KR20150025442A - 에피텍셜 웨이퍼 제조 장치 - Google Patents

에피텍셜 웨이퍼 제조 장치 Download PDF

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KR20150025442A
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Abstract

실시 예의 에피텍셜 웨이퍼 제조 장치는 웨이퍼가 장착되는 상부면을 갖는 서셉터와, 서셉터 아래에 배치되어 웨이퍼의 주 표면에 에피텍셜층을 성장시키는 데 필요한 열을 공급하는 히터 및 히터와 서셉터의 사이에 배치되며 히터로부터 방출된 열을 서셉터의 하부면 쪽으로 관통시키는 원통형 하부 중간측 리플렉터를 포함하고, 원통형 하부 중간측 리플렉터는 에피텍셜층의 균일도가 2% 이하가 되도록, 히터로부터의 열을 서셉터의 하부면으로 반사시키는 형상의 내부 돌출부를 갖는다.

Description

에피텍셜 웨이퍼 제조 장치{Apparatus for manufacturing epitaxial wafer}
실시 예는 에피텍셜 웨이퍼 제조 장치에 관한 것이다.
실리콘 반도체에 의해 집적 회로 소자를 고밀도화 경향은 지속적으로 증가하고 있다.
기존의 에피텍셜 웨이퍼 제조 장치에 의하면, 단결정 실리콘 웨이퍼(미도시)를 서셉터(susceptor)(미도시) 위에 배치한다. 이후, 웨이퍼의 표면에 실리콘 에피텍셜(epitaxial)층을 성장시킨다. 이때, 성장되는 에피텍셜층의 표면의 두께는 전체적으로 균일할 것이 요구된다. 만일, 에피텍셜층 표면의 두께가 불균일할 경우 전위 등의 결정 결함이 발생할 수 있기 때문이다.
일반적으로 에피텍셜층의 성장은 온도와 밀접한 관계를 갖는다. 성장 온도가 높으면 에피텍셜층이 빨리 성장하지만, 성장 온도가 낮으면 에피텍셜층은 느리게 성장한다. 따라서, 웨이퍼 위에 에피텍셜층을 성장시킬 때, 웨이퍼의 전체면에 균일하게 열이 제공되어야 한다.
웨이퍼의 상부에 에피텍셜층을 성장시키기 위한 기존의 에피텍셜 웨이퍼 제조 장치는 다수의 히터(heater)(미도시)와 리플렉터(reflector)(미도시)로 구성된다. 리플렉터는 히터로부터 공급되는 열을 반사시켜 서셉터의 하부로 공급하는 역할을 한다. 이때, 리플렉터는 서셉터의 전체로 균일하게 열을 반사시키기보다는 중심 쪽으로 더 많은 열을 많이 반사시킨다. 그러므로, 웨이퍼에 성장되는 에피텍셜층의 중심이 중간보다 더 높은 프로파일을 갖게 된다. 이와 같이, 기존의 웨이퍼 제조 방법에 의해 성장된 에피텍셜층은 불균일한 두께를 가질 수 있으며, SBIR(Site Backside-reference Indicator Range)가 열악해질 수 있다.
실시 예는 웨이퍼 위에 에피텍셜층을 균일한 두께로 성장시키고 SBIR을 개선시킬 수 있는 에피텍셜 웨이퍼 제조 장치를 제공한다.
실시 예의 에피텍셜 웨이퍼 제조 장치는, 웨이퍼가 장착되는 상부면을 갖는 서셉터; 상기 서셉터 아래에 배치되어, 상기 웨이퍼의 주 표면에 에피텍셜층을 성장시키는 데 필요한 열을 공급하는 히터; 및 상기 히터와 상기 서셉터의 사이에 배치되며, 상기 히터로부터 방출된 열을 상기 서셉터의 하부면 쪽으로 관통시키는 원통형 하부 중간측 리플렉터를 포함하고, 상기 원통형 하부 중간측 리플렉터는 상기 에피텍셜층의 균일도가 2% 이하가 되도록, 상기 히터로부터의 열을 상기 서셉터의 하부면으로 반사시키는 형상의 내부 돌출부를 갖는다.
