KR20130037688A - 열 특징부를 갖는 웨이퍼 캐리어 - Google Patents

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보리스 볼프
에릭 에이. 아모르
샌딥 크리쉬난
광후아 웨이
루카스 어반
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비코 인스트루먼츠 인코포레이티드
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Abstract

화학적 기상 증착과 같은 웨이퍼 처리에서 이용되는 웨이퍼 캐리어(32)는, 웨이퍼(70)를 유지하기 위한 포켓(40)과, 웨이퍼를 포켓의 바닥부(46) 위에 지지하기 위한 지지면(56)을 갖는다. 웨이퍼 캐리어(32)는 웨이퍼 캐리어의 주변부보다 낮은 열전도율을 갖는 열 장벽을 형성하는 트렌치(41)와 같은 열 제어 특징부가 제공된다. 이들 열 제어 특징부는 웨이퍼 표면(72, 74) 및 웨이퍼 캐리어 상면(34)에 걸친 온도 분포를 더욱 균일하게 한다.

Description

열 특징부를 갖는 웨이퍼 캐리어{WAFER CARRIER WITH THERMAL FEATURES}
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 2011년 9월 1일자로 출원된 미국 가특허 출원 번호 61/529,988호의 출원 일자의 이점을 주장하는 2012년 8월 29일자로 출원된 미국 특허 출원 번호 13/598,122의 계속 출원이며, 이들 특허 출원의 개시 내용은 본 명세서에서 원용에 의해 참조되어 있다.
본 발명은 웨이퍼 가공 장치, 이러한 웨이퍼 가공 장치에 이용하기 위한 웨이퍼 캐리어, 및 웨이퍼 가공 방법에 관한 것이다.
다수의 반도체 소자는 기판 상에의 반도체 재료의 에피택셜 성장에 의해 형성된다. 기판은 통상적으로 흔히 "웨이퍼"로 지칭되는 디스크 형태의 결정질 재료이다. 예컨대, Ⅲ-Ⅴ족 반도체와 같은 화합물 반도체로 형성된 소자는 통상적으로 금속 유기 화학적 기상 증착법 또는 "MOCVD"법을 이용하여 화합물 반도체의 연속층을 성장시킴으로써 형성된다. 이 공정에서, 웨이퍼는 통상적으로 웨이퍼를 상승된 온도로 유지하면서 웨이퍼의 표면 위에 흐르게 되는 Ⅴ족 원소의 소스와 금속 유기 화합물을 포함하는 가스의 조합에 노출된다. Ⅲ-Ⅴ족 반도체의 일례로는 갈륨 니트라이드(gallium nitride)가 있으며, 이 갈륨 니트라이드는 예컨대 사파이어 웨이퍼와 같은 적합한 결정 격자 간격을 갖는 기판 상에서의 유기금속-갈륨 화합물(organo-gallium compound)과 암모니아의 반응에 의해 형성될 수 있다. 통상적으로, 웨이퍼는 갈륨 니트라이드 및 관련 화합물의 증착 동안 500～1200℃ 정도의 온도로 유지된다.
복합 소자는 예컨대 반도체의 결정 구조와 밴드갭을 변화시키기 위해 다른 Ⅲ족 또는 Ⅴ족 원소를 추가하는 것과 같은 다소 상이한 반응 조건 하에서 웨이퍼의 표면 상에 다수의 층을 연속적으로 증착함으로써 제조될 수 있다. 예컨대, 갈륨 니트라이드계 반도체에서, 반도체의 밴드갭을 변화시키기 위해 인듐과 알루미늄 중의 하나 이상이 다른 비율로 이용될 수 있다. 또한, 각각의 층의 도전율을 제어하기 위해 p-형 또는 n-형 도펀트(dopant)가 추가될 수 있다. 반도체층의 전부가 형성된 후, 그리고 통상적으로 적합한 전기 컨택이 적용된 후, 웨이퍼는 개별 소자로 절단된다. 발광 다이오드(LED)와 같은 소자, 레이저, 기타 전자 소자, 및 기타 광전자 소자가 이러한 방식으로 제조될 수 있다.
대표적인 화학적 기상 증착 공정에서, 다수의 웨이퍼는 흔히 웨이퍼 캐리어로 지칭되는 장치 상에 각각의 웨이퍼의 상면이 웨이퍼 캐리어의 상면에서 노출되도록 유지된다. 웨이퍼 캐리어는 그 후 반응 챔버 내에 위치되고, 요구된 온도로 유지되면서 가스 혼합물이 웨이퍼 캐리어의 표면 위에 흐르게 된다. 이 공정 동안 웨이퍼 캐리어 상의 다양한 웨이퍼의 상면 상의 모든 지점에서 균일한 조건을 유지하는 것이 중요하다. 반응 가스의 조성 및 웨이퍼 표면 온도의 사소한 불균일도 그 결과의 반도체 소자의 특성의 바람직하지 않은 불균일을 초래한다. 예컨대, 갈륨 및 인듐 니트라이드 층이 증착되는 경우, 웨이퍼 표면 온도의 불균일은 증착된 층의 조성 및 밴드갭의 불균일을 초래할 것이다. 인듐이 비교적 높은 증기압을 갖기 때문에, 증착된 층은 표면 온도가 더 높은 곳에서는 인듐의 비율이 더 적어지고 이들 영역에서의 밴드갭이 더 커질 것이다. 증착된 층이 LED 구조의 액티브 발광층인 경우, 이 웨이퍼로 형성된 LED의 방출 파장 또한 변화될 것이다. 그러므로, 당해 기술 분야에서 지금까지는 균일한 조건을 유지하는 것에 관하여 상당한 노력이 기울어져 왔다.
본 산업 분야에서 널리 수용되었던 CVD 장치 중의 한 가지 유형은, 각각의 웨이퍼-유지 영역에 하나의 웨이퍼가 유지되는 다수의 웨이퍼-유지 영역을 갖는 대형 디스크 형태의 웨이퍼 캐리어를 이용한다. 웨이퍼 캐리어는 웨이퍼의 노출 표면을 갖는 웨이퍼 캐리어의 상면이 가스 분배 요소를 향해 위쪽으로 바라보도록 반응 챔버 내의 스핀들 상에 지지된다. 스핀들이 회전되는 동안, 가스가 웨이퍼 캐리어의 상면 상으로 아래쪽으로 향하게 되고, 상면을 가로질러 웨이퍼 캐리어의 외곽 쪽으로 흐르게 된다. 사용된 가스는 웨이퍼 캐리어 아래에 배치된 포트를 통해 반응 챔버로부터 진공 배기된다. 웨이퍼 캐리어는 가열 요소, 통상적으로는 웨이퍼 캐리어의 하면 아래에 배치된 전기 저항성 가열 요소에 의해 원하는 상승 온도로 유지된다. 이들 가열 요소는 웨이퍼 표면의 요구된 온도 위의 온도로 유지되는 반면, 가스 분배 요소 및 반응 챔버의 벽은 통상적으로 가스의 조기 반응(premature reaction)을 방지하기 위해 원하는 반응 온도보다 훨씬 아래의 온도로 유지된다. 따라서, 저항성 가열 요소로부터 웨이퍼 캐리어의 하면으로 열이 전달되고, 웨이퍼 캐리어를 통해 개개의 웨이퍼를 향해 위쪽으로 흐르게 된다. 이 열이 웨이퍼 및 웨이퍼 캐리어로부터 가스 분배 요소 및 챔버의 벽으로 전달된다.
지금까지 당해 기술 분야에서 이러한 시스템의 최적화를 고안하는데 상당한 노력을 기울였지만, 여전히 그 이상의 개선이 요망될 것이다. 구체적으로, 각각의 웨이퍼의 표면에 걸쳐 더 우수한 온도 균일성을 제공하고, 또한 전체 웨이퍼 캐리어에 걸쳐 더 우수한 온도 균일성을 제공하는 것이 바람직할 것이다.
본 발명의 일 태양은 웨이퍼 캐리어를 제공하며, 상기 웨이퍼 캐리어는 몸체를 포함하며, 상기 몸체가, 수평 방향으로 연장하고 서로 반대로 바라보고 있는 상면 및 하면과, 상기 상면에 대해 개방된 복수의 포켓(pocket)을 가지며, 각각의 상기 포켓은 웨이퍼의 상면이 상기 몸체의 상면에서 노출되는 상태로 웨이퍼를 유지하도록 구성되며, 상기 웨이퍼 캐리어는 수평 방향에 직각을 이루는 수직 방향을 규정한다. 상기 웨이퍼 캐리어의 몸체는 몸체 내에 트렌치 또는 기타 협폭의 갭과 같은 하나 이상의 열 제어 특징부를 포함하는 것이 바람직하다. 각각의 열 제어 특징부는 상기 몸체 내에서 규정면(defining surface)을 따라 연장하고, 상기 몸체의 인접 부분의 열전도율과 상이한 열전도율을 갖는다. 가장 전형적으로는, 상기 열 제어 특징부의 열전도율은 상기 몸체의 인접한 부분의 열전도율보다 작아서, 상기 열 제어 특징부가 규정면에 수직을 이루는 방향으로의 열전도를 지체시킬 것이다. 예컨대, 특징부가 고체 상태 또는 액체 상태의 재료에 의해 채워지지 않은 협폭의 트렌치인 경우, 트렌치는 낮은 열전도율을 가지며, 그 폭을 가로지르는 열전도를 지체시킨다.
본 발명의 다른 태양에 따른 웨이퍼 캐리어에서, 하나 이상의 열 제어 특징부는 경사진 특징부이며, 이 경사진 특징부의 규정면의 적어도 일부가 수직 방향에 대해 경사져 있다.
본 발명의 다른 태양에 따른 웨이퍼 캐리어 또한 수평 방향으로 연장하고 서로 반대로 바라보고 있는 상면 및 하면을 갖는 몸체를 포함한다. 상기 몸체는, 캐리어 중심축과, 외곽 영역과, 상기 중심축과 복수의 포켓 사이에 있는 포켓 영역을 규정하며, 상기 복수의 포켓이 상기 포켓 영역에서 상기 상면에 대해 개방되어 있으며, 각각의 상기 포켓은 웨이퍼의 상면이 상기 몸체의 상면에서 노출되는 상태로 웨이퍼를 유지하도록 구성된다. 본 발명의 이 특징에 따른 웨이퍼 캐리어에서, 상기 몸체는 상기 포켓 영역과 상기 외곽 영역 사이에서 상기 포켓 영역 둘레에 연장하는 외곽의 열 제어 특징부를 가지며, 상기 외곽의 열 제어 특징부는, 상기 외곽의 열 제어 특징부가 상기 포켓 영역과 상기 외곽 영역 간의 열전도를 감소시키도록 상기 몸체의 인접한 부분보다 낮은 열전도율을 갖는 것이 가장 바람직하다.
본 발명의 다른 태양에 따른 웨이퍼 캐리어는 몸체를 포함하며, 상기 몸체가, 수평 방향으로 연장하고 서로 반대로 바라보고 있는 상면 및 하면과, 캐리어 중심축과, 외곽면과, 상기 중심축과 상기 외곽면 사이에서 상기 상면에 대해 개방된 복수의 포켓을 갖는다. 각각의 상기 포켓은 웨이퍼의 상면이 상기 몸체의 상면에서 노출되는 상태로 웨이퍼를 유지하도록 구성될 수 있다. 상기 몸체는 복수의 포켓 열 제어 특징부를 가질 수 있다. 각각의 상기 포켓은 상기 포켓에 연관된 포켓 열 제어 특징부를 갖고, 이 포켓 열 제어 특징부가 상기 포켓 아래에 배치된 상기 몸체의 일부분 둘레에 적어도 부분적으로 연장한다. 상기 몸체는 또한 상기 외곽면에 인접하여 상기 캐리어 둘레에 연장하는 외곽의 열 제어 특징부를 가질 수 있다. 상기 열 제어 특징부는 상기 열 제어 특징부가 수평 방향에서의 열전도를 억제하도록 상기 몸체의 인접한 부분보다 낮은 열전도율을 가질 수 있다.
본 발명의 추가의 태양은 전술한 바와 같은 웨이퍼 캐리어를 통합하는 웨이퍼 가공 장치 및 이러한 캐리어를 이용한 웨이퍼 가공 방법을 포함한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 화학적 기상 증착 장치의 간략화된 개략 단면도이다.
도 2는 도 1의 장치에서 이용되는 웨이퍼 캐리어의 도식적 평면도이다.
도 3은 도 2의 3-3 라인을 따라 절취한 부분 도식적 단면도로, 웨이퍼와 함께 웨이퍼 캐리어를 도시하고 있다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 추가 실시예에 따른 웨이퍼 캐리어의 일부분을 도시하는 도식적 부분 단면도이다.
도 7은 본 발명의 추가 실시예에 따른 웨이퍼 캐리어의 일부분을 도시하는 도식적 부분 단면도이다.
도 8은 도 7과 유사하지만 종래의 웨이퍼 캐리어의 일부분을 도시하는 도면이다.
