 향상시킬 수 있어서, 캐리어 표면의 훨씬 더 많은 부분을 사용할 수 있다는 것이 알려져 있다. 도 4에서 모델화된 특정의 동작 조건하에서, 그래프(80)는 라인(81)으로서 나타낸 반곡 에지("현재의 설계 - 둥근 에지")에 의해, 중심에 가까운 영역에서의 증착률에 비해 웨이퍼 캐리어의 외주 부근 영역(중심 축으로부터 대략 0.21 내지 0.22m 떨어진 거리)에서의 정규화된 증착률이 더 크게 된다는 것을 보여준다. 이러한 비균일 증착률은 이러한 외주 영역에서의 웨이퍼 및 포켓의 배치를 실질적으로 방해한다.
라인(82)으로서 나타낸, 각이 진 에지(예를 들어, 도 5 참조)를 가진 캐리어와 라인(83, 84)으로 나타낸 립(예를 들어, 도 3a 참조)을 가진 캐리어의 모델화한 성능은 캐리어의 외주 부근의 영역에서의 증착률이 감소되는 것을 나타내는 경향이 있다. 립은 각이 진 에지에 비해 웨이퍼 캐리어의 외주에서의 에피택셜 증착률을 감소시키는 효과가 크다. 립이 클수록, 증착률의 감소가 크다. 0.6mm 립 높이(라인 83)을 가진 캐리어에 의해 제공되는 감소는 외주 영역에서의 증착률을 거의 균일하게 그리고 캐리어의 내부 영역에서의 증착률과 거의 동일하게 하기에 충분하다. 1.0mm 립 높이(라인 84)를 가진 캐리어에 의해 제공되는 감소는 외주 영역에서의 증착률이 내부 영역에서의 증착률보다 훨씬 작도록 하고, 1.0mm 립 높이가 이러한 일련의 공정 조건에 대해 최적인 것보다 더 큰 것을 나타낸다. 따라서, 각이 진 에지 또는 립의 사용에 대한 선택과 립 높이에 대한 선택은, 종래의 장치의 모델링 또는 동작에서 달성되는 결과에 의해 유도될 수 있다.
예를 들어, 532 출원에 개시된 바와 같이, 일부 동작 조건하에서, 웨이퍼 캐리어 상단 표면의 위쪽에 그리고 상단 표면의 외주 바로 바깥쪽에 소용돌이(vortex)가 형성된다. 이러한 소용돌이가 웨이퍼 캐리어의 외주 부근에 연장되면, 정규화된 증착률이 웨이퍼 캐리어의 외주 영역에서 증가하는 것이 아니라 감소한다. 립 또는 각이 진 에지는 이들 동작 조건하에서 사용되지 않는 것이 통상적이다. 달리 말하면, 각이 진 에지와 립은 웨이퍼 캐리어의 상단 표면 위의 높은 위치에서 기체가 흐르고 웨이퍼의 외주는 실질적으로 재순환하지 않는 동작 조건하에서 적용되는 것이 가장 바람직하다(예를 들어, 도 2a 및 도 3b에 도시된 바와 같이).
도 6에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼 캐리어(340)의 외주 표면은 요각 표면(re-entrant surface)(347)을 포함할 수 있다. 요각 표면(347)은 립(380)의 상향으로 향하는 경사 표면(381)을 가진 접합부(juncture)(346)로부터 하향으로 중심 축을 향해 안쪽으로 경사져 있다. 요각 표면(347)은 접합부(346) 부근에서의 유체 흐름에 영향을 미친다. 다른 변형예로서, 요각 표면은 전체 외주 표면(345)을 구성할 수 있으며, 도시된 것보다 훨씬 더 안쪽으로 향하는 또는 덜 안쪽으로 향하는 각도 B를 가질 수 있다. 요각 표면은 요각 표면의 경사 각(B)이 변화하도록 곡선형이 될 수 있다.
또 다른 변형예로서, 도 7에 나타낸 바와 같이, 요각 외주 표면(447)은 상향으로 경사진 립을 구비하지 않고 사용될 수 있으며, 이에 의해 요각 외주 표면은 캐리어(440)의 평면의 상단 표면(441)에 인접한다. 또 다른 변형예로서, 도 8에 나타낸 바와 같이, 요각 표면(547)의 접합부(546)와 립(580)의 경사 표면(581) 또는 캐리어(540)의 평면의 상단 표면(541)은 반경을 가질 수 있다. 요각 표면(547)의 접합부(546)와 립(580)의 경사 표면(581) 또는 캐리어(540)의 평면의 상단 표면(541)은 반경을 가질 수 있다.