상기 균일도는 1.32% 이하일 수 있다.
상기 내부 돌출부는 상기 에피텍셜층의 중심과 상기 에피텍셜층의 중간에 동일한 열이 공급하도록, 상기 열을 반사시키는 형상을 갖고, 상기 에피텍셜층의 중간은 상기 에피텍셜층의 중심과 에지의 가운데 부분에 해당한다.
상기 내부 돌출부는 상기 히터로부터 상기 서셉터로 향하는 상부 방향으로 갈수록 내경이 감소하도록 돌출된 하측 돌출부를 포함하고, 상기 하측 돌출부의 내면과 상기 원통형 하부 중간측 리플렉터의 하부 수평 저면이 이루는 경사각은 80°보다 클 수 있다.
상기 경사각은 85° 내지 90°일 수 있다. 예를 들어, 상기 경사각은 88° 내지 89°일 수 있다.
상기 내부 돌출부는 상기 하부 돌출부로부터 상기 상부 방향으로 연장되며, 상기 상부 방향으로 갈수록 내경이 증가하도록 돌출된 상측 돌출부를 더 포함한다.
상기 상측 돌출부의 내면은 상기 하측 돌출부의 내면보다 가파르게 경사질 수 있다.
상기 상측 돌출부의 길이는 상기 하측 돌출부의 길이의 절반 이하일 수 있다.
에피텍셜 웨이퍼 제조 장치는 상기 히터와 상기 서셉터의 사이에 배치되며, 상기 원통형 하부 중간측 리플렉터의 외곽에 배치되는 원통형 하부 외측 리플렉터를 더 포함할 수 있다.
실시 예에 따른 에피텍셜 웨이퍼 제조 장치는 원통형 하부 중간측 리플렉터의 내부 구조를 변경하여 히터에서 발생된 열을 서셉터 즉, 웨이퍼의 중심에 집중하지 않고 중심과 중간 부분에 걸쳐 골고루 분산되도록 반사하기 때문에, 웨이퍼의 주 표면 상에 에피텍셜층을 균일한 두께로 성장시킬 수 있고 SBIR을 개선시킬 수도 있다.
도 1은 실시 예에 의한 에피텍셜 웨이퍼 제조 장치의 개략적인 단면도를 나타낸다.
도 2는 도 1에 예시된 원통형 하부 중간측 리플렉터의 사시도를 나타낸다.
도 3은 도 2에 예시된 원통형 하부 중간측 리플렉터의 평면도를 나타낸다.
도 4는 도 2에 예시된 원통형 하부 중간측 리플렉터의 A-A'선을 절단한 단면도를 나타낸다.
도 5는 기존 및 실시 예의 에피텍셜 웨이퍼 제조 방법에 의해 제조된 에피텍셜층의 프로파일을 각각 나타내는 그래프이다.
도 6a 및 도 6b는 기존과 실시 예에 의한 에피텍셜 웨이퍼 제조 장치에 의해 성장된 에피텍셜층의 SBIR 맵을 각각 나타낸다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시 예를 들어 설명하고, 발명에 대한 이해를 돕기 위해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시 예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 본 발명의 실시 예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
도 1은 실시 예에 의한 에피텍셜 웨이퍼 제조 장치(100)의 개략적인 단면도를 나타낸다.
도 1에 예시된 에피텍셜 웨이퍼 제조 장치(100)는 프레임(102), 돔(dome)(104), 서셉터(susceptor)(110), 열 공급부(132, 134, 136), 서셉터 지지부(142), 서셉터 지지 회전 주축(144), 회전축(146) 및 복수의 리플렉터(reflector)(150 ~ 190)를 포함한다.
웨이퍼(120)는 주면(122)이 위로 향하도록 서셉터(110)의 상부면(112)에 장착된다. 웨이퍼(120)는 서셉터(110)의 상부면(112)에 거의 수평으로 배치될 수 있다.