도 9는 도 7 및 도 8의 웨이퍼 캐리어의 작동 동안의 온도 분포를 나타내는 그래프이다.
도 10 내지 도 16은 본 발명의 추가 실시예에 따른 웨이퍼 캐리어의 일부분을 도시하는 도식적 부분 단면도이다.
도 17 및 도 18은 본 발명의 추가 실시예에 따른 웨이퍼 캐리어의 일부분을 도시하는 도식적 부분 평면도이다.
도 19 내지 도 24는 본 발명의 다른 실시예에 따른 웨이퍼 캐리어의 일부분을 도시하는 도식적 부분 단면도이다.
도 25는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 웨이퍼 캐리어의 도식적 밑면도이다.
도 26은 도 25의 웨이퍼 캐리어의 일부분을 확대된 형태로 도시하는 도식적 부분 밑면도이다.
도 27은 도 25의 27-27 라인을 따라 절취한 도식적 부분 단면도이다.
도 28 및 도 29는 본 발명의 추가 실시예에 따른 웨이퍼 캐리어의 일부분을 도시하는 도식적 부분 밑면도이다.
도 30은 도 29의 웨이퍼 캐리어의 일부분을 확대된 형태로 도시하는 도식적 부분 밑면도이다.
도 31은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 웨이퍼 캐리어의 일부분을 도시하는 도식적 부분 밑면도이다.
도 32는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 웨이퍼 캐리어의 도식적 밑면도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 화학적 기상 증착 장치는 가스 분배 요소(12)가 일단부에 배치된 반응 챔버(10)를 포함한다. 본 명세서에서는 가스 분배 요소(12)를 갖는 단부를 챔버(10)의 "상단부"로서 지칭한다. 챔버의 상단부는 통상적으로 정상적인 중력의 기준 체계(normal gravitational frame of reference)에서는 챔버의 정부(top)에 배치되지만, 반드시 그러할 필요는 없다. 그러므로, 아래쪽 방향은 본 명세서에서 사용된 바와 같이 가스 분배 요소(12)로부터 멀어지는 방향을 지칭하고, 위쪽 방향은 챔버 내에서 가스 분배 요소(12)를 향하는 방향을 지칭하며, 이들 방향은 중력의 위쪽 방향 및 아래쪽 방향과 정렬되는지의 여부와는 무관하다. 마찬가지로, 요소의 "상면" 및 "하면"은 본 명세서에서는 챔버(10) 및 가스 분배 요소(12)의 기준 프레임을 참조하여 기술된다.
가스 분배 요소(12)는 캐리어 가스와 같은 CVD 공정에 이용될 가스와 통상적으로 금속 유기 화합물인 Ⅲ족 금속의 소스 및 예컨대 암모니아 또는 기타 Ⅴ족 하이드라이드(hydride)와 같은 Ⅴ족 원소의 소스와 같은 반응물 가스의 소스(14)에 연결된다. 가스 분배 요소는 다양한 가스를 수용하고 이들 가스의 흐름을 전반적으로 아래쪽 방향으로 향하게 하도록 배열된다. 가스 분배 요소(12)는 또한 작동 동안에 가스 분배 요소의 온도를 원하는 온도로 유지하기 위해 가스 분배 요소를 통해 액체를 순환시키도록 배열된 냉각 시스템(16)에 연결되는 것이 바람직하다. 냉각 시스템(16)은 또한 반응 챔버의 벽을 원하는 온도로 유지하기 위해 반응 챔버(10)의 벽을 통해 액체를 순환시키도록 배열된다. 반응 챔버(10)는 또한 사용된 가스를 챔버의 바닥에 또는 챔버의 바닥 부근에 있는 포트(도시하지 않음)를 통해 챔버의 내부로부터 제거하여 가스 분배 요소로부터 아래 방향으로의 가스의 연속적인 흐름을 허용하도록 배열된 배기 시스템(18)이 구비된다.
스핀들(20)은 스핀들의 중심축(22)이 이 위쪽 방향과 아래쪽 방향으로 연장하도록 챔버 내에 배치된다. 스핀들은 그 상단부, 즉 가스 분배 요소(12)에 가장 근접한 스핀들의 단부에 피팅(fitting, 24)을 갖는다. 도시된 특정 실시예에서, 피팅(24)은 전반적으로 원뿔형 요소이다. 스핀들(20)은 중심축(22)을 중심으로 스핀들을 회전시키도록 배치된 전기 모터 드라이브와 같은 로터리 드라이브 기구(26)에 연결된다. 가열 요소(28)는 챔버 내에 장착되고, 피팅(24) 아래에서 스핀들(20)을 둘러싼다. 챔버는 또한 웨이퍼 캐리어의 삽입 및 제거를 위한 개방 가능한 포트(30)가 제공된다. 전술한 요소들은 종래의 구조의 것으로 되어도 된다. 예컨대, 적합한 반응 챔버는 미국 뉴욕의 플레인뷰에 소재하는 본 출원의 양수인인 Veeco Instruments에 의해 TURBODISK라는 상표명으로 상업적으로 판매된다.
도 1에 도시된 작동 조건에서, 웨이퍼 캐리어(32)는 스핀들의 피팅(24)에 장착된다. 웨이퍼 캐리어는 상면 및 하면에 직각으로 연장하는 중심축(25)을 갖는 전반적으로 원형 디스크 형태의 몸체를 포함하는 구조를 갖는다. 웨이퍼 캐리어의 몸체는 본 명세서에서 "상면"(34)으로 지칭되는 제1 주요면 및 "하면"(36)으로 지칭되는 제2 주요면을 갖는다. 웨이퍼 캐리어의 구조는 또한 스핀들의 피팅(24)에 결합하도록 배치된 피팅(39)을 가지며, 이 피팅(39)은 웨이퍼 캐리어의 몸체를 상면(34)이 가스 분배 요소(12)를 향해 위쪽으로 바라보도록 하고 하면(36)이 가열 요소(28)를 향해 아래쪽으로 바라보면서 가스 분배 요소로부터 멀어지도록 하는 상태로 스핀들 상에 유지하도록 배치된다. 단지 예로서, 웨이퍼 캐리어 몸체는 직경이 약 465 mm이어도 되고, 상면(34)과 하면(36) 사이의 캐리어의 두께는 15.9 mm 정도이어도 된다. 예시된 특정 실시예에서, 피팅(39)은 몸체(32)의 하면에 원뿔대형 오목부(frustoconical depression)로서 형성된다. 그러나, 그 개시 내용이 본 명세서에서 원용에 의해 참조되고 있는 공동 계류 중이고 공동 양수된 미국 특허 공개 번호 2009-0155028 A1에 개시된 바와 같이, 웨이퍼 캐리어의 구조는 몸체와는 별도로 형성된 허브(hub)를 포함할 수 있으며, 피팅은 이러한 허브에 통합될 수 있다. 또한, 피팅의 구성은 스핀들의 구성에 좌우될 것이다.
몸체는 예컨대 탄화규소, 질화붕소, 탄화붕소, 질화알루미늄, 알루미나, 사파이어, 쿼츠(quartz), 흑연 및 이들의 조성물로 이루어진 군에서 선택된 재료와 같은 비금속성의 내화성(refractory) 제1 재료의 모노리식 슬래브(monolithic slab)로서 형성된 주요부(main portion, 38)를 포함하는 것이 바람직하며, 이들은 예컨대 탄화물, 질화물 또는 산화물과 같은 내화 코팅(refractory coating)을 가질 수도 있고 또는 갖지 않을 수도 있다.
웨이퍼 캐리어의 몸체는, 중심축(25)에 있거나 중심축 가까이에 있는 중앙 영역(27), 중앙 영역을 둘러싸는 포켓 영역 또는 웨이퍼-유지 영역(29), 및 포켓 영역을 둘러싸고 몸체의 외곽을 규정하는 외곽 영역(31)을 갖는다. 외곽 영역(31)은 몸체의 가장 바깥쪽의 맨 끝에서 상면(34)과 하면(36) 사이에 연장하는 외곽면(33)을 규정한다.
캐리어의 몸체는 포켓 영역(29)에서 상면에 대해 개방된 복수의 원형 포켓(40)을 규정한다. 도 1 및 도 3에 최상으로 도시된 바와 같이, 몸체의 주요부(38)는 실질적으로 평면형의 상면(34)을 규정한다. 주요부(38)는 주요부를 통해 상면(34)에서부터 하면(36)으로 연장하는 구멍(42)을 갖는다. 각각의 구멍(42) 내에는 보조부(minor portion, 44)가 배치된다. 각각의 구멍 내에 배치된 보조부(44)는 포켓(40)의 바닥면(46)을 규정하며, 이 바닥면이 상면(34) 아래에서 리세스되어 있다. 보조부(44)는 바람직하게는 예컨대 탄화규소, 질화붕소, 탄화붕소, 질화알루미늄, 알루미나, 사파이어, 쿼츠, 흑연 및 이들의 조성물로 이루어진 비금속성의 내화성 재료인 제2 재료로 형성되며, 예컨대 탄화물, 질화물 또는 산화물과 같은 내화 코팅을 가질 수도 있고 또는 갖지 않을 수도 있다. 제2 재료는 주요부를 구성하는 제1 재료와 상이한 것이 바람직하다. 제2 재료는 제1 재료의 열전도율보다 높은 열전도율을 가져도 좋다. 예컨대, 주요부가 흑연으로 형성되는 경우, 보조부는 탄화규소로 형성되어도 된다. 보조부(44)와 주요부(38)는 서로 협동하여 몸체의 하면(36)을 규정한다. 도 3에 도시된 특정 실시예에서, 주요부(38)의 하면은 평면형이며, 보조부(44)의 하면은 하면(36)이 평면형으로 되도록 주요부의 하면과 공통 평면으로 된다.
보조부(44)는 구멍(42)의 벽과 마찰 방식으로 결합된다. 예컨대, 보조부는 구멍에 프레스 끼워맞춤(press-fit)될 수도 있고 또는 주요부를 상승된 온도로 상승시키고 차가운 보조부를 구멍에 삽입함에 의해 수축 끼워맞춤(shrink-fit)될 수도 있다. 바람직하게는, 포켓의 전부가 균일한 깊이로 된다. 이러한 균일성은 예컨대 보조부를 그라인딩 또는 폴리싱함에 의하여 보조부의 전부를 균일한 두께로 형성함으로써 용이하게 달성될 수 있다.
각각의 보조부(44)와 주요부(38)의 주변 재료 간에는 열 장벽(thermal barrier)(48)이 있다. 열 장벽은 주요부의 주된 재료(bulk material)의 열전도율보다 낮은 열전도율을 갖는 영역이다. 도 3에 도시된 특정 실시예에서, 열 장벽은 예컨대 구멍(42)을 규정하는 주요부(38)의 벽의 홈에 의해 형성된 약 100 미크론 또는 그 이상의 두께의 갭과 같은 거시적 갭(48)을 포함한다. 이 갭은 작동 동안에 마주치게 되는 공기 또는 공정 가스와 같은 가스를 포함하고 있으며, 그러므로 인접하고 있는 고체 재료보다 훨씬 낮은 열전도율을 갖는다.
보조부(44)와 주요부(38)의 서로 맞닿는 면들은 또한 열 장벽의 일부분을 규정한다. 이들 면들이 서로 거시적 규모로 맞닿고 있지만, 둘 중의 어느 표면도 완벽하게 매끄럽지는 못하다. 따라서, 맞닿고 있는 면들의 일부분 사이에는 가스가 채워진 미시적인 갭이 존재하게 될 것이다. 이들 갭 또한 보조부(44)와 주요부(38) 간의 열전도를 저해할 것이다.
도 2 및 도 3을 참조하여 최상으로 알 수 있는 바와 같이, 각각의 포켓(40)은 상면(34) 및 하면(36)에 직각을 이루고 웨이퍼 캐리어의 중심축(25)에는 평행을 이루는 수직 방향으로 연장하는 포켓 축(68)을 갖는다. 각각의 포켓에 연관된 열 장벽(48)은 포켓의 외곽에 정렬되는 상태로 포켓의 포켓 축(68)의 둘레에 전체적으로 연장한다. 이 실시예에서, 각각의 열 장벽(48)은 포켓 축(68)과 동축을 이루고 포켓(40)의 반경과 동일하거나 거의 동일한 반경을 갖는 직원기둥(right circular cylinder) 형태의 이론적인 규정면(theoretical defining surface, 65)을 따라 연장한다. 보조부(44)와 주요부(38)의 갭 및 서로 맞닿는 면들과 같은 열 장벽(48)을 형성하는 외형적 특징부는, 규정면에 직각을 이루는 방향에서의 이들 외형적 특징부의 치수보다 규정면(65)을 따르는 방향에서의 치수가 훨씬 크다. 열 장벽(48)의 열전도율은 몸체의 인접한 부분의 열전도율보다 작다. 즉, 열 장벽(48)의 열전도율은 주요부(38)와 보조부(44)의 열전도율보다 작다. 그러므로, 열 장벽(48)은 규정면에 수직을 이루는 방향, 즉 상면(34)과 하면(36)에 평행한 수평 방향에서의 열전도율을 저하시킨다.
