KR20130068473A - 실리콘 카바이드 기판 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실리콘 카바이드 기판의 제조방법에 관한 것으로, a) 내부에 원주형 공간이 마련된 그라파이트 튜브를 준비하는 단계와, b) 상기 그라파이트 튜브의 내측에 화학 기상 증착법으로 SiC를 증착하여 SiC괴를 형성하는 단계와, c) 상기 SiC괴를 다분할 절단하여 다수의 SiC 기판을 획득하는 단계를 포함한다. 본 발명은 그라파이트 튜브를 준비하고, 그 그라파이트 튜브의 내에 반응가스를 주입하는 노즐을 삽입하여, 그 그라파이트 튜브의 내측에 SiC를 증착하여 원주형의 SiC괴를 제조한 후, 이를 소정의 두께로 절단하여 SiC 기판을 획득할 수 있게 됨으로써, 1회의 SiC 증착공정을 사용하여 다수의 SiC 기판을 동시에 제작할 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

실리콘 카바이드 기판 제조방법{Manufacturing method for silicon carbide substrate}

본 발명은 반도체 건식식각장치의 샤워 헤드 전극으로 사용되는 실리콘 카바이드 기판 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다수의 실리콘 카바이드 기판을 동시에 제조할 수 있는 실리콘 카바이드 기판 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 실리콘 카바이드 기판을 제조하는 방법으로는 원판형의 그라파이트 베이스를 준비하고, 그 베이스 상에 SiC를 증착한 후 기계적인 절단 가공을 통해 원하는 크기의 SiC 기판을 획득하는 방법을 사용하고 있다.

이때 SiC 제조를 위한 가스의 공급량을 줄이기 위한 기술로서 본 발명의 출원인의 등록특허 10-1001674호(2010년 12월 9일 등록)를 예로 들 수 있다.

방법상에 차이는 있으나, 등록특허 10-1001674호에 기재된 발명 역시 원판형의 그라파이트 베이스를 사용하여, 그 베이스의 전면에 SiC를 증착하고, 측면을 절단하여 베이스의 측면을 노출시킨 후, 그 측면이 노출된 베이스의 중앙부를 절단하여 베이스와 SiC의 적층구조물 두 개를 획득한 후, 각각의 구조물에서 베이스를 제거하여 원판형의 SiC 기판을 획득할 수 있다는 점에서는 동일하다.

따라서 1회의 화학 기상 증착법을 사용하여 얻어질 수 있는 SiC 기판의 수량은 장입되는 그라파이트 베이스의 두 배수로 한정되며, 시장의 요구사항은 시간이 많이 소요되는 증착공정을 1회 사용하여 얻어질 수 있는 SiC 기판의 수량을 증가시켜 생산성을 향상시킬 수 있는 방법이 요구되고 있다.

상기한 바와 같은 시장의 요구를 해결하기 위한 본 발명의 과제는, 1회의 증착공정을 사용하여 얻어지는 SiC 기판의 수량을 증가시킬 수 있는 실리콘 카바이드 기판의 제조방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명 실리콘 카바이드 기판의 제조방법은, a) 내부에 원주형 공간이 마련된 그라파이트 튜브를 준비하는 단계와, b) 상기 그라파이트 튜브의 내측에 화학 기상 증착법으로 SiC를 증착하여 SiC괴를 형성하는 단계와, c) 상기 SiC괴를 다분할 절단하여 다수의 SiC 기판을 획득하는 단계를 포함한다.

본 발명은, 그라파이트 튜브를 준비하고, 그 그라파이트 튜브의 내에 반응가스를 주입하는 노즐을 삽입하여, 그 그라파이트 튜브의 내측에 SiC를 증착하여 원주형의 SiC괴를 제조한 후, 이를 소정의 두께로 절단하여 SiC 기판을 획득할 수 있게 됨으로써, 1회의 SiC 증착공정을 사용하여 다수의 SiC 기판을 동시에 제작할 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 SiC 기판의 제조공정 순서도이다.
도 2a 내지 도 2d는 도 1의 각 단계별 제조공정 수순 단면도이다.
도 3a 내지 도 3d는 도 1의 각 단계별 제조공정 수순 사시도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 SiC 기판의 제조방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 SiC 기판의 제조공정 순서도이고, 도 2a 내지 도 2d는 도 1에서 각 단계별 제조공정 수순 단면도이다.