서셉터(110)는 서셉터 지지부(142)에 의해 회전 가능하게 지지를 받는다. 서셉터 지지부(142)의 재질은 석영, 실리콘, 또는 탄화 규소일 수 있으며, 석영에 실리콘이나 탄화 규소의 피막을 입힌 형태를 가질 수도 있다.
서셉터(110)는 에피텍셜층이 웨이퍼(120)의 주 표면(122)에 성장되는 동안, 에피텍셜층을 웨이퍼(120) 위에 균일하게 성장시키기 위해서, 회전축(146)이 회전할 때 서셉터 지지 회전 주축(144)에 의해 회전한다. 여기서, 서셉터 지지부(142) 및 서셉터 지지 회전 주축(144)은 프레임(102)에 의해 지지되는 돔(104)의 내부에 배치된다.
서셉터(110)는 탄화 실리콘으로 커버되는 그래파이트(graphite) 재료로 이루어질 수 있으며, 원반 평면 형상을 가질 수 있다. 또한, 서셉터(110)는 다양한 단면 형상을 가질 수 있다. 일반적으로, 웨이퍼(120)가 장착되는 서셉터(110)의 상부면(112)의 가장 자리는 서셉터(110)의 중앙보다 웨이퍼(120)와의 접촉이 더 많으므로 훨씬 많은 열을 전달받는다. 이를 극복하기 위해, 서셉터(110)의 상부면(112)은 다양한 형상을 가질 수 있다. 그러나, 설명의 편의상, 이하에서 본 실시예를 설명할 때, 서셉터(110)에 전달되는 열은 그대로 웨이퍼(120)로 전달된다고 가정한다. 즉, 웨이퍼(120)로 전달되는 열은 서셉터(110)의 형상에 의해 변하지 않는다고 가정한다. 따라서, 예를 들어 서셉터(110)의 중앙이 받는 열의 량과 웨이퍼(120)의 중앙이 받는 열의 량은 동일하고, 서셉터(110)의 가장 자리가 받는 열의 량과 웨이퍼(120)의 가장 자리가 받는 열의 량은 동일하고, 서셉터(110)의 중앙과 가장 자리 사이의 중간 부분이 받는 열의 량과 웨이퍼(120)의 중간 부분이 받는 열의 량은 동일한 것으로 간주한다. 즉, 서셉터(110)의 중앙보다 가장 자리가 열을 더 많이 받을 때, 이와 마찬가지로, 웨이퍼(120)의 중앙보다 가장 자리가 열을 더 많이 받는 것으로 간주한다.
한편, 열 공급부는 웨이퍼(120)의 주 표면(122)에 실리콘 에피텍셜층이 성장되는 데 필요한 열을 공급하는 역할을 한다. 예를 들어, 에피텍셜층을 성장하기 위해 웨이퍼(120)의 표면 온도는 1000℃ 내지 1200℃가 되어야 한다. 이를 위해, 열 공급부는 다수의 히터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 열 공급부는 상부 히터(heater)(또는, 램프(lamp))(132) 및 제1 및 제2 하부 히터(134, 136)를 포함할 수 있다.
상부 히터(132), 제1 및 제2 하부 히터(134, 136) 각각으로서, 할로겐(halogen) 램프(lamp)(적외선 램프 또는 원적외선 램프)를 사용할 수 있지만, 실시 예는 히터의 종류에 국한되지 않는다.
또한, 상부 히터(132), 제1 및 제2 하부 히터(134, 136) 각각은 환형일 수 있지만, 실시 예는 히터의 종류에 국한되지 않는다. 도 1에 예시된 상부 히터(132), 제1 및 제2 하부 히터(134, 136) 각각은 환형인 것으로 가정하였다. 따라서, 이들 히터(132, 134, 136)의 단면 형상은 도 1에 예시된 바와 같다.