본 발명의 이 실시예에 따른 웨이퍼 캐리어는 캐리어 몸체의 포켓 영역(29)과 외곽 영역(31) 사이에 배치된 외곽의 열 제어 특징부 또는 열 장벽(41)을 더 포함한다. 이 실시예에서, 외곽의 열 장벽(41)은 몸체의 주요부(38) 내로 연장하는 트렌치(trench)이다. 웨이퍼 캐리어의 특징부와 관련하여 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "트렌치"라는 표현은 웨이퍼 캐리어의 표면까지 연장하고 폭보다 실질적으로 더 큰 깊이를 갖는 웨이퍼 캐리어 내의 갭을 의미한다. 이 실시예에서, 트렌치(41)는 하나의 단일체 요소(single unitary element), 즉 몸체의 주요부(38) 내에 형성된다. 또한, 이 실시예에서, 트렌치(41)는 어떠한 고체 상태 또는 액체 상태의 재료로 채워지지 않으며, 그러므로 예컨대 캐리어가 챔버의 외측에 있을 때에는 공기로 채워지거나 또는 캐리어가 챔버 내에 있을 때에는 공정 가스와 같은 주변 분위기로 채워질 것이다. 트렌치는 웨이퍼 캐리어의 중심축(25)을 중심으로 하는 회전면(surface of revolution)의 형태, 이 경우에는 웨이퍼 캐리어의 중심축(25)과 동심을 이루는 직원기둥의 형태인 규정면(45)을 따라 연장한다. 트렌치의 경우에, 규정면은 트렌치의 벽으로부터 등거리에 있는 면으로서 취해질 수 있다. 달리 말하면, 트렌치(41)의 깊이 치수 d는 웨이퍼 캐리어의 상면 및 하면에 직각을 이루고, 웨이퍼 캐리어의 중앙축에 평행을 이룬다. 트렌치(41)는 규정면(45)에 직각을 이루는 가로 방향의 치수 w가 규정면에 평행한 트렌치의 치수보다 작다.
캐리어는 포켓에 연관된 락(lock, 50)을 추가로 포함한다. 락은 2010년 8월 13일자로 출원된 미국 특허 출원 번호 12/855,739 및 2011년 8월 4일자로 출원된 대응 국제 특허 출원 번호 PCT/US2011/046567에 더욱 상세하게 설명된 바와 같이 구성될 수 있으며, 이들 특허 출원의 개시 내용은 본 명세서에 원용에 의해 참조되어 있다. 락(50)은 옵션의 것으로 생략될 수도 있으며, 본 명세서에서 아래에 설명된 다른 캐리어는 락이 생략되어 있다. 락(50)은 보조부(44)의 전도율보다 낮고 바람직하게는 주요부(38)의 전도율보다 낮은 내화 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 예컨대, 락은 쿼츠로 형성되어도 된다. 각각의 락은 수직 원통 샤프트 형태의 중간부(52)(도 3) 및 원형 디스크 형태의 하부(54)를 포함한다. 각각의 락의 하부(54)는 위쪽으로 바라보는 지지면(56)을 규정한다. 각각의 락은 중간부의 축을 가로질러 돌출하는 상부(58)를 추가로 포함한다. 상부는 중간부(52)의 축에 대해 대칭을 이루지 않는다. 각각의 락의 상부(58)는 락의 지지면(56) 위에 있지만 이 지지면으로부터 떨어져 이격되어 있는 아래쪽으로 바라보는 락 표면(60)을 규정한다. 그러므로, 각각의 락은 지지면(56)과 락 표면(60) 사이에 갭(62)을 규정한다. 각각의 락은, 락의 상부(58)가 포켓 위로 돌출하는 도 3에 도시된 작동 위치와 상부가 포켓 위로 돌출하지 않는 비작동 위치 사이에서 락이 이동될 수 있도록 웨이퍼 캐리어에 고정된다.
작동 시에, 캐리어는 원형의 디스크형 웨이퍼(70)가 로딩된다. 비작동 위치에서 각각의 포켓에 연관된 하나 이상의 락(50)으로, 웨이퍼는 웨이퍼의 하면(72)이 락의 지지면(56) 상에 거치되도록 포켓에 위치된다. 락의 지지면들은 서로 협동하여 웨이퍼의 하면(72)을 포켓의 바닥면(46) 위에서 지지하며, 이러한 지지는, 웨이퍼의 하면과 포켓의 바닥면 사이에 갭(73)(도 3)이 존재하고, 웨이퍼의 상면(74)이 캐리어의 상면(34)과 공통 평면을 이루거나 거의 공통 평면을 이루도록 이루어진다. 락을 포함한 캐리어의 치수는 웨이퍼의 에지 또는 외곽면(76)과 락의 중간부(52) 사이에 매우 작은 간극이 있도록 선택된다. 그러므로, 락의 중간부는, 웨이퍼의 에지와 포켓의 벽 간의 거리가 웨이퍼의 외곽 주위에서 실질적으로 균일하도록, 웨이퍼를 포켓 내에 센터링한다.
락이 작동 위치로 되면, 각각의 락의 상부(58) 및 아래쪽으로 바라보는 락 표면(60)(도 3)이 포켓 위에서 그리고 웨이퍼의 상면(74) 위에서 안쪽으로 튀어나오게 된다. 락 표면(60)은 지지면(56)보다 높은 수직 레벨로 배치된다. 그러므로, 웨이퍼는 지지면(56)과 락 표면 사이에 맞물리게 되고, 캐리어에 관련하여 위쪽 또는 아래쪽의 이동이 억제된다. 락의 상부 요소와 하부 요소는 실시 가능한 정도 내에서 가능한 한 작게 되어, 이들 요소가 각각의 웨이퍼의 외곽에 인접한 웨이퍼 표면의 매우 작은 부분에만 접촉하게 되는 것이 바람직하다. 예컨대, 락 표면과 지지면은 웨이퍼 표면의 단지 수 ㎟를 맞물게 될 수 있다.
통상적으로, 웨이퍼는 캐리어가 반응 챔버의 외측에 있는 동안 캐리어 상에 로딩된다. 웨이퍼를 위에 갖고 있는 캐리어는, 캐리어의 피팅(39)이 스핀들의 피팅(24)과 결합되고, 캐리어의 중심축(25)이 스핀들의 축(22)과 일치하게 되도록, 종래의 로봇 장치(도시하지 않음)를 이용하여 반응 챔버에 로딩된다. 스핀들과 캐리어는 이 공통축을 중심으로 회전된다. 채용되는 특정한 공정에 따라서는, 이러한 회전은 분당 수 백의 회전수 또는 그 이상으로 될 수 있다.
공정 가스 및 캐리어 가스가 웨이퍼 캐리어 및 웨이퍼를 향해 아래쪽으로 흐르고, 캐리어의 상면(34) 및 웨이퍼의 노출된 상면(74) 위에서 전반적으로 반경 방향으로 외측으로 흐르도록, 공정 가스 및 캐리어 가스를 가스 분배 요소(12)에 공급하기 위해 가스 소스(14)가 작동된다. 가스 분배 시스템(12) 및 챔버(10)의 벽은 이들 표면에서의 가스의 반응을 금지하기 위해 비교적 낮은 온도로 유지된다.
어떠한 화학적 기상 증착 공정에 대해서는 500 내지 1200℃ 정도가 되는 원하는 공정 온도로 캐리어 및 웨이퍼를 가열하기 위해 히터(28)가 작동된다. 열은 주로 복사열 전달에 의해 히터로부터 캐리어 몸체의 하면(36)으로 전달된다. 열은 캐리어 몸체의 주요부(38)를 통한 몸체의 상면(34)으로의 전도에 의해 위쪽으로 흐른다. 열은 또한 웨이퍼 캐리어의 보조부(44)를 통과하고, 포켓의 바닥면과 웨이퍼의 하면 사이의 갭(73)을 가로지르며, 웨이퍼를 통해 웨이퍼의 상면(74)으로 외쪽으로 흐른다. 열은 복사에 의해 몸체 및 웨이퍼의 상면으로부터 챔버(10)의 벽 및 가스 분배 요소(12)에 전달되며, 또한 웨이퍼 캐리어의 외곽면(33)으로부터 챔버의 벽으로 전달된다. 열은 또한 웨이퍼 캐리어 및 웨이퍼로부터 공정 가스에도 전달된다.
공정 가스는 웨이퍼를 처리하도록 웨이퍼의 상면에서 반응한다. 예컨대, 화학적 기상 증착 공정에서, 공정 가스는 웨이퍼 상면 상의 증착물(deposit)을 형성한다. 통상적으로, 웨이퍼는 결정질 재료로 형성되며, 증착 공정은 웨이퍼의 재료의 격자 간격과 유사한 격자 간격을 갖는 결정질 재료의 에피택셜 증착 공정이다.
공정 균일성을 위해, 각각의 웨이퍼의 상면의 온도는 웨이퍼의 전체 상면에 걸쳐 일정해야 하고 캐리어 상의 다른 웨이퍼의 온도와 동일하여야 한다. 이를 달성하기 위해, 각각의 웨이퍼의 상면(74)의 온도는 캐리어의 상면(34)의 온도와 동일하여야 한다. 캐리어의 상면의 온도는 몸체의 주요부(38)를 통한 열전달의 속도에 좌우되는 반면, 웨이퍼의 상면의 온도는 보조부(44), 갭(73) 및 웨이퍼 자체를 통한 열전달의 속도에 좌우된다. 보조부(44)의 높은 열전도율 및 그 결과의 낮은 열저항은 갭(73)의 높은 열저항을 보상하며, 이로써 웨이퍼의 상면이 캐리어의 상면의 온도와 실질적으로 동일한 온도로 유지된다. 이것은 웨이퍼의 에지와 캐리어의 주변 부분 간의 열전달을 최소화하며, 각각의 웨이퍼의 전체 상면에 걸쳐 균일한 온도를 유지하는데 도움을 준다. 이 작용을 제공하기 위해, 포켓(46)의 바닥면은 주요부(38)의 인접한 부분보다 높은 온도로 되어야 한다. 몸체의 보조부(44)와 주요부(38) 간의 열 장벽(48)은 수평 방향에서의 보조부(44)와 주요부(38) 간의 열전도를 최소화하며, 그러므로 보조부(44)로부터 주요부로의 열손실을 최소화한다. 이것은 포켓의 바닥면과 캐리어의 상면 간의 이러한 온도차를 유지하는데 도움을 준다. 더욱이, 포켓의 외곽에서의 캐리어의 수평 열전달의 감소는 포켓을 바로 옆에서 둘러싸고 있는 캐리어 상면의 국소 가열을 최소화하는데 도움을 준다. 아래에 추가로 설명되는 바와 같이, 포켓을 바로 옆에서 둘러싸고 있는 캐리어 상면의 이들 부분은 캐리어 상면의 다른 부분보다 더 고온으로 되는 경향이 있다. 이 작용을 감소시킴으로써, 열 장벽은 증착이 더욱 균일하게 이루어지게 한다.
웨이퍼 캐리어 몸체의 외곽부(31)가 챔버(10)의 벽에 근접하게 배치되기 때문에, 웨이퍼 캐리어의 외곽부는 열을 높은 속도로 챔버의 벽에 전달하는 경향이 있고, 그에 따라 웨이퍼 캐리어의 나머지보다 낮은 온도에서 작동하는 경향이 있다. 이것은 외곽 영역에 가장 근접한 포켓 영역(29)의 외측에 인접한 캐리어 몸체의 부분을 냉각시키는 경향이 있다. 외곽의 열 장벽(41)은 포켓 영역으로부터 외곽 영역으로의 수평 열전달을 감소시키고, 그러므로 포켓 영역에 대한 냉각 작용을 감소시킨다. 이것은 그 다음으로 포켓 영역 내의 온도차를 감소시킨다. 외곽의 열 장벽이 외곽 영역(31)과 포켓 영역 간의 온도차를 증가시킬 것이지만, 이 온도차는 공정에 악영향을 주지 못한다. 가스가 외곽 영역 위에서 외측으로 흐르며, 그러므로 차가운 외곽 영역 위를 통과하는 가스는 가공되고 있는 웨이퍼의 어떠한 것에도 좋은 않은 영향을 주지 않는다. 따라서, 외곽 영역에 그리고 포켓 영역의 외측부에 더 많은 열이 전달되도록 가열 요소(28)(도 1)를 균일하지 않게 함으로써 웨이퍼 캐리어의 외곽으로부터 챔버의 벽으로의 열전달을 보상하는 것이 관례이었다. 이 접근법은 도시된 바와 같이 외곽의 열 장벽과 함께 이용될 수 있다. 그러나, 외곽의 열 장벽은 이러한 보상에 대한 필요성을 감소시킨다.