도 1, 도 2a 내지 도 2d 및 도 3a 내지 도 3d를 각각 참조하면 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 SiC 기판 제조방법은, 내부에 원주형 공간이 마련된 그라파이트 튜브(10)를 준비하는 단계(S11, 도 2a, 도 3a)와, 상기 그라파이트 튜브(10)의 내측으로 반응가스를 주입하여 SiC를 증착하여 상기 그라파이트 튜브(10)의 내부 공간을 충진하여 원통형의 SiC괴(20)를 제조하는 단계(S12, 도 2b, 도 3b)와, 상기 그라파이트 튜브(10)와 상기 SiC괴(20)를 절단하되, 그 SiC괴(20)의 단면이 원형이 되는 방향으로 다수회 절단하여 중앙에 절단된 원형의 SiC괴(20)가 위치하며, 그 측면을 감싸는 그라파이트 튜브(10)의 구조를 다수개 획득하는 단계(S13, 도 2c, 도 3c)와, 상기 측면을 감싸는 그라파이트 튜브(10)를 제거하여 원판형의 SiC 기판(30)을 획득하는 단계(S14, 도 2d, 도 3d)를 포함한다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 SiC 기판의 제조방법을 보다 상세히 설명한다.

먼저, S11단계인 도 2a와 도 3a를 참조하면, 내부의 공간이 원주형인 그라파이트 튜브(10)를 준비한다.

상기 그라파이트 튜브(10)는 원통형의 측면부(11)와, 그 측면부(11)의 상부와 하부를 각각 덮는 상부덮개부(12)와 하부덮개부(13)를 각각 제작하여 상호 결합하여 내부공간이 원주형인 구조를 제작할 수 있다.

상기 측면부(11)에는 다수의 노즐삽입공(14)이 마련되어 있으며, 상기 상부덮개부(12)와 하부덮개부(13)에는 벤트홀(15)이 각각 다수로 마련되어 있다.

상기 그라파이트 소재는 가공성이 우수하며, 상기 원통형의 측면부(11)의 내측의 직경이 균일하고 일정하게 되도록 가공할 수 있다. 이 측면부(11)의 내경은 실질적으로 제조하고자 하는 SiC 기판의 직경이 되기 때문에 정확한 가공이 요구된다.

또한 상기 측면부(11)의 높이는 일정한 두께를 가지는 SiC 기판의 수량과 관계된 것으로, 그 측면부(11)의 높이를 조절하여 1회의 증착공정으로 얻어지는 SiC 기판의 수량을 결정할 수 있다.

그 다음, S12단계를 도시한 도 2b와 도 3b를 참조하면, 상기 측면부(11)에 마련된 노즐삽입공(14)들 각각에 반응가스를 분사하는 증착노즐(40)을 삽입하고, 그 그라파이트 튜브(10)의 내에 반응가스를 공급하여 그 그라파이트 튜브(10)의 내측에 SiC를 증착한다.

이때 원활한 증착이 가능하도록 상기 그라파이트 튜브(10)의 외측에 히터(50)를 마련하여, 증착온도를 유지할 수 있게 된다.

상기와 같이 증착노즐(40)을 통해 반응가스를 그라파이트 튜브(10)의 내로 공급할 때, 그라파이트 튜브(10)의 내측에 존재하는 공기가 외부로 배출될 수 있도록 상기 상부덮개부(12)와 하부덮개부(13)에는 벤트홀(15)이 마련되어 있으며, 그라파이트 튜브(10)의 내부압력의 증가를 최소화하면서 증착 공정을 진행할 수 있게 된다.

이와 같은 증착공정을 수행하여 상기 그라파이트 튜브(10)의 내측에 원주형의 SiC괴(20)를 형성할 수 있게 된다. 상기 화학 기상 증착으로 증착된 SiC는 알려진 바와 같이 강도가 우수하고, 내화학성이 높으며, 금속불순물을 거의 함유하지 않은 상태가 된다.

그 다음, S13단계를 도시한 도 2c 및 도 3c를 참조하면, 상기 증착노즐(40)을 제거한 후, 상기 상부덮개부(12)와 하부 덮개부(13)를 제거한다.

상기 상부덮개부(12)와 하부덮개부(13)를 제거한 상태에서, 원통형의 측면부(11)의 내측에 원주형의 SiC괴(20)가 위치하는 구조가 되며, 그 측면부(11)와 SiC괴(20)를 그 SiC괴(20)의 단면이 원형이 되는 방향으로 다분할 하는 절단공정을 수행한다.