상부 히터(132)는 서셉터(110) 위쪽에 배치되어 열을 방출하고, 제1 하부 히터(134)는 서셉터(110)의 아래쪽에 배치되어 열을 방출하고, 제2 하부 히터(136)는 제1 하부 히터(134)의 아래 쪽에 배치되어 열을 방출한다. 실시 예는 열 공급부가 갖는 히터(132, 134, 136)의 개수와 배치 구조에 국한되지 않는다. 또한, 히터(132, 134, 136)는 방사선 형태로 열을 방출할 수 있지만, 본 실시 예는 이러한 히터의 방열 형태에 국한되지 않는다.
한편, 도 1에 예시된 에피텍셜 웨이퍼 제조 장치는 열 공급부로부터 방출되는 열을 서셉터(110) 및/또는 웨이퍼(120)로 유도하는 다수의 리플렉터(150, 160, 170, 180, 190)를 포함한다. 즉, 다수의 리플렉터(150, 160, 170, 180, 190)는 열 공급부의 해당하는 히터(132, 134, 136)로부터 방출되는 열을 웨이퍼(122) 및/또는 서셉터(110) 쪽으로 반사시키는 역할을 한다.
다수의 리플렉터로서, 원통형 상부 외측 리플렉터(150), 원통형 상부 내측 리플렉터(160), 원통형 하부 외측 리플렉터(170), 원통형 하부 중간측 리플렉터(180) 및 원통형 하부 내측 리플렉터(190)를 포함한다.
먼저, 원통형 상부 외측 리플렉터(150)는 상부 히터(132)와 웨이퍼(120) 사이에 배치되어 상부 히터(132)로부터 공급되는 열을 관통시켜 웨이퍼(120)와 서셉터(110) 쪽으로 유출시킨다. 예를 들어, 원통형 상부 외측 리플렉터(150)는 상부 히터(132)로부터 공급되는 열을 서셉터(110)의 상부면(112)의 가장 자리(또는, 중앙 이외의 부분) 및/또는 웨이퍼(120)의 주면(122)의 가장 자리(또는, 중앙 이외의 부분) 쪽으로 반사시키며, 이에 적합한 내부 형상을 가질 수 있다.
다음, 원통형 상부 내측 리플렉터(160)는 상부 히터(132)와 웨이퍼(120) 사이 및 원통형 상부 외측 리플렉터(150)의 안쪽에 배치되어, 상부 히터(132)로부터 공급되는 열을 관통시켜 웨이퍼(120) 및/또는 서셉터(110) 쪽으로 유출시킨다. 즉, 원통형 상부 외측 리플렉터(150)는 원통형 상부 내측 리플렉터(160)의 외곽에 배치된다. 예를 들어, 원통형 상부 내측 리플렉터(160)는 상부 히터(132)로부터 공급되는 열을 서셉터(110)의 상부면(112)의 중앙 쪽 및/또는 웨이퍼(120)의 주면(122)의 중앙 쪽으로 반사시키며, 이에 적합한 내부 형상을 가질 수 있다.
또한, 원통형 하부 외측 리플렉터(170)는 제1 하부 히터(134)와 서셉터(110)의 하부면(114) 사이에 배치되고 원통형 하부 중간측 리플렉터(180)의 외곽에 배치되어 제1 하부 히터(134)로부터 공급되는 열을 관통시켜 서셉터(110)의 하부면(114) 쪽으로 유출킨다. 예를 들어, 원통형 하부 외측 리플렉터(170)는 제1 하부 히터(134)로부터 공급되는 열을 서셉터(110)의 하부면(114)의 가장 자리로 반사시키며, 이에 적합한 내부 형상을 가질 수 있다.
또한, 원통형 하부 내측 리플렉터(190)는 서셉터(110)의 하부면(114)과 제2 하부 히터(136) 사이에 배치되고 원통형 중간측 리플렉터(180)의 안쪽에 배치되어, 제2 하부 히터(136)로부터 공급되는 열을 관통시켜 서셉터(110) 쪽으로 유출시킨다. 예를 들어, 원통형 하부 내측 리플렉터(190)는 제2 하부 히터(136)로부터 공급되는 열을 서셉터(110)의 하부면(114)의 중앙으로 반사시킬 수 있으며, 이에 적합한 내부 형상을 가질 수 있다. 경우에 따라, 원통형 하부 내측 리플렉터(190)와 제2 하부 히터(136)는 생략될 수도 있다.