2010년 8월 13일자로 출원된 전술한 미국 특허 출원 번호 12/855,739 및 2011년 8월 4일자로 출원된 대응 국제 특허 출원 번호 PCT/US2011/046567에서 매우 상세하게 설명된 바와 같이, 락(50)은 각각의 웨이퍼를 연관된 포켓 내에 센터링되는 상태로 유지하고, 웨이퍼의 휘어짐으로 인한 상방향으로의 이동에 대항하여 웨이퍼의 에지를 유지한다. 이러한 작용은 웨이퍼로의 더욱 균일한 열전달을 촉진한다.
추가의 변형예(도 4)에서, 캐리어 몸체의 보조부(344)는 쿼츠 또는 주요부 및 보조부의 전도율보다 낮은 열전도율을 갖는 또 다른 재료로 형성된 부싱(bushing, 348)에 의해 주요부(338)에 장착될 수 있다. 여기에서도, 보조부는 주요부보다 높은 열전도율을 갖는 것이 바람직하다. 부싱은 보조부와 주요부 사이의 열 장벽의 부분으로서 작용한다. 부싱과 보조부 사이 및 부싱과 주요부 사이의 고체-고체 계면(solid-to-solid interface)은 추가의 열 장벽을 제공한다. 이 변형예에서, 부싱은 포켓의 수직 벽(342)을 규정한다.
도 5의 실시예는 도 1 내지 도 3을 참조하여 위에서 설명한 실시예와 유사하지만, 각각의 보조부(444)가 주요부(438)에서의 대응하는 구멍(442)보다 작은 직경의 몸체(443)를 포함하며, 이로써 갭(448)이 열 장벽으로서 제공된다는 점이 상이하다. 각각의 보조부는 또한 보조부와 구멍(442)의 동심도(concentricity)를 유지하기 위해 주요부(438)에 밀착 끼워맞춤되는 헤드(445)를 포함한다.
도 6의 웨이퍼 캐리어는 도 1 내지 도 3을 참조하여 위에서 설명한 캐리어와 유사한 주요부(538) 및 보조부(544)를 포함한다. 그러나, 도 6의 캐리어 몸체는 보조부를 감싸고 각각의 보조부와 주요부 사이에 배치된 링형 경계부(ring-like border portion, 502)를 포함한다. 경계부(502)는 주요부 및 보조부의 열전도율과 상이한 열전도율을 갖는다. 예시된 바와 같이, 경계부는 각각의 포켓의 외곽부 아래에 정렬되어 있다. 추가의 변형예에서, 경계부는 각각의 포켓을 둘러싸는 상면(534)의 부분 아래에 정렬될 수도 있다. 경계부의 열전도율은 웨이퍼의 에지로의 열전달 또는 웨이퍼의 에지로부터의 열전달을 상쇄하도록 독립적으로 선택될 수 있다. 예컨대, 상면(534)의 이들 부분이 웨이퍼보다 고온으로 되는 경향이 있는 곳에서는, 경계부의 열전도율은 주요부의 열전도율보다 낮게 될 수 있다.
도 7에 부분적으로 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 웨이퍼 캐리어는 몸체의 상면(234) 및 하면(236)을 규정하는 내화 재료의 단일체 주요부(238)를 포함하는 몸체를 갖는다. 주요부는 몸체의 상면에 형성된 포켓(240)을 규정한다. 각각의 포켓은, 바닥면(246)과, 포켓(240)을 둘러싸는 원주 방향의 벽 표면과, 바닥면(246)보다 높은 수직 레벨에서 포켓 주위를 연장하는 상방향으로 바라보는 웨이퍼 지지면(260)을 갖는다. 포켓은 수직 포켓 축(268)을 중심으로 전반적으로 대칭을 이룬다. 트렌치 형태의 열 장벽(248)이 포켓의 외곽부 아래에서 축(268) 주위를 연장한다. 이 실시예에서, 트렌치(248)는 캐리어 몸체의 상면(234)에 대해 개방되어 있으며, 상면의 일부를 구성하는 웨이퍼 지지면(260)을 교차한다. 트렌치(248)는 포켓 축(248)과 동심을 이루는 직원기둥 형태의 규정면을 갖는다. 트렌치(248)는 포켓 바닥면(246)에서부터 웨이퍼 캐리어의 하면(236)까지 거의 쭉 하방향으로 연장하지만, 하면의 직전에 멈춘다. 트렌치는 포켓 바닥면(246)을 규정하는 캐리어 몸체의 보조부(244)를 실질적으로 둘러싼다.
작동 동안, 트렌치(248)는 수평 방향으로의 열전도를 억제한다. 보조부(244) 및 주요부(238)가 서로 일체로 형성되지만, 여전히 보조부와 주요부 간에는 온도차가 있으며, 여전히 수평 방향의 열전도를 억제할 필요성이 있다. 이 필요성은 도 7의 캐리어와 유사하지만 열 장벽이 없는 종래의 웨이퍼 캐리어를 도시하고 있는 도 8을 참조하여 이해될 수 있다. 웨이퍼(270')가 포켓에 배치될 때, 웨이퍼와 포켓 바닥면(246') 사이에 갭(273')이 존재할 것이다. 갭(273') 내의 가스는 웨이퍼 캐리어의 재료보다 실질적으로 낮은 열전도율을 가지며, 그러므로 보조부를 웨이퍼와 절연시킨다. 작동 동안, 열이 웨이퍼 캐리어를 통해 위쪽으로 전도되며, 캐리어의 상면(234') 및 웨이퍼의 상면(274')으로부터 주변으로 손실된다. 갭은 웨이퍼 아래에 있는 캐리어 부분(244')으로부터 웨이퍼로의 수직 열 흐름을 차단하는 절연체로서 작용한다. 이것은 바닥면(246')의 레벨에서 캐리어 부분(244')이 주요부(238')의 바로 인접한 부분보다 더 고온으로 될 것이라는 것을 의미한다. 그러므로, 열은 도 8의 화살표 HF에 의해 개략적으로 나타낸 바와 같이 캐리어 부분(244')으로부터 주요부(238')로 수평으로 흐를 것이다. 이것은 포켓을 바로 옆에서 둘러싸는 주요부(238')의 부분의 온도를 상승시켜, 포켓을 바로 옆에서 둘러싸는 상면(234')의 부분(S')이 포켓에서부터 떨어져 있는 상면(234')의 다른 부분(R')보다 더 고온으로 된다. 더욱이, 수평 방향의 열 흐름은 포켓 바닥면(246')을 냉각시키는 경향이 있다. 이 냉각은 고르지 않으므로, 포켓 축(268') 부근의 포켓 바닥면의 부분이 포켓 축으로부터 떨어져 있는 부분보다 더 고온으로 된다. 갭(273')의 절연 작용 때문에, 웨이퍼 상면(274')은 캐리어 상면(234')보다 더 저온으로 될 것이다. 수평 방향의 열전도로 인한 포켓 바닥면(246')의 냉각은 이 작용을 심화시킨다. 더욱이, 포켓 바닥면의 고르지 않은 냉각은 웨이퍼 상면(274') 상의 고르지 않은 온도를 초래하여, 웨이퍼 상면의 중앙(WC')이 웨이퍼 상면의 외곽(WP')보다 더 고온으로 된다.
이 작용은 웨이퍼 상면의 상면 온도 대 포켓 축으로부터의 거리의 플로트인 도 9의 실선 곡선(202)으로 도시되어 있다. 역시, 웨이퍼 상면(WC' 및 WP' 지점)은 캐리어 상면(R' 및 S' 지점)보다 실질적으로 더 저온으로 되며, WC' 지점과 WP' 지점 간에 현저한 온도차가 있다. S' 지점은 R' 지점보다 더 고온으로 된다. 이들 온도차는 공정 균일성을 감소시킨다.
도 7의 웨이퍼 캐리어에서, 열 장벽(248)은 이러한 작용을 억제한다. 보조부(244)로부터의 수평 방향의 열전도가 차단되기 때문에, 바닥면(246) 및 그에 따라 웨이퍼 상면(274)이 더 고온으로 되며, 거의 균일한 온도로 된다. 도 9에서 점선 곡선(204)으로 나타낸 바와 같이, WC 지점과 WP 지점의 온도는 거의 동일하며, R 지점과 S 지점에서의 캐리어 상면의 온도에 근접한다. 또한, 포켓 가까이에 있는 S 지점에서의 온도는 포켓으로부터 떨어져 있는 R 지점에서의 온도에 근접하게 된다.
다른 실시예에 따른 웨이퍼 캐리어는 복수의 포켓(740)을 규정하는 단일체의 몸체(850)를 포함하며, 도 10에는 복수의 포켓 중의 단지 하나만이 도시되어 있다. 각각의 포켓(740)은, 바닥면(746) 위에 배치된 지지면(756)과, 포켓을 둘러싸는 언더컷 외곽 벽(undercut peripheral wall, 742)을 갖는다. 포켓은 포켓의 외곽부 가까이에서 포켓 축(768) 둘레에 연장하는 외측 열 장벽 또는 트렌치(600)를 갖는다. 트렌치(600)는 도 7을 참조하여 위에서 설명한 트렌치(248)와 유사하다. 도 7의 캐리어에서와 같이, 트렌치(600)는 웨이퍼 캐리어의 정부(top)에 대해 개방되지만 웨이퍼 캐리어 바닥부(860)의 벽을 통과하여 연장하지 않는다. 트렌치(600)는 외곽 벽(742)과 지지면(756)의 내측 에지를 형성하는 벽(810) 사이에서 지지면(756)을 교차한다. 여기에서도, 트렌치(600)는 실질적으로 수직을 이루며, 포켓(740)의 축(768)과 동심을 이루는 전반적으로 직원기둥의 형태로 된다. 단지 예로서, 트렌치(600)의 폭 Δw는 예컨대 약 0.5 내지 약 10,000 미크론, 약 1 내지 약 7,000 미크론, 약 1 내지 약 5,000 미크론, 약 1 내지 약 3,000 미크론, 약 1 내지 약 1,000 미크론, 또는 약 1 내지 약 500 미크론을 포함한 다양한 값으로 될 수 있다. 특정 웨이퍼 캐리어 설계에서의 특정 트렌치(600)의 선택된 폭 Δw는 예상된 웨이퍼 가공 조건, 웨이퍼 캐리어에 의해 유지될 웨이퍼 상에 재료를 증착하기 위한 방안(recipe), 및 웨이퍼 가공 동안의 웨이퍼 캐리어의 예상된 히트 프로파일(heat profile)에 좌우되어 변경될 수 있다.
웨이퍼 캐리어는 외측 열 장벽 또는 트렌치(600)의 내측에서 포켓 축(768) 둘레에 연장하는 내측의 열 장벽 또는 트렌치(610)를 추가로 포함한다. 그러므로, 트렌치(610)는 포켓(40)의 직경보다 작은 직경을 갖는다. 트렌치(610)는 트렌치가 웨이퍼 캐리어의 바닥부에 대해 개방되지만 웨이퍼 캐리어의 정부에 대해서는 개방되지 않도록 웨이퍼 캐리어의 하면(860)을 교차한다. 트렌치 또는 열 장벽(610)은 트렌치의 상면 및 하면에 대해 경사져 있는 규정면을 갖는 경사진 열 장벽이다. 달리 말하면, 트렌치의 깊이 치수 d는 웨이퍼 캐리어의 상면 및 하면에 대해 경사 각도로 놓여 있다. 도시된 실시예에서, 트렌치(610)의 규정면(611)은 전반적으로 포켓 축(768)과 동심을 이루는 원뿔의 일부분의 형태이며, 트렌치(610)와 하면(860) 간의 교차는 포켓 축과 동심을 이루는 원의 형태로 이루어진다. 트렌치(610)의 규정면이 하면을 교차하는 각도 θ는 약 3도부터 약 90도까지의 범위로 될 수 있다. 단지 일례로서, 트렌치(610)의 폭 Δw는 예컨대 약 0.5 내지 약 10,000 미크론, 약 1 내지 약 7,000 미크론, 약 1 내지 약 5,000 미크론, 약 1 내지 약 3,000 미크론, 약 1 내지 약 1,000 미크론, 또는 약 1 내지 약 500 미크론을 포함한 다양한 값으로 될 수 있다. 특정 웨이퍼 캐리어 설계에서의 특정 트렌치(610)의 선택된 폭 Δw는 예상된 웨이퍼 가공 조건, 웨이퍼 캐리어에 의해 유지될 웨이퍼 상에 재료를 증착하기 위한 방안(recipe), 및 웨이퍼 가공 동안의 웨이퍼 캐리어의 예상된 히트 프로파일(heat profile)에 좌우되어 변경될 수 있다.
외측 트렌치(600)는 전술한 것과 유사한 방식으로 웨이퍼(70) 아래에 있는 웨이퍼 캐리어 몸체의 부분(744)과 몸체(850)의 나머지 간의 수평 방향으로의 열전도를 방지하도록 기능한다. 경사진 열 장벽 또는 트렌치(610)는 수평 방향으로의 열전도를 방지하고, 또한 수직 방향으로의 열전도도 방지한다. 이들 2가지 작용의 균형은 각도 θ에 좌우될 것이다. 그러므로, 트렌치(610)는 포켓 바닥의 다른 부분에 대한 포켓 바닥면(746)의 중앙 부근에서의 온도를 감소시킬 것이며, 그러므로 웨이퍼 상면의 중앙 및 그 부근에서의 온도를 감소시킬 것이다.