다른 변형예로서, 도 9a 및 9b에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼 캐리어(640)는 립은 포켓(643)이 위치해 있는 영역 안으로 반경 방향으로 연장될 수 있도록, 웨이퍼 캐리어의 상단 표면(641)의 외주 에지(646)로부터 하향으로 그리고 반경 방향으로 안쪽으로 경사진 립(680)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 립(680)은 외주 에지(646)로부터 반경 방향으로 안쪽으로 대략 0.5 인치 연장될 수 있다. 이러한 실시예에서, 립(680)의 경사 표면(681)은 포켓(643)의 최대 반경 범위 RMAX의 약간 안쪽인 반경 RLIP에서 캐리어(640)의 평면의 상단 표면(641)과 교차할 수 있다. 포켓(643)의 외측 부분(648)의 깊이(D1)는 포켓의 내측 부분(649)의 깊이(D2)보다 약간 더 클 수 있다. 이러한 웨이퍼 캐리어(640)는 내측 부분(649)과 경사 표면(681)의 교차 지점에서의 상단 표면(641)의 높이에 대한 수직 단차(vertical step)을 가질 수 있지만, 이러한 단차는 대략 1cm의 통상적인 경계층 높이에 비해 작게 될 수 있기 때문에, 이러한 단차는 포켓 내에 위치한 웨이퍼의 반경 방향의 외측 부분에서의 에피택셜 성장에 큰 영향을 미치지 않을 것이다.
이상 성장 공정에서의 웨이퍼 캐리어의 사용에 대해 중점적으로 설명했지만, 캐리어는 다른 공정에도 사용될 수 있다. 본 발명은, 예를 들어 화학 기상 증착, 웨이퍼의 화학적 에칭 등과 같은 다양한 웨이퍼 처리 공정에 적용될 수 있다.
본 발명에 대하여 일부 실시예를 참조하여 설명하였지만, 이들 실시예는 본 발명의 원리와 응용을 예시하는 데에 불과하다. 따라서, 예시적 실시예를 참조하여 많은 변형이 가능하고, 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 구성이 고안될 수 있다.
여러 종속 청구항과 본원에 개시된 특징들은 독립 청구항에 개시된 것과 다른 방식으로 조합될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 또한, 개별의 실시예와 관련하여 개시된 특징들은 개시된 실시예의 다른 특징들과 공유될 수 있다는 것도 알 수 있을 것이다.
[산업상 이용가능성]
본 발명은 마이크로전자 유닛 및 마이크로전자 유닛을 제조하는 방법을 포함하는 여러 산업적 응용가능성을 향유한다.
본 출원은 2010년 3월 3일에 출원된 미국 가 특허출원 61/309,995에 대하여 우선권을 주장하며, 그 개시 내용을 본원에 참조에 의해 원용한다.