한편, 원통형 하부 중간측 리플렉터(180)는 서셉터(110)의 하부면(114)과 제1 하부 히터(134) 사이에 배치되고, 원통형 하부 외측 리플렉터(170)의 안쪽과 원통형 하부 내측 리플렉터(190)의 바깥쪽 사이에 배치된다. 원통형 하부 중간측 리플렉터(180)는 제1 하부 히터(134)로부터 방출된 열을 관통시켜, 서셉터(110)의 하부면(114) 쪽으로 유출시킨다.
이하, 실시 예에 의한 원통형 하부 중간측 리플렉터(180)의 구성 및 역할에 대해 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 상세히 살펴본다.
도 2는 도 1에 예시된 원통형 하부 중간측 리플렉터(180)의 사시도를 나타낸다.
도 3은 도 2에 예시된 원통형 하부 중간측 리플렉터(180)의 평면도를 나타낸다. 여기서, Φ는 원통형 하부 중간측 리플렉터(180)의 내경을 나타낸다.
도 4는 도 2에 예시된 원통형 하부 중간측 리플렉터(180)의 A-A'선을 절단한 단면도를 나타낸다. 도 4에서, 'EPI'는 에피텍셜층을 나타내고, 'R'은 에피텍셜층(EPI)의 반지름을 나타내고, xO, xC 및 xE는 에피텍셜층(EPI)의 중심 위치, 중간 위치 및 에지 위치를 각각 나타낸다. 여기서, 에피텍셜층(EPI)의 중간(xC)은 에피텍셜층(EPI)의 중심(xO)과 에지(xE)의 가운데 부분에 해당한다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 원통형 하부 중간측 리플렉터(180)는 그(180)의 내부에 형성된 내부 돌출부(182)(도 4의 빗금친 부분에 해당)를 포함한다. 내부 돌출부(182)는 웨이퍼(120)의 주 표면(122)에 성장되는 에피텍셜층(EPI)의 균일도가 2% 이하 예를 들어, 1.32% 이하가 되도록, 제1 하부 히터(134)로부터 공급되는 열을 서셉터(110)의 하부면(114) 쪽으로 반사시키는 돌출 형상을 가질 수 있다.
예를 들어, 내부 돌출부(182)는 에피텍셜층(EPI)의 중심(x0)에 공급되는 열의 량과 에피텍셜층(EPI)의 중간 영역에 공급되는 열의 량이 동일하도록, 제1 하부 히터(134)로부터 공급되는 열을 반사시키는 돌출 형상을 가질 수 있다. 여기서, 중간 영역이란, 에피텍셜층(EPI)의 중간(xC) 및 그 중간(xC)의 근방을 의미할 수 있다. 예를 들어, 중간 영역이란, 중간(xC)± 15 ㎜까지의 영역을 의미할 수 있다.
내부 돌출부(182)는 하측 돌출부(182D) 및 상측 돌출부(182U)를 포함할 수 있다.
하측 돌출부(182D)는 제1 하부 히터(134)로부터 서셉터(110)로 향하는 상부 방향으로 갈수록 내경(Φ)이 감소하도록 돌출된 형상을 갖는다. 하측 돌출부(182D)의 내면(182D-1)과 원통형 하부 중간측 리플렉터(180)의 하부 수평 저면(183)이 이루는 경사각(θ)은 제2 경사각(θ2)인 80°보다 클 수 있다. 바람직하게, 경사각(θ)은 85° 내지 90°의 제1 경사각(θ1)일 수 있다. 예를 들어, 제1 경사각(θ1)은 88° 내지 89°일 수 있다.