도 11의 웨이퍼 캐리어는 내측의 경사진 트렌치(620)가 웨이퍼 캐리어의 정부에 대해 개방되어 있고 바닥부에 대해서는 개방되어 있지 않다는 점을 제외하고는 도 10의 웨이퍼 캐리어와 동일하다. 그러므로, 트렌치(620)는 갭(73)과 소통되도록 포켓의 바닥면(746)을 통과하여 연장한다. 그러나, 트렌치(620)는 웨이퍼 캐리어(850)의 바닥면(860)을 통과하여 연장하지 않는다.
도 12의 웨이퍼 캐리어는, 외측 트렌치(630)(도 12)가 웨이퍼 지지면(756)의 바로 안쪽에 있는 포켓의 바닥면(746)을 교차하여, 트렌치의 벽이 웨이퍼 지지면의 내측 에지에서 계단면(step surface, 810)과 연속한다는 것을 제외하고는 도 10의 웨이퍼 캐리어와 동일하다.
도 13의 웨이퍼 캐리어는 내측의 경사진 트렌치(620)가 웨이퍼 캐리어의 바닥부가 아닌 웨이퍼 캐리어의 정부에 대해 개방되어 있다는 점을 제외하고는 도 12의 캐리어와 유사하다. 트렌치(620)는 포켓 바닥면(746)을 교차하고, 갭(73)에 노출되지만 웨이퍼 캐리어(850)의 하면(860)을 통과하여 연장하지 않는다.
도 14의 웨이퍼 캐리어는 도 10의 캐리어와 유사하지만, 경사진 트렌치인 외측 트렌치(640)를 갖는다. 외측 트렌치(640)는 웨이퍼 지지면(752)과 외곽 벽(742)의 연접부(juncture)에서 또는 그 부근에서 웨이퍼 지지면(752)을 교차한다. 트렌치(640)의 규정면은 원뿔의 일부분의 형태이며, 수평 평면에 대해 각도 β로 연장한다. 트렌치(640)는 웨이퍼 캐리어 하면(860)을 교차하지 않는다. 각도 β는 약 90도부터 약 30도까지의 범위에 있는 것이 바람직하다.
도 15의 웨이퍼 캐리어는 도 10의 캐리어와 유사하지만, 포켓 바닥면(746)을 교차하고 수평 평면에 대해 각도 α로 연장하는 외측의 경사진 트렌치(650)를 갖는다. 이 실시예에서도 마찬가지로, 외측 트렌치는 웨이퍼 캐리어의 정부에 대해 개방되지만 바닥부에 대해서는 개방되지 않는다. 그러므로, 트렌치는 갭(73)과 소통하지만, 웨이퍼 캐리어(850)의 하면(860)을 통과하여 연장하지 않는다. 트렌치(650)는 전반적으로 포켓의 수직 축과 동심을 이루는 원뿔의 일부분의 형태이며, 수평 평면에 대해 각도 α로 배치된다. 각도 α는 약 90도 내지 약 10도인 것이 바람직하며, 더 작은 각도는 각을 이루는 트렌치 "650"가 내측의 각을 이루는 트렌치 "610" 내로 연장하지 않음에 의해서 제한된다.
도 16은 포켓의 축을 바로 옆에서 둘러싸는 영역에서의 웨이퍼 캐리어의 하면으로부터 볼륨(900)이 제거되는 도 10의 구성의 또 다른 변형예를 도시하고 있다. 본 명세서에 그 개시 내용이 원용에 의해 참조되고 있는 공동 계류 중이고 공동 양수된 미국 특허 공개 번호 2010-0055318에 개시된 바와 같이, 웨이퍼 캐리어의 열전도도는 웨이퍼 캐리어의 두께를 변화시킴으로써 변경될 수 있다. 그러므로, 포켓 축(768)에서 포켓 바닥면(746) 아래에 있는 웨이퍼 캐리어의 상대적으로 얇은 부분(707)은 웨이퍼 캐리어의 다른 부분보다 실질적으로 큰 열전도도를 가질 것이다. 열이 주로 전도가 아닌 복사에 의해 웨이퍼 캐리어의 바닥부에 전달되기 때문에, 제거된 볼륨(900)은 웨이퍼 캐리어의 이 부분을 뚜렷하게 절연시키지 못한다. 그러므로, 포켓 바닥면의 중앙은 다른 부분보다 높은 온도로 될 것이다. 돌출 에지(709)는 도면부호 "711" 부분으로부터의 복사를 차단하여 바닥면(746)의 대응하는 부분을 더 차갑게 할 것이다. 이 구성은 예컨대 웨이퍼가 포켓의 중앙에서 포켓의 바닥면(746)으로부터 먼 쪽으로 굽어지는 경향이 있는 곳에서 이용될 수 있다. 이 경우, 포켓의 중앙에서의 갭(73)의 열전도도는 포켓의 에지 가까이에서의 갭의 열전도도보다 낮을 것이다. 포켓 바닥면 상의 고르지 않은 온도 분포는 갭의 고르지 않은 전도도를 상쇄할 것이다. 웨이퍼 캐리어를 선택적으로 두껍게 하여 그 부분에서의 전도도를 감소시킴으로써 반대 효과를 얻을 수 있다.
도 10을 참조하여 위에서 설명한 바와 같이, 트렌치(610)(도 10)와 같은 경사진 트렌치는 수직 방향으로의 열전도를 감소시키고, 그러므로 포켓 바닥면의 일부분과 같은 경사진 트렌치 위에 있는 웨이퍼 캐리어 표면의 이들 부분의 온도를 감소시킬 수 있다. 도 3을 참조하여 위에서 설명한 장벽(48)과 같은 트렌치 이외의 열 장벽 또한 웨이퍼 캐리어의 수평 평면에 경사지는 규정면으로 형성될 수 있다. 또한, 웨이퍼 캐리어는 열전도율을 감소시키기보다는 국부적으로 열전도율을 증가시키는 열 특징부(thermal feature)가 제공될 수 있다. 전술한 실시예에서, 트렌치 및 갭은 어떠한 고체 상태 또는 액체 상태의 재료도 실질적으로 없도록 되어, 이들 트렌치 및 갭이 작동 동안의 챔버 내의 공정 가스와 같은 그 주변에 존재하는 가스에 의해 채워질 것이다. 이러한 가스는 웨이퍼 캐리어의 고체 상태의 재료보다 낮은 열전도율을 갖는다. 그러나, 트렌치 또는 다른 갭은 탄화물, 질화물 또는 산화물과 같은 내화 코팅과 함께 또는 이들 없이, 또는 내화 금속과 함께, 탄화규소, 흑연, 질화붕소, 탄화붕소, 질화알루미늄, 알루미나, 사파이어, 쿼츠 및 이들의 조성물과 같은 비금속성의 내화성 재료로 채워질 수 있다. 트렌치 또는 갭에 고체 상태의 충전물이 형성되어, 고체 상태의 충전물과 웨이퍼 캐리어의 주변 재료 간의 계면에 갭이 없게 되면, 그리고 고체 상태의 충전물이 주변 재료보다 높은 전도율을 가지면, 충전된 트렌치 또는 갭은 웨이퍼 캐리어의 주변 부분보다 높은 열전도율을 가질 것이다. 이 경우, 충전된 트렌치 또는 갭은 전술한 열 장벽과 반대의 양상으로 작용하는 향상된 전도도를 갖는 특징부를 형성할 것이다. 본 명세서에서 사용된 바와 같은 "열 제어 특징부"라는 표현은 열 장벽과 향상된 전도도를 갖는 특징부 양자를 포함한다.
전술한 실시예에서는, 포켓에 연관된 열 제어 특징부가 포켓 축 둘레에 전체적으로 연장하고, 이러한 축을 중심으로 대칭을 이루어, 각각의 열 특징부의 규정면이 원기둥 또는 원뿔과 같은 포켓 축 둘레의 완전한 회전면이 된다. 그러나, 열 제어 특징부는 비대칭이거나, 단절되어 있거나, 또는 비대칭이면서 단절되어 있을 수도 있다. 그러므로, 도 17에 도시된 바와 같이, 트렌치(801)는 3개의 세그먼트(801a, 801b, 801c)를 포함하고, 이들 세그먼트의 각각이 포켓 축(868) 둘레를 부분적으로 연장하는 형태로 된다. 세그먼트는 도면부호 "803" 지점에서의 단절부(interruptions)에 의해 서로 분리된다. 또 다른 트렌치(805)는 일련의 분리된 구멍(807)으로서 형성되어, 트렌치가 각각의 쌍의 인접한 구멍 사이에서 단절되어 있다. 트렌치에서의 단절부는 웨이퍼 캐리어의 기계적 완전성(mechanical integrity)을 보존하는데 도움을 준다.
도 18에 도시된 바와 같이, 단일의 트렌치(901a)가 포켓(940a)의 포켓 축(968a) 둘레에 단지 부분적으로 연장한다. 이 트렌치는 다른 포켓(940b, 940c, 940d)에 연관된 트렌치(901b, 901c, 901d)와 연속되어, 트렌치(901a～901d)가 4개의 인접 포켓의 그룹의 둘레에 연장하는 단일의 연속 트렌치를 형성한다. 포켓(940a)의 둘레의 바로 외측에 위치된 추가의 트렌치(903a)는 포켓 둘레에 부분적으로 연장하고, 인접 포켓에 연관된 대응 트렌치(903b～903d)와 합쳐진다. 추가의 변형예(도시하지 않음)에서, 웨이퍼 캐리어 상의 포켓의 밀도에 따라서는, 단일의 연속 트렌치가 2개 또는 3개의 인접 포켓의 그룹의 둘레에 연장할 수도 있고, 또는 5개 이상의 인접 포켓의 그룹의 둘레에 연장할 수도 있다. 포켓들 사이의 연속 브리지(continuous bridge)의 위치는 연속 트렌치의 길이 및 폭과 마찬가지로 변경될 수 있다. 연속 브리지는 예컨대 연속 트렌치 또는 일련의 분리된 구멍(예컨대, 도 17에 도시된 구멍(807))으로 형성될 수 있다.
웨이퍼 캐리어의 표면 상의 복수의 포켓의 위치는 웨이퍼 캐리어 상의 온도 분포에 영향을 줄 수 있다. 예컨대, 도 18에 도시된 바와 같이, 포켓(940a～940d)은 웨이퍼 상면의 작은 영역(909)을 둘러싼다. 도 9와 관련하여 전술한 바와 같이, 각각의 포켓에서의 갭과 웨이퍼를 절연시키는 효과는 캐리어의 인접 영역으로의 수평 방향의 열 흐름을 야기하는 경향이 있다. 그러므로, 영역(909)은 캐리어 상면의 다른 영역보다 더 고온으로 되는 경향이 있을 것이다. 트렌치(903a～903d)는 이러한 작용을 감소시킨다.
그러므로, 열 제어 특징부는 캐리어의 표면 전체 위뿐만 아니라 개개의 웨이퍼의 표면 위의 온도 분포를 제어하기 위해 필요에 따라 이용될 수 있다. 예컨대, 인접 포켓 및 웨이퍼의 작용으로 인해, 개개의 웨이퍼의 표면 위의 온도 분포는 포켓 축을 중심으로 비대칭이 되는 경향이 있을 수 있다. 포켓 축을 중심으로 비대칭을 이루는 트렌치와 같은 열 제어 특징부는 이 경향을 상쇄할 수 있다. 본 명세서에서 설명된 열 제어 특징부를 이용하면, 포켓의 축 주위의 반경 방향 및 방위 방향에서의 어떠한 요구된 웨이퍼 온도 분포가 달성될 수 있다.
트렌치는 포켓 또는 포켓 내의 지지면의 전반적인 윤곽을 전반적으로 따르는 회전면일 필요는 없다. 그러므로, 트렌치는 웨이퍼 상의 요구된 온도 프로파일을 달성하는 임의의 다른 기하학적 형상으로 될 수 있다. 이러한 기하학적 형상에는 예컨대 원형, 타원형, 축외(off-axis)(또는 오프-얼라인드(off-aligned)로도 지칭됨) 원형, 축외 타원형, 서펜타인(serpentine)(축의 및 축외(또는 오프-얼라인드로도 지칭됨)의 양자의), 나선형(축의 및 축외(또는 오프-얼라인드로도 지칭됨)의 양자의), 클로소이드(clothoide)(코르뉴의 나선형(cornu spiral))(축의 및 축외(또는 오프-얼라인드로도 지칭됨), 포물선형(축의 및 축외의 양자의), 삼각형(축의 및 축외(또는 오프-얼라인드로도 지칭됨)의 양자의), 다각형, 축외 다각형 등이 포함되며, 또한 기하학적인 형상을 기반으로 하지 않고 특정 웨이퍼 캐리어 상에서 평가된 표준 웨이퍼의 열 프로파일(thermal profile)을 기반으로 할 수 있는 랜덤하게 설계되어 정렬된 트렌치가 포함된다. 전술한 기하학적 형상은 또한 그 형태가 비대칭적인 것으로 될 수 있다. 또한, 2개 이상의 기하학적 형상이 존재할 수 있다.