Claims (17)

  1. 웨이퍼 캐리어(wafer carrier)에 있어서,
    중심 축(central axis), 상기 중심 축에 대해 수직인 대략 평면의 상단 표면(top surface), 및 상기 상단 표면의 아래로 함몰되어 웨이퍼를 수용하도록 된 포켓(pocket)을 형성하는 본체(body)를 포함하며,
    상기 본체는 상기 상단 표면의 외주 주위로 상향으로 돌출된 립(lip)을 구비하고, 상기 립은 상기 중심 축으로부터 먼 쪽으로 방사상 외측 방향으로 상기 평면의 상단 표면으로부터 상향으로 경사진 립 표면(lip surface)을 형성하고, 상기 본체는 상기 본체의 중심 축이 스핀들(spindle)과 동축을 이루도록 처리용 장치의 상기 스핀들 상에 설치되도록 구성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 캐리어.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 본체는 상기 중심 축과 동축을 이루는 원통형의 외주 표면을 형성하고, 상기 립 표면은 각이 진 에지(sharp edge)에서 상기 외주 표면과 인접(join)하는, 웨이퍼 캐리어.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 본체는 상기 중심 축과 동축인 원통형의 외주 표면을 형성하며, 상기 립 표면은 반곡된 에지(radiused edge)에서 상기 외주 표면과 인접하는, 웨이퍼 캐리어.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 립 표면은 상기 웨이퍼 캐리어의 상단 표면에 대하여 일정한 경사 각도를 형성하는, 웨이퍼 캐리어.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 립 표면은 상기 웨이퍼 캐리어의 상단 표면에 대하여 경사 각도(slope angle)를 형성하며, 상기 경사 각도는 상기 중심 축에 대해 반경 거리(radial distance)의 함수로서 변화하는, 웨이퍼 캐리어.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 립 표면은 상기 중심 축으로부터 상기 포켓의 최대 반경 범위(maximum radial extent)와 동일한, 상기 중심 축으로부터의 반경 거리에서 상기 상단 표면과 교차(intersect)하는, 웨이퍼 캐리어.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 립 표면은 상기 중심 축으로부터 상기 포켓의 최대 반경 범위보다 작은, 상기 중심으로부터의 반경 거리에서 상기 상단 표면과 교차하는, 웨이퍼 캐리어.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 립의 높이는 대략 1 밀리미터(mm) 또는 그 이하인, 웨이퍼 캐리어.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 립의 높이는 대략 0.6 밀리미터(mm) 또는 그 이하인, 웨이퍼 캐리어.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 본체는 상기 중심 축과 동축인 원통형의 외주 표면을 형성하며, 상기 외주 표면은 상기 립 표면과 상기 외주 표면 사이의 접합부(juncture)로부터 하향 방향으로 상기 중심 축을 향해 방사상 안쪽으로 돌출된 요각 표면(re-entrant surface)을 포함하는, 웨이퍼 캐리어.
  11. 웨이퍼 캐리어(wafer carrier)에 있어서,
    중심 축(central axis), 상기 중심 축에 대해 수직인 대략 평면의 상단 표면, 및 상기 상단 표면의 아래로 함몰되어 웨이퍼를 수용하도록 된 포켓(pocket)을 형성하는 본체(body)를 포함하며,
    상기 본체는 상기 중심 축과 동축을 이루며 각이 진 에지에서 상기 상단 표면과 교차하는 원통형의 외주 표면을 가지며, 상기 본체는 상기 본체의 중심 축이 스핀들(spindle)과 동축을 이루도록 처리용 장치의 상기 스핀들 상에 설치되도록 구성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 캐리어.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 외주 표면은 상기 상단 표면과 상기 외주 표면 사이의 접합부(juncture)로부터 하향 방향으로 상기 중심 축을 향해 방사상 안쪽으로 돌출된 요각 표면(re-entrant surface)을 포함하는, 웨이퍼 캐리어.
  13. 처리용 장치(processing apparatus)에 있어서,
    (a) 반응 챔버;
    (b) 상기 반응 챔버 내에서 상향 및 하향으로 연장된 스핀들;
    (c) 상기 스핀들과 동축을 이루는 중심 축을 갖는 상기 스핀들에 설치된 제1항에 개시된 웨이퍼;
    (d) 상기 웨이퍼 캐리어 위에서 상기 반응 챔버와 연통되어, 하나 이상의 기체를 상기 웨이퍼 캐리어를 향해 하향으로 향하도록 구성 및 배치된 유체 입구 요소(fluid inlet element); 및
    (e) 상기 웨이퍼 캐리어 아래에서 상기 반응 챔버와 연통되어 있는 배기 시스템(exhaust system)
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 처리용 장치.
  14. 웨이퍼를 처리하는 방법으로서,
    기체를 제13항에 개시된 처리용 장치의 웨이퍼 캐리어로 하향으로 향하게 하는 단계를 포함하고, 상기 단계 중에, 웨이퍼를 상기 웨이퍼 캐리어의 포켓 내에 배치하고, 상기 스핀들 및 웨이퍼 캐리어를 상기 중심 축을 중심으로 회전시키며, 기체를 상기 배기 시스템을 통해 제거하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 웨이퍼 캐리어와 웨이퍼를 가열하는 단계를 더 포함하는 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 기체는 상기 웨이퍼의 노출된 표면상에 데포짓(deposit)을 형성하도록 반응하는, 방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 웨이퍼 캐리어의 상단 표면보다 높은 위치와 상기 웨이퍼 캐리어의 외주 부근에서의 흐름(flow)은 실질적으로 재순환하지 않도록 된, 방법.
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