만일, 경사각(θ)이 제2 경사각(θ2)인 80°일 경우 제1 하부 히터(134)로부터 공급되는 열은 서셉터(110)의 중심으로 즉, 'L1'의 화살표 방향으로 많이 전달될 수 있지만 서셉터(110)의 중심과 에지 사이의 중간 부분으로 적게 전달될 수 있다. 따라서, 실시 예에 의하면, 경사각(θ)은 제2 경사각(θ2)인 80°보다 큰 제1 경사각(θ1)일 수 있어, 서셉터(110)의 하부면(114)의 중심(xO)과 중간(xC) 부분으로 즉, 'L2'의 화살표 방향으로 균일하게 열이 전달될 수 있다.
상측 돌출부(182U)는 하부 돌출부(182D)로부터 상부 방향으로 연장되며, 상부 방향으로 갈수록 내경(Φ)이 증가하도록 돌출된 형상을 갖는다.
전술한 바와 같이, 경사각(θ)이 제2 경사각(θ2)인 80°보다 큰 제1 경사각(θ1)이므로, 상측 돌출부(182U)의 내면(182U-1)은 하측 돌출부(182D)의 내면(182D-1)보다 가파르게 경사질 수 있다.
또한, 상측 돌출부(182U)의 길이(LU)는 하측 돌출부(182D)의 길이(LD)의 절반 이하일 수 있다. 즉, 길이(LU)는 다음 수학식 1과 같이 표현될 수 있지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.
Figure pat00001
다른 실시 예에 의하면, 길이(LU)는 경사각(θ)이 제2 경사각(θ2)일 때의 내부 돌출부(1281)의 상측 돌출부의 길이(LU')의 절반 수준일 수도 있다.
전술한 다수의 리플렉터(150, 160, 170, 180, 190) 각각은 원통형의 모습을 갖는 것으로 설명하였지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 다수의 리플렉터(150, 160, 170, 180, 190) 각각이 열을 반사시키도록 적합한 내부 형상을 갖는다면, 전술한 바와 같은 원통형 이외의 다른 형태를 가질 수도 있다.
또한, 전술한 서셉터(110) 상부에 배치되는 상부 히터(132), 원통형 상부 외측 리플렉터(150), 원통형 상부 내측 리플렉터(160), 제2 하부 히터(136), 원통형 하부 외측 리플렉터(170) 및 원통형 하부 내측 리플렉터(190)의 배치 구성은 원통형 하부 중간측 리플렉터(180)의 이해를 돕기 위한 일 례에 불과하다. 즉, 전술한 도 2 내지 도 4에 예시된 원통형 하부 중간측 리플렉터(180)의 구성 및 역할은 이러한 상부 히터(132), 원통형 상부 외측 리플렉터(150), 원통형 상부 내측 리플렉터(160), 제2 하부 히터(136), 원통형 하부 외측 리플렉터(170) 및 원통형 하부 내측 리플렉터(190)의 구성에 영향을 받지 않는다. 즉, 도 1에 예시된 바와 다르게, 상부 히터(132), 원통형 상부 외측 리플렉터(150), 원통형 상부 내측 리플렉터(160), 제2 하부 히터(136), 원통형 하부 외측 리플렉터(170) 및 원통형 하부 내측 리플렉터(190)가 배치될 경우에도, 전술한 실시 예에 의한 원통형 하부 중간측 리플렉터(180)는 적용될 수 있다.
또한, 상부 히터(132) 및/또는 제1 및 제2 하부 히터(134, 136) 각각에 근접하여 도 1에 도시된 리플렉터(150 ~ 190) 이외에 다른 리플렉터(미도시)가 배치될 수 있음은 물론이다.
또한, 설명의 편의상, 도 1에 예시된 실시 예에 의한 에피텍셜 웨이퍼 제조 장치는 간략하게 도시되었으나, 열 공급부(132, 134, 136)의 주변 및/또는 각 종 리플렉터(150 ~ 190)의 주변에는 열 차폐재(미도시)가 배치될 수 있음은 물론이다.