이와 같은 절단공정에 의하여 상기 SiC괴(20)는 원판형의 구조가 되며, 상기 그라파이트 튜브(10)의 측면부(11)는 상기 원판형으로 절단된 SiC괴(20)의 외측을 감싸는 링형의 구조가 된다.

상기 원판형 SiC괴(20)는 실질적으로 SiC 기판(30)이 되며, 상기 다분할하는 절단공정의 회수에 의해 제조되는 SiC 기판(30)의 수량이 결정된다.

그 다음, S14단계를 도시한 도 2d 및 도 3d를 참조하면 상기 원판형 SiC괴(20)와 링형 측면부(11)의 구조에서 그 측면부(11)를 모두 제거한다. 이때 그라파이트 튜브(10)의 측면부(11)를 제거하는 방법으로는 물리적인 절단방법을 사용할 수 있으며, 그라파이트와 SiC의 화학적 차이를 이용하여 제거하는 방법 또는 산소분위기에서 열처리하여 그라파이트를 제거하는 방법을 사용할 수 있다.

상기와 같이 그라파이트 튜브(10)의 측면부(11)가 제거된 SiC괴(20)는 원판형의 SiC 기판(30)이 된다.

따라서 본 발명은 1회의 SiC 증착을 통해 얻어지는 SiC 기판(30)의 수량을 획기적으로 늘려 SiC 기판의 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.

앞서 설명한 예에서는 상기 그라파이트 튜브(10)의 측면부(11)와 그 내측의 SiC괴(20)를 동시에 다분할 절단하고, 그 후에 그라파이트 튜브(10)의 측면부(11)를 선택적으로 제거하는 것으로 설명하였으나, 그라파이트 튜브(10)의 측면부(11)를 모두 제거한 상태에서 노출된 SiC괴(20)를 다분할 절단하여 다수의 원판형 SiC기판(30)을 얻을 수도 있다.

이와 같이 제조된 SiC 기판(30)은 가공성이 우수한 그라파이트 소재의 그라파이트 튜브(10)의 내경이 일정한 수준으로 가공된 것이고, 그 내측에 증착된 SiC괴(20)를 절단한 것이기 때문에 그 표면 등을 특별하게 후처리 가공하는 것이 요구되지 않는다.

전술한 바와 같이 본 발명에 대하여 바람직한 실시예를 들어 상세히 설명하였지만, 본 발명은 전술한 실시예들에 한정되는 것이 아니고, 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.

10:그라파이트 튜브 11:측면부
12:상부덮개부 13:하부덮개부
14:노즐삽입구 15:벤트홀
20:SiC괴 30:SiC 기판
40:증착노즐 50:히터

Claims (5)

1. a) 내부에 원주형 공간이 마련된 그라파이트 튜브를 준비하는 단계;
   b) 상기 그라파이트 튜브의 내측에 화학 기상 증착법으로 SiC를 증착하여 SiC괴를 형성하는 단계; 및
   c) 상기 SiC괴를 다분할 절단하여 다수의 SiC 기판을 획득하는 단계를 포함하는 실리콘 카바이드 기판의 제조방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 a) 단계는,
   원통형의 측면부를 가공하여 준비하고,
   상기 측면부의 상부와 하부를 각각 덮는 상부덮개부와 하부덮개부를 각각 가공하여 상호 결합하는 것을 특징으로 하는 실리콘 카바이드 기판의 제조방법.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 원통형의 측면부에는 상기 b) 단계에서 SiC를 증착하기 위한 증착노즐이 삽입되는 노즐삽입구가 마련되어 있으며,
   상기 상부덮개부와 하부덮개부에는 다수의 벤트홀이 마련되어, 상기 그라파이트 튜브의 내부 압력을 조절하는 것을 특징으로 하는 실리콘 카바이드 기판의 제조방법.
   
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 c) 단계는,
   상기 상부덮개부와 상기 하부덮개부를 분리한 상태에서,
   상기 측면부와 상기 SiC괴를 다분할 절단한 후, 상기 측면부를 제거하여 상기 SiC 기판을 획득하는 것을 특징으로 하는 실리콘 카바이드 기판의 제조방법.
   
5. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 c) 단계는,
   상기 상부덮개부와 상기 하부덮개부를 분리 제거하고,
   상기 SiC괴가 완전히 노출되도록 상기 측면부를 제거한 후, 노출된 상기 SiC괴를 다분할 절단하여 상기 SiC 기판을 획득하는 것을 특징으로 하는 실리콘 카바이드 기판의 제조방법.
   

Images