일부 경우에, 트렌치는 트렌치가 웨이퍼 캐리어의 상면 및 하면 양자에 대해 개방되도록 웨이퍼 캐리어를 전체적으로 통과하여 연장할 수도 있다. 이것은 예컨대 도 19 내지 도 21에 도시된 방식으로 달성될 수 있다.
도 19에서는, 트렌치(660)가 웨이퍼 지지면(756)으로부터 연장하고, 웨이퍼 캐리어 하면(860)을 통과하여 빠져나온다. 트렌치 내에는 포켓 축 둘레에서 이격된 위치에 있는 레지(ledge, 922) 상에 지지부(920)가 배치된다. 지지부(920)는 예컨대 몰리브덴, 텅스텐, 니오븀, 탄탈, 레늄(rhenium), 및 이들의 합금(다른 금속을 포함함)과 같은 내화 재료 또는 절연체 재료로 구성될 수 있다. 이와 달리, 트렌치(660)는 전체적으로 고체 상태의 재료로 채워질 수 있다.
도 20은 지지면(756)으로부터 연장하고 웨이퍼 캐리어 하면(860)을 통과하여 빠져나오는 트렌치(670)의 또 다른 예를 도시하고 있다. 지지부(920)는 포켓 축 둘레의 다양한 지점에서 레지(922, 924) 상에 위치될 수 있다.
도 21은 포켓 바닥면(46)을 통해 연장하고 또한 웨이퍼 캐리어 하면(860)을 통과하여 연장하는 트렌치(680)의 또 다른 예를 도시하고 있다. 여기에서도, 지지부(920)는 트렌치 전반에 걸쳐 다양한 지점에서 레지(922) 상에 위치될 수 있다.
도 16, 도 19, 도 20 및 도 21의 각각의 도면에서, 수직 라인(701, 703)은 캐리어의 포켓 내에 배치된 웨이퍼의 에지를 개략적으로 나타낸다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 웨이퍼 캐리어(도 22)는, 주요부(1038) 및 각각의 포켓(1040)에 정렬된 보조부(1044)를 갖는 몸체를 포함한다. 각각의 보조부(1044)는 주요부(1038)와 일체로 형성된다. 각각의 포켓에는 내측 트렌치(1010)와 외측 트렌치(1012)가 연관되어 있다. 이들 트렌치의 각각은 전반적으로는 포켓의 수직 축(1068)과 동심을 이루는 직원기둥 형태이다. 외측 트렌치(1012)는 포켓(1040)의 외곽부 가까이에 배치되고, 내측 트렌치(1010) 둘레에 연장한다. 내측 트렌치(1010)는 웨이퍼 캐리어 몸체의 하면(1036)에 대해 개방되고, 하면으로부터 말단면(end surface, 1011)까지 위쪽으로 연장한다. 외측 트렌치(1012)는 웨이퍼 캐리어의 상면(1034)에 대해 개방되고, 말단면(1013)까지 아래쪽으로 연장한다. 말단면 "1013"은 말단면 "1011" 아래에 위치되며, 이로써 내측 트렌치와 외측 트렌치가 서로 중첩되고, 이들 사이에 전반적으로 수직 방향의 원통형 벽(1014)을 함께 규정한다. 이 구성은 보조부와 주요부 사이에 매우 효과적인 열 장벽을 제공한다. 웨이퍼 캐리어의 고체 상태의 재료를 통한 보조부(1044)와 주요부(1038) 간의 열전도는 벽(1014)의 수직 범위를 통해 가늘고 긴 경로를 따라야만 한다. 트렌치가 반대로 되어, 내측 트렌치가 상면에 대해 개방되고 외측 트렌치가 하면에 대해 개방되는 때에도, 동일한 효과가 획득된다. 또한, 내측 트렌치와 외측 트렌치 중의 하나 이상이 예컨대 도 14에 도시된 바와 같이 전반적으로 원뿔형 트렌치처럼 경사진 트렌치이거나 또는 이들 트렌치 중의 하나 또는 양자가 트렌치가 아닌 열 장벽에 의해 대체되는 곳에서도, 동일한 효과가 달성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 웨이퍼 캐리어(도 23) 또한 주요부(1138) 및 각각의 포켓(1140)에 정렬된 보조부(1144)를 갖는 몸체를 포함하며, 보조부(1144)가 주요부(1138)와 일체로 되어 있다. 캐리어의 상면(1134)에 대해 개방된 상부 트렌치부(1112) 및 캐리어의 하면(1136)에 대해 개방된 하부 트렌치부(1111)를 포함하는 트렌치가 포켓의 수직 축(1168) 둘레에 연장한다. 상부 트렌치부(1112)는 하부 트렌치부(1111) 위에서 종료되어, 보조부(1144)와 주요부(1138)에 일체로 되어 있는 고체 상태의 재료로 이루어진 비교적 얇은 웨브(web) 형태의 지지부(1115)가 상위부와 하위부 사이의 트렌치를 가로질러 연장한다. 지지부(1115)는 보조부(1114)의 질량 중심(1119)을 중간에 포함하는(intercept) 수평 평면(1117)에 또는 그 가까이에 배치된다. 달리 말하면, 지지부(1115)는 수직 방향에서 보조부(1114)의 질량 중심과 정렬된다. 작동 시, 웨이퍼 캐리어가 웨이퍼 캐리어의 중심축(1125)을 중심으로 고속으로 회전할 때, 보조부(1144)에 미치는 가속력 또는 원심력은 수평 평면(1117)을 따라 중심축으로부터 먼 쪽으로 외측으로 향하게 될 것이다. 지지부(1115)가 가속력의 평면과 정렬되기 때문에, 지지부(1115)는 굽어지지 않을 것이다. 이것은, 굽힘 하중(bending load)이 웨이퍼 캐리어 몸체의 재료의 일부분에 커다란 텐션을 가할 수 있다는 점을 고려하면, 웨이퍼 캐리어 몸체의 재료가 실질적으로 텐션보다 압축에 더 강한 것인 경우에는, 특히 바람직하다. 예컨대, 흑연은 텐션보다 압축에 대해 약 3배 내지 4배 더 강하다. 지지부(1115)가 가속력으로 인한 상당한 굽힘 하중을 받게 되지 않을 것이기 때문에, 비교적 얇은 지지부가 이용될 수 있다. 이것은 지지부를 통한 열전도를 감소시키고, 트렌치에 의해 제공된 열차단(thermal isolation)을 향상시켜, 웨이퍼 및 웨이퍼 캐리어 전체에 걸친 열균일성(thermal uniformity)을 향상시킨다.
도 23의 특정 실시예에서, 지지부(1115)는 포켓 축(1168) 둘레에 전체적으로 연장하는 연속적인 웨브로서 도시되어 있다. 그러나, 지지부를 보조부의 질량 중심의 수직 위치와 정렬시키는 동일한 원리는, 지지부가 연속적인 웨브가 아닌 몸체의 보조부(1144)와 주요부(1138) 사이에 연장하는 소형의 고립된 브리지와 같은 요소를 포함하는 경우에도 적용될 수 있다.
다른 변형예(도시하지 않음)에서, 상부 트렌치부(1112)는 전체적으로 웨이퍼 캐리어의 재료보다 실질적으로 낮은 열전도율을 갖는 재료로 형성되는 것이 바람직한 커버 요소에 의해 덮여질 수 있다. 이러한 커버의 사용은 트렌치 또는 상면에 대해 개방된 트렌치의 부분에 의해 야기될 수 있는 가스 흐름의 어떠한 분열을 방지한다. 이러한 커버 요소는 웨이퍼 캐리어의 상면에 대해 개방되는 어떠한 트렌치와도 함께 이용될 수 있다. 예컨대, 도 3에 도시된 바와 같은 외곽 트렌치(41)는 상면에 대해 개방된 단일 트렌치로서 형성될 수도 있고, 또는 도 23에 도시된 바와 같이 상부 트렌치부와 하부 트렌치부를 통합한 복합 트렌치로서 형성될 수도 있으며, 상면에 있는 트렌치의 개구부를 덮기 위해 커버가 이용될 수 있다.
도 24는 본 발명의 다른 실시예에 따른 또 다른 웨이퍼 캐리어를 도시하고 있다. 이 실시예에서, 각각의 포켓은 언더컷 외곽 벽(934)을 갖는다. 즉, 외곽 벽(934)은 캐리어의 상면(902)으로부터 멀어지는 아래쪽 방향으로 포켓의 중심축(938)으로부터 멀어지는 외측으로 기울어진다. 각각의 포켓은 또한 포켓의 바닥면(926) 위에 배치된 지지면(930)을 갖는다. 동작 시, 웨이퍼(918)는 지지면(930) 상의 바닥면(926) 위에 지지되어 바닥면(926)과 웨이퍼 사이에 갭(932)을 형성하도록 포켓(916)에 위치하게 된다. 캐리어가 캐리어의 축을 중심으로 회전할 때, 가속력은 웨이퍼의 에지를 지지면과 맞물리게 하여 웨이퍼를 지지면과 맞물리는 상태로 포켓에 유지할 것이다. 지지면(930)은 포켓을 감싸는 연속적인 테두리(rim) 형태로 될 수 있거나, 포켓의 원주 둘레에서 이격된 위치에 배치된 레지의 세트로서 형성될 수도 있다. 또한, 포켓의 외곽 벽(934)은 포켓의 중심축(938)을 향해 외곽 벽으로부터 내측으로 연장하는 작은 돌기(도시하지 않음)의 세트가 제공될 수 있다. 본 명세서에 그 개시 내용이 원용에 의해 참조되어 있는 공동 소유된 미국 공개 특허 번호 2010/0055318에 더욱 상세하게 개시된 바와 같이, 이러한 돌기는 작동 동안 웨이퍼의 에지를 포켓의 외곽 벽으로부터 다소 떨어지는 상태로 유지할 수 있다.
웨이퍼 캐리어는 주요부(914) 및 각각의 포켓(916)에 정렬된 보조부(912)를 갖는 몸체를 포함한다. 각각의 보조부(912)는 주요부(914)와 일체로 형성된다. 트렌치(908)는 각각의 포켓에 연관되며, 전반적으로 포켓의 수직축(938)과 동심을 이루는 직원기둥의 형태로 된다. 트렌치(908)는 포켓(916)의 외곽부에 또는 그 가까이에 배치된다. 트렌치(908)는 웨이퍼 캐리어 몸체의 하면(904)에 대해서만 개방되고, 하면에서부터 말단면(910)까지 위쪽으로 연장한다. 말단면(910)은 포켓의 바닥면(926)의 레벨 아래에 배치되는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 웨이퍼 캐리어가 도 25 내지 도 27에 도시되어 있다. 밑면도(도 25)로 나타낸 바와 같이, 캐리어는 수직 캐리어 중심축(2503)을 갖는 전반적으로 원형의 디스크 형태의 몸체(2501)를 갖는다. 캐리어를 웨이퍼 처리 장치의 스핀들에 장착하기 위한 피팅(2524)이 캐리어 중심축에 제공된다. 몸체는 도 25에서 볼 수 있는 하면(2536) 및 도 27에 나타낸 상면(2534)을 가지며, 도 27은 도 25의 27-27 라인을 따라 절취한 단면도이고, 몸체를 반대로 한 상태로 도시하고 있다. 몸체의 외곽면(2507)(도 27)은 원통형이며, 캐리어 중심축(2503)(도 25)과 동축을 이룬다. 상면(2534)에 인접한 외곽면(2507)으로부터 립(lip, 2509)이 외측으로 돌출되어 있다. 립(2509)은 캐리어가 로봇 캐리어 핸들링 장치(도시하지 않음)에 의해 용이하게 맞물려질 수 있도록 제공된다.
캐리어는 하면(2536)에 대해 개방된 트렌치(2511) 형태의 포켓 열 제어 특징부를 갖는다. 포켓 트렌치(2511)와, 캐리어의 상면 상의 포켓에 대한 포켓 트렌치의 관계는, 실질적으로 도 24에 도시되어 있고 이 도면을 참조하여 위에서 설명한 바와 같이 될 수 있다. 하나의 포켓(2540)의 윤곽이 도 26에 점선으로 도시되어 있으며, 도 26은 도 25에서 도면부호 "2626"으로 나타낸 영역의 상세도이다. 여기에서도, 각각의 포켓(2540)은 전반적으로 원형이며, 수직 포켓 축(2538)을 규정한다. 하면에서의 각각의 포켓 트렌치(2511)는 상면에서의 연관된 포켓의 축(2538)과 동심을 이룬다. 각각의 포켓 트렌치는, 각각의 포켓 트렌치의 중심선이 포켓의 외곽 벽과 일치하도록, 연관된 포켓의 외곽에 정렬되는 상태로 연장한다. 그러므로, 각각의 포켓 트렌치는 연관된 포켓(2540) 아래에 배치된 캐리어 몸체의 부분(2513) 둘레에 연장한다. 도 25 내지 도 27의 실시예에서, 포켓(2540) 전부는 캐리어의 외곽 가까이에 배치된 아웃보드 포켓(outboard pocket)이며, 이들 포켓과 캐리어의 외곽 사이에는 다른 포켓이 개재하고 있지 않다.