또한, 웨이퍼(120)의 주 표면(122)에 에피택셜층을 성장시키기 위해 수소 같은 캐리어(carrier) 가스 및/또는 SiHCl3 또는 SiH2Cl2 같은 실란 등의 원료 가스(또는, 반응 가스)가 주입되는 가스 주입구(미도시) 및 가스가 배출되는 가스 배출구(미도시)가 도 1에 예시된 에피텍셜 웨이퍼 제조 장치(100)에 배치됨을 물론이다. 이러한 가스 주입구 및 배출구의 구성 및 위치에 대한 설명은 주지 관용의 기술이므로, 여기서는 생략한다.
이하, 도 4에 예시된 하측 돌출부(182D)의 내면(182D-1)과 원통형 하부 중간측 리플렉터(180)의 하부 수평 저면(183)이 이루는 경사각(θ)이 88° 내지 89°일 경우, 실시 예에 의한 에피텍셜 웨이퍼 제조 장치에 의해 제조된 에피텍셜층의 특징에 대해 첨부한 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다.
도 5는 기존의 에피텍셜 웨이퍼 제조 방법에 의해 제조된 에피텍셜층(202)의 두께 프로파일 및 실시 예의 에피텍셜 웨이퍼 제조 방법에 의해 제조된 에피텍셜층(204)의 두께 프로파일을 나타내는 그래프로서, 횡축은 에피텍셜층의 중심(x=x0)을 기준으로 하는 에피텍셜층의 수평 위치를 나타내고, 종축은 에피텍셜층의 두께를 각각 나타낸다.
도 5를 참조하면, 기존의 에피텍셜 웨이퍼 제조 장치에 의해 성장된 에피텍셜층의 프로파일(202)을 보면, 에피텍셜층은 중심(xO) 부근(202-1)에서 과다 증착되어 두꺼운 두께를 갖고, 에피텍셜층은 중앙 영역 부근(202-2)에서 과소 증착되어 얇은 두께를 갖는다. 예를 들어, 중앙 영역은 R/2±15㎜일 수 있으며, R=150㎜인 경우, 중앙 영역은 60㎜ 내지 90㎜일 수 있다.
균일도(Uniformity)(E)가 다음 수학식 2와 같이 계산된다고 할 때, 기존의 에피텍셜 웨이퍼 제조 장치에 의해 제조된 에피텍셜층의 균일도(E)는 2.58%에 불과하다.
Figure pat00002
여기서, Max는 에피텍셜층의 두께의 최대값을 나타내고, Min은 에피텍셜층의 두께의 최소값을 나타낸다.
전술한 바와 같이, 기존의 에피텍셜 웨이퍼 제조 장치에 의해 제조된 에피텍셜층의 균일도가 좋지 않은 이유는 다음과 같다.
먼저, 에피텍셜층을 성장할 때, 웨이퍼(120)에서 많은 열을 받는 부분에서 빨리 성장한 에피텍셜층의 두께가 두껍고, 웨이퍼(120)에서 상대적으로 적은 열을 받는 부분에서 느리게 성장한 에피텍셜층의 두께가 얇다. 이를 고려할 때, 도 4에 도시된 바와 같이, 원통형 하부 중간측 리플렉터(180)의 경사각(θ)이 제1 경사각(θ1)보다 적은 제2 경사각(θ2)일 때, 제1 하부 히터(134)로부터 방출된 열은 원통형 하부 중간측 리플렉터(180)의 내부 돌출부(182)가 아닌 내부 돌출부(181)에서 반사된 후 서셉터(110)의 중간 부분이 아닌 중앙으로 즉, 화살표 'L1'의 방향으로 유출되기 때문이다. 따라서, 열을 적게 받은 웨이퍼(120)의 중간 영역에서 성장된 에피텍셜층의 두께는 얇고 열을 많이 받은 중앙(xO)에서 성장된 에피텍셜층의 두께는 두꺼워진다. 기존의 에피텍셜 웨이퍼 제조 방법에 의해 성장된 에피텍셜층의 최소 두께와 최대 두께 간의 두께 차(ΔT1)는 0.258 ㎛이다.