도 25에 최상으로 도시된 바와 같이, 상호 인접한 포켓에 연관된 포켓 트렌치(2511)는 연관된 포켓의 포켓 축(2538)들 사이에 위치된 지점(2517)에서 서로 합쳐진다. 이들 지점에서, 포켓 트렌치는 실질적으로 서로 접하게 된다.
도 25 및 도 26에 나타낸 바와 같이, 각각의 포켓 트렌치는 캐리어 중심축(2503)으로부터 연관된 포켓의 축(2538)을 통과하여 연장하는 반경 방향 라인(2521)을 따라 위치된 대형의 단절부(2519)를 갖는다. 달리 말하면, 각각의 포켓에서의 대형의 단절부(2519)는 캐리어의 외곽에 가장 근접한 트렌치의 부분에 놓여지게 된다. 각각의 포켓 트렌치는 다른 지점에 하나 이상의 더 작은 단절부를 가질 수도 있다.
이 실시예에 따른 캐리어는 또한 캐리어 중심축(2503)과 동심을 이루는 트렌치 형태의 외곽의 열 제어 특징부(2523)를 포함한다. 이 외곽의 트렌치(2523)는 포켓 트렌치에서의 커다란 단절부(2519)와 동일한 반경 방향 라인(2521)을 따라 놓여지는 단절부(2525)를 갖는다. 그러므로, 포켓 트렌치(2511)에서의 커다란 단절부(2519)는 외곽 트렌치에서의 단절부(2525)에 정렬된다. 도 26에 최상으로 나타낸 바와 같이, 각각의 아웃보드 포켓 아래의 영역(2513)과 외곽면(2507)을 연결하는 반경 방향 라인(2521)을 따른 직선 경로는 어떠한 열 제어 특징부 또는 트렌치도 통과하지 않는다. 또한 도 26에 나타낸 바와 같이, 상면에서의 각각의 아웃보드 포켓의 경계는 외곽면(2507)까지 또는 거의 외곽면(2507)까지 연장한다. 이 구성은 캐리어의 상면 상의 포켓을 위한 공간을 최대화한다.
도 28은 다른 실시예에 따른 웨이퍼 캐리어(1200)의 밑면의 일부분을 도시한다. 이 실시예에서, 포켓 트렌치(1202)는 개별적인 구멍으로 구성된다. 각각의 포켓 트렌치는 연관된 포켓의 중심축(1212) 둘레에 완전하게 연장하고, 그러므로 포켓 아래에 위치된 캐리어의 영역(1206)을 둘러싼다. 유사하게, 개별적인 구멍으로 구성된 트렌치(1204)는 인접한 포켓의 중심축(1210) 둘레에 완전하게 연장하고, 포켓 아래에 위치된 영역(1208)을 둘러싼다. 트렌치 "1202"와 "1204"는 인접한 포켓의 축 "1210"과 "1212" 사이에 위치된 지점에서 단일의 트렌치(1214)를 형성하도록 교차한다.
이 실시예에서는, 도 25 내지 도 27의 실시예에서와 같이, 캐리어가 단절부(1221)를 갖는 트렌치(1220) 형태의 외곽의 열 제어 특징부를 갖는다. 이 실시예에서, 포켓 트렌치는 외곽 트렌치(1220)의 단절부(1221) 내로 연장한다. 외곽 트렌치(1220)는 웨이퍼 캐리어(1200)의 외곽면(1230)으로부터 바로 안쪽에 자리잡는다. 외곽 트렌치(1220)는 웨이퍼 캐리어(1200)의 영역(1222)의 온도를 제어하는데 도움을 준다. 분리된 구멍으로 형성된 트렌치(1202, 1204) 및 단일 트렌치로서 형성된 트렌치(1220)는 본 명세서에서 제공된 바와 같은 다른 트렌치로서 형성될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
트렌치 "1204"에 대해서는 중심 라인 "1205a"이 도시되어 있고, 트렌치 "1202"에 대해서는 중심 라인 "1205b"이 도시되어 있다. 도 28에 도시된 실시예에서, 트렌치 "1202"에 대한 중심 라인(1205b)은 캐리어의 외곽면(1230)으로부터 멀리 떨어져 있는 트렌치의 영역에서는 포켓 축(1212)으로부터 제1 반경 R1에 놓여져 있으며, 이로써 트렌치의 중심 라인(1205b)이 포켓의 외곽 벽과 대략적으로 일치하게 된다. 캐리어의 외곽면 가까이에 위치되는 트렌치(1202)의 이들 영역에서, 외곽 트렌치(1220)의 단절부(1221) 내에는, 포켓 트렌치가 R1보다 다소 작은 포켓 축으로부터의 제2 반경 R2에 놓이게 된다. 달리 말하면, 트렌치(1202)는 전반적으로 포켓 축(1212)과 동심을 이루는 원의 형태이지만, 캐리어의 외곽 가까이에 다소 평탄한 부분을 갖는다. 이것은 포켓 트렌치가 캐리어의 외곽면(1230)을 교차하지 않게 한다.
도 29 및 도 30은 본 발명의 다른 실시예에 따른 웨이퍼 캐리어(1250)의 밑면의 일부분을 도시한다. 이 실시예에서, 포켓 트렌치(1262, 1272)(도 29)는 구조적인 강도를 위해 단지 작은 단절부(1266, 1268)를 갖는 실질적으로 연속적인 트렌치로서 형성된다. 여기에서도, 각각의 포켓 트렌치는 상면에서의 포켓 아래에 배치된 캐리어의 영역 둘레에 연장한다. 도 28의 실시예에서와 같이, 포켓 트렌치(1262, 1272)는 전반적으로 원형이고, 연관된 포켓의 포켓 축과 동심을 이루지만, 캐리어의 외곽부에 인접한 평탄한 부분을 갖는다.
도 30에 최상으로 나타낸 바와 같이, 캐리어의 외곽부로부터 멀리 떨어져 있는 트렌치(1262)의 영역에서, 트렌치는 트렌치의 중앙 라인이 도 30에 점선으로 나타낸 연관된 포켓의 외곽 벽(1240)과 실질적으로 일치하도록 연관된 포켓의 중심축(1238)으로부터 제1 반경 R1에 놓여져 있다. 캐리어의 외곽부에 인접한 트렌치의 영역에서는, 포켓 트렌치가 포켓의 중심으로부터 더 작은 반경 R2에 놓여져 있다. 이 실시예에서, 포켓 트렌치는 외곽의 열 제어 특징부 또는 트렌치(1280)에서의 단절부(1281) 내로 연장한다. 트렌치(1262, 1272)는 인접한 포켓의 축들 사이의 지점에 단일 트렌치(1265)를 형성하는 것을 충족한다. 트렌치(1262, 1264, 1272, 1274, 1280)는 여기에서 제공된 바와 같은 다른 트렌치로서 형성될 수 있다.
도 31은 또 다른 실시예에 따른 웨이퍼 캐리어(1400)의 밑면의 일부분을 도시하는 도면이다. 이 실시예에서, 포켓 트렌치(1410)는 연관된 포켓의 축(1411)과 동심을 이루는 원의 형태의 실질적으로 연속적인 트렌치이며, 단지 구조적 강도를 위해 작은 단절부를 갖는다. 그러므로, 포켓 트렌치(1410)는 작은 단절부(1430, 1432, 1434)에 의해 분리된 세그먼트(1414a, 1414b, 1414c)를 포함한다. 여기에서도, 캐리어는 캐리어 중심축(1403)으로부터 각각의 아웃보드 포켓의 중심축(1411)을 통해 연장하는 반경 방향 라인과 정렬된 단절부(1423)를 갖는 트렌치(1422) 형태의 외곽의 열 제어 특징부를 포함한다. 이 실시예에서, 아웃보드 포켓은 포켓 트렌치가 캐리어의 외곽면을 중간에 포함하지(intercept) 않도록 캐리어의 외곽부로부터 충분히 멀어지게 된다.
도 25 내지 도 31을 참조하여 전술한 각각의 실시예에서, 모든 포켓은 캐리어의 외곽부에 인접하여 놓여지는 아웃보드 포켓이다. 그러나, 이들 실시예에서 변형예에서, 더 큰 캐리어 또는 더 작은 캐리어를 이용하면, 아웃보드 포켓과 캐리어 중심축 사이에 추가의 포켓이 위치될 수 있다. 이들 추가의 포켓은 마찬가지로 포켓 트렌치가 제공될 수 있다. 예컨대, 도 32의 캐리어는 아웃보드 포켓(도 32의 밑면도에는 도시되지 않음) 아래에 위치된 캐리어의 영역(1371) 둘레에 연장하는 아웃보드 포켓 트렌치(1362)를 포함한다. 캐리어는 또한 인보드 포켓(inboard pocket)(도시하지 않음) 아래에 배치된 캐리어 몸체의 일부분(1381) 둘레에 연장하는 인보드 포켓 트렌치(1380)를 갖는다.
다양한 트렌치 기하학적 형상이 서로 조합되고 변경될 수 있다. 예컨대, 전술한 트렌치들 중의 어떠한 것은 캐리어의 정부, 캐리어의 저부 또는 이들 양자에 대해 개방될 수 있다. 또한, 개개의 실시예에 대하여 위에서 설명한 다른 특징부가 서로 조합될 수 있다. 예컨대, 포켓들 중의 어떠한 것은 필요한 경우 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한 바와 같이 락이 제공될 수 있다. 외곽의 열 제어 특징부는 트렌치일 필요는 없고, 캐리어의 상면 또는 하면까지 연장하지 않는 갭일 수도 있고, 또는 열 장벽(48)(도 3)에서 이용된 바와 같이 고체 상태의 요소 사이에서 서로 맞닿고 있는 면의 쌍이어도 된다.
본 발명에 유용한 또 다른 타입의 웨이퍼 캐리어는 "Multi-Wafer Rotating Disc Reactor With Inertial Planetary Drive"를 발명의 명칭으로 하여 2011년 6월 6일자로 출원되어 공동 계류 중인 미국 특허 출원 번호 13/153,679에 개시된 플래너터리 웨이퍼 캐리어(planetary wafer carrier)이며, 이 특허 출원은 그 개시 내용이 본 명세서에서 원용에 의해 참조되어 있다.
전술한 특징부의 이러한 변형 및 조합과 기타 변형 및 조합이 이용될 수 있으므로, 바람직한 실시예에 대한 전술한 설명은 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아닌 예시하기 위한 것으로서 받아들여져야 한다.
산업상 이용 가능성
본 발명은 전자 부품 및 전자 부품의 제조 방법을 포함한 폭 넓은 산업상 이용 가능성을 가지며, 이러한 산업상 이용 가능성은 전자 부품 및 전자 부품의 제조 방법으로 한정되지 않는다.

Claims (39)

  1. 웨이퍼 캐리어에 있어서,
    몸체를 포함하며, 상기 몸체가, 수평 방향으로 연장하고 서로 반대로 바라보고 있는 상면 및 하면과, 상기 상면에 대해 개방된 복수의 포켓(pocket)을 가지며, 각각의 상기 포켓은 웨이퍼의 상면이 상기 몸체의 상면에서 노출되는 상태로 웨이퍼를 유지하도록 구성되며, 상기 웨이퍼 캐리어는 수평 방향에 직각을 이루는 수직 방향을 규정하고, 상기 몸체는 하나 이상의 열 제어 특징부를 포함하며, 각각의 상기 특징부는 상기 몸체 내에서 규정면(defining surface)을 따라 연장하고, 상기 몸체의 인접 부분의 열전도율과 상이한 상기 규정면에 수직의 방향으로의 열전도율을 가지며, 하나 이상의 상기 특징부는 경사진 특징부이며, 이 경사진 특징부의 규정면의 적어도 일부가 상기 수직 방향에 대해 경사져 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 캐리어.
  2. 제1항에 있어서,
    각각의 상기 특징부는 그 특징부의 규정면에 평행한 치수가 그 특징부의 규정면에 수직을 이루는 특징부의 치수보다 큰, 웨이퍼 캐리어.
  3. 제2항에 있어서,
    하나 이상의 상기 특징부가 상기 상면 및 상기 하면 중의 하나 이상을 교차하는 트렌치(trench)를 포함하는, 웨이퍼 캐리어.
  4. 제1항에 있어서,
    하나 이상의 상기 특징부가 상기 몸체의 인접한 부분의 열전도율보다 낮은 열전도율을 갖는, 웨이퍼 캐리어.
  5. 제4항에 있어서,
    하나 이상의 상기 특징부가 고체 상태 또는 액체 상태의 재료에 의해 채워지지 않은 갭을 포함하는, 웨이퍼 캐리어.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 몸체는 분리된 복수의 고체 부분을 포함하며, 적어도 일부의 상기 특징부가 적어도 일부의 상기 부분들 간의 경계를 포함하는, 웨이퍼 캐리어.
  7. 제1항에 있어서,
    하나 이상의 상기 포켓은, 수직 방향으로 연장하는 중심축과, 상기 포켓에 인접하여 배치되고 상기 포켓의 중심축 둘레에 적어도 부분적으로 연장하는, 상기 포켓에 연관된 하나 이상의 상기 특징부를 갖는, 웨이퍼 캐리어.
  8. 제7항에 있어서,
    하나 이상의 상기 포켓은, 상기 포켓에 연관된 하나 이상의 상기 경사진 특징부를, 실질적으로 상기 포켓의 중심축에 대한 회전면의 형태로 갖는, 웨이퍼 캐리어.
  9. 제7항에 있어서,
    하나 이상의 상기 포켓은, 상기 포켓에 연관되고 상기 포켓의 중심축 둘레에 적어도 부분적으로 연장하는 상기 특징부 중의 내측 특징부와, 상기 특징부의 상기 내측 특징부의 외부에서 상기 포켓 둘레에 적어도 부분적으로 연장하는 상기 특징부의 외측 특징부를 갖는, 웨이퍼 캐리어.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 특징부 중의 상기 내측 특징부는 실질적으로 상기 포켓의 중심축에 대한 회전면 형태의 경사 특징부인, 웨이퍼 캐리어.
  11. 제1항에 있어서,
    하나 이상의 상기 특징부는 실질적으로 수직을 이루는 규정면을 갖는 수직 특징부인, 웨이퍼 캐리어.
  12. 제1항에 있어서,
    하나 이상의 상기 특징부는 하나 이상의 상기 포켓 내에서 상기 몸체의 상면을 교차하는, 웨이퍼 캐리어.
  13. 제12항에 있어서,
    각각의 상기 포켓은 상기 포켓의 외곽부에 인접한 웨이퍼 지지부를 가지며, 하나 이상의 상기 특징부가 하나 이상의 상기 포켓의 웨이퍼 지지부를 교차하는, 웨이퍼 캐리어.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 포켓은 상기 포켓의 외곽부에 인접한 웨이퍼 지지부를 가지며, 상기 특징부의 상기 외측 특징부가 상기 웨이퍼 지지부를 교차하는, 웨이퍼 캐리어.
  15. 웨이퍼 캐리어에 있어서,
    수평 방향으로 연장하고 서로 반대로 바라보고 있는 상면 및 하면을 갖는 몸체를 포함하며, 상기 몸체가, 수평 방향에 직각을 이루는 수직 방향과, 상기 상면에 대해 개방된 복수의 포켓(pocket)을 가지며, 각각의 상기 포켓은 웨이퍼의 상면이 상기 몸체의 상면에서 노출되는 상태로 웨이퍼를 유지하도록 구성되며, 상기 몸체는 하나 이상의 트렌치(trench)를 포함하고, 각각의 상기 트렌치가 상기 몸체의 상면 및 하면 중의 하나 이상을 교차하며, 상기 트렌치가 상기 몸체의 열전도율과 상이한 열전도율을 갖는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 캐리어.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 몸체는 단일체인, 웨이퍼 캐리어.
  17. 제16항에 있어서,
    각각의 상기 포켓은 중심축을 가지며, 하나 이상의 상기 포켓은 상기 포켓의 외곽부에 인접하여 상기 포켓의 중심축 둘레에 적어도 부분적으로 연장하는 외곽 트렌치를 갖는, 웨이퍼 캐리어.
  18. 제17항에 있어서,
    각각의 상기 외곽 트렌치는 상기 포켓의 중심축 둘레에 전체적으로 연장하는, 웨이퍼 캐리어.
  19. 제15항에 있어서,
    각각의 상기 트렌치는 상기 몸체의 열전도율보다 낮은 열전도율을 가지며, 이에 의해 각각의 상기 트렌치가 상기 몸체 내에서의 열전도에 대한 장벽(barrier)으로서 작용하는, 웨이퍼 캐리어.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 트렌치는 적어도 부분적으로는 고체 상태 또는 액체 상태의 재료를 갖지 않는, 웨이퍼 캐리어.
  21. 제15항에 있어서,
    하나 이상의 상기 트렌치는 실질적으로 수직을 이루는 깊이 방향을 갖는 수직 방향의 트렌치인, 웨이퍼 캐리어.
  22. 제15항에 있어서,
    하나 이상의 상기 트렌치는 수직 방향에 대해 경사진 깊이 방향을 갖는 경사진 트렌치인, 웨이퍼 캐리어.
  23. 제15항에 있어서,
    하나 이상의 상기 트렌치는 상기 몸체의 하면을 교차하지만 상기 몸체의 상면은 교차하지 않는, 웨이퍼 캐리어.
  24. 제15항에 있어서,
    하나 이상의 상기 트렌치는 상기 몸체의 상면을 교차하지만 상기 몸체의 하면은 교차하지 않는, 웨이퍼 캐리어.
  25. 제15항에 있어서,
    하나 이상의 상기 트렌치는 상기 몸체의 상면 및 하면 양자를 교차하는 관통형 트렌치인, 웨이퍼 캐리어.
  26. 제25항에 있어서,
    하나 이상의 상기 관통형 트렌치는 고체 상태의 지지부를 포함하며, 상기 고체 상태의 지지부는 상기 트렌치를 가로질러 연장하고 상기 트렌치의 상호 반대측 벽을 서로 연결하지만, 상기 트렌치를 채우지는 않는, 웨이퍼 캐리어.
  27. 제15항에 있어서,
    각각의 상기 포켓은 수직 중심축을 가지며, 상기 트렌치는, 하나의 상기 포켓의 중심축 둘레에 적어도 부분적으로 연장하는 내측 트렌치와, 상기 내측 트렌치 둘레에 적어도 부분적으로 연장하는 외측 트렌치를 포함하는, 웨이퍼 캐리어.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 내측 트렌치와 상기 외측 트렌치 중의 하나가 상기 몸체의 상면을 교차하지만 상기 몸체의 하면을 교차하지는 않으며, 상기 내측 트렌치와 상기 외측 트렌치 중의 나머지 하나가 상기 몸체의 하면을 교차하지만 상기 몸체의 상면을 교차하지는 않는, 웨이퍼 캐리어.
  29. 제15항에 있어서,
    상기 트렌치와 상기 몸체의 상면 또는 하면과의 교차가 원형, 타원형, 축외 타원형(off-axis ellipse), 서펜타인(serpentine), 나선형, 클로소이드(clothoide), 포물선형 및 다각형으로 이루어진 군에서 선택된 기하학적 형상으로 이루어지도록, 하나 이상의 상기 트렌치가 수평 방향으로 연장하는, 웨이퍼 캐리어.
  30. 웨이퍼 캐리어에 있어서,
    몸체를 포함하며, 상기 몸체가, 수평 방향으로 연장하고 서로 반대로 바라보고 있는 상면 및 하면과, 캐리어 중심축과, 외곽 영역과, 상기 중심축과의 사이에 있는 포켓 영역을 가지며, 상기 포켓 영역이 상기 포켓 영역에서 상기 상면에 대해 개방된 복수의 포켓을 가지며, 각각의 상기 포켓은 웨이퍼의 상면이 상기 몸체의 상면에서 노출되는 상태로 웨이퍼를 유지하도록 구성되며, 상기 몸체는 상기 포켓 영역과 상기 외곽 영역 사이에서 상기 포켓 영역 둘레에 연장하는 외곽의 열 제어 특징부를 가지며, 상기 외곽의 열 제어 특징부는, 상기 외곽의 열 제어 특징부가 상기 포켓 영역과 상기 외곽 영역 간의 열전도를 감소시키도록 상기 몸체의 인접한 부분보다 낮은 열전도율을 갖는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 캐리어.
  31. 웨이퍼 캐리어에 있어서,
    몸체를 포함하며, 상기 몸체가, 수평 방향으로 연장하고 서로 반대로 바라보고 있는 상면 및 하면과, 캐리어 중심축과, 외곽면과, 상기 중심축과 상기 외곽면 사이에서 상기 상면에 대해 개방된 복수의 포켓을 가지며, 각각의 상기 포켓은 웨이퍼의 상면이 상기 몸체의 상면에서 노출되는 상태로 웨이퍼를 유지하도록 구성되며, 상기 몸체는 복수의 포켓 열 제어 특징부를 가지며, 각각의 상기 포켓은 상기 포켓에 연관된 포켓 열 제어 특징부를 갖고, 이 포켓 열 제어 특징부가 상기 포켓 아래에 배치된 상기 몸체의 일부분 둘레에 적어도 부분적으로 연장하며, 상기 몸체는 또한 상기 외곽면에 인접하여 상기 캐리어 둘레에 연장하는 외곽의 열 제어 특징부를 가지며, 상기 열 제어 특징부는 상기 열 제어 특징부가 수평 방향에서의 열전도를 억제하도록 상기 몸체의 인접한 부분보다 낮은 열전도율을 갖는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 캐리어.
  32. 제31항에 있어서,
    적어도 일부의 상기 포켓이 상기 외곽면에 인접하게 배치된 아웃보드 포켓(outboard pocket)이며, 상기 외곽의 열 제어 특징부가 상기 아웃보드 포켓에 인접한 단절부(interruption)를 갖는, 웨이퍼 캐리어.
  33. 제32항에 있어서,
    각각의 상기 아웃보드 포켓에 연관된 상기 포켓 열 제어 특징부는, 상기 외곽의 열 제어 특징부에서의 단절부 중의 하나에 정렬된 아웃보드 단절부를 갖는, 웨이퍼 캐리어.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 웨이퍼 캐리어는 원형이고, 캐리어 중심축을 가지며, 각각의 상기 포켓은 원형이고, 수직 중심축을 가지며, 각각의 상기 포켓 열 제어 특징부는 연관된 포켓과 동축을 이루는 실질적으로 원호(arc)의 형태이며, 상기 외곽의 열 제어 특징부의 단절부와 상기 포켓 열 제어 특징부의 아웃보드 단절부는 상기 캐리어 중심축으로부터 상기 아웃보드 포켓의 중심축을 통해 연장하는 캐리어의 반경에 정렬되는, 웨이퍼 캐리어.
  35. 제32항에 있어서,
    각각의 상기 아웃보드 포켓에 연관된 상기 포켓 열 제어 특징부는, 상기 외곽의 열 제어 특징부에서의 단절부를 브리지하는(bridging) 최외각 부분을 갖는, 웨이퍼 캐리어.
  36. 제31항에 있어서,
    상기 열 제어 특징부는 트렌치인, 웨이퍼 캐리어.
  37. 제36항에 있어서,
    상기 웨이퍼 캐리어는 원형이고, 캐리어 중심축을 가지며, 각각의 상기 포켓은 원형이고, 수직 중심축을 가지며, 각각의 상기 포켓 열 제어 특징부는 연관된 포켓과 동축을 이루는 실질적으로 아치형 트렌치(arcuate trench)의 형태이며, 적어도 한 쌍의 상호 인접한 포켓에 연관된 상기 아치형 트렌치는 상기 상호 인접한 포켓의 중심축들 사이의 지점에서 서로 합쳐지는, 웨이퍼 캐리어.
  38. 웨이퍼 가공 장치에 있어서,
    (a) 반응 챔버;
    (b) 상기 반응 챔버 내에 장착되고, 중심축에 대해 회전할 수 있는 스핀들;
    (c) 스핀들과 함께 회전하기 위해 스핀들에 장착되는 청구항 1, 15, 30 및 31 중의 어느 하나에 따른 웨이퍼 캐리어;
    (d) 상기 웨이퍼 캐리어 위에서 상기 반응 챔버에 장착되고, 가스를 상기 웨이퍼 캐리어 상으로 아래쪽으로 향하게 하도록 배치된 가스 분배 요소; 및
    (e) 상기 반응 챔버 내에서 상기 웨이퍼 캐리어 아래에 장착되는 히터
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 가공 장치.
  39. 웨이퍼 가공 방법에 있어서,
    (a) 청구항 1, 15, 30 및 31 중의 어느 하나에 따른 웨이퍼 캐리어의 상면에서 웨이퍼의 상면이 노출되도록 상기 웨이퍼를 상기 웨이퍼 캐리어의 포켓(pocket)에 유지하는 단계; 및
    (b) 상기 웨이퍼가 이와 같이 유지되는 동안, 상기 웨이퍼 캐리어를 아래로부터 가열하면서, 가스를 상기 웨이퍼의 상면 및 상기 웨이퍼 캐리어의 상면 상으로 아래쪽으로 향하게 하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 가공 방법.
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