그러나, 실시 예에 의하면, 원통형 하부 중간측 리플렉터(180)의 경사각(θ)은 제2 경사각(θ2)보다 큰 제1 경사각(θ)을 갖기 때문에, 제1 하부 히터(134)로부터 방출된 열은 내부 돌출부(181)가 아닌 내부 돌출부(182)에서 반사된 후 서셉터(110)의 중앙이 아닌 중간 부분으로 즉, 화살표 'L2'의 방향으로 기존보다 더 많이 유출될 수 있다. 따라서, 기존보다 열을 덜 받은 웨이퍼(110)의 중앙(x0)에서 성장된 에피텍셜층의 두께는 얇고, 기존보다 열을 더 받은 웨이퍼(110)의 중간 영역에서 성장된 에피텍셜층의 중앙 영역의 두께는 두꺼워져 균일도(E)가 1.32% 이하로 개선된다. 예를 들어, 실시 예의 에피텍셜 웨이퍼 제조 방법에 의해 성장된 에피텍셜층의 최소 두께와 최대 두께 간의 두께 차(ΔT2)는 0.130 ㎛이다.
이와 같이, 실시 예의 원통형 하부 중간측 리플렉터(180)의 내부 돌출부(182)에 의해, 웨이퍼(120)의 중앙(x0)에 집중되는 열이 중간(xC)으로 분산되므로, 에피텍셜층의 두께 프로파일이 개선됨을 알 수 있다.
만일, 웨이퍼(120)의 E/E(Edge Exclusion)가 3 ㎜이고, 웨이퍼(120) 상의 각 셀(cell)(또는, die)의 크기가 26 ㎜ x 33 ㎜인 경우에 기존과 실시 예의 에피텍셜층의 중간(xC) 지점의 SBIR(Site Backside-reference Indicator Range)에 대해 다음과 같이 살펴본다. 여기서, SBIR은 웨이퍼(120)를 사이트(site) 단위로 나누어 아랫면 기준으로 최대 높이와 최소 높이 간의 차이값을 의미한다.
도 6a 및 도 6b는 기존과 실시 예에 의한 에피텍셜 웨이퍼 제조 장치에 의해 성장된 에피텍셜층의 SBIR 맵(map)을 각각 나타낸다.
도 6a를 참조하면, 기존의 에피텍셜 웨이퍼 제조 장치에 의해 성장된 에피텍셜층의 경우. 중간 지점(xC)의 SBIR 열위 즉, 0.2㎛인 셀(300)이 8나 존재한다.
그러나, 도 6b를 참조하면, 실시 예의 에피텍셜 웨이퍼 제조 장치에 의해 성장된 에피텍셜층의 경우, 중간 지점(xC)에서 SBIR 열위가 전혀 없음을 알 수 있다.
이상에서 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 에피텍셜 웨이퍼 제조 장치 110: 서셉터
112: 서셉터의 상부면 114: 서셉터의 하부면
120: 웨이퍼 122: 웨이퍼의 주 표면
132: 상부 히터 134: 제1 하부 히터
136: 제2 하부 히터 142: 서셉터 지지부
144: 서셉터 지지 회전 주축 146: 회전축
150: 원통형 상부 외측 리플렉터
160: 원통형 상부 내측 리플렉터
170: 원통형 하부 외측 리플렉터
180: 원통형 하부 중간측 리플렉터 182: 내부 돌출부
182D: 하측 돌출부 182U: 상측 돌출부
190: 원통형 하부 내측 리플렉터

Claims (10)

  1. 웨이퍼가 장착되는 상부면을 갖는 서셉터;
    상기 서셉터 아래에 배치되어, 상기 웨이퍼의 주 표면에 에피텍셜층을 성장시키는 데 필요한 열을 공급하는 히터; 및
    상기 히터와 상기 서셉터의 사이에 배치되며, 상기 히터로부터 방출된 열을 상기 서셉터의 하부면 쪽으로 관통시키는 원통형 하부 중간측 리플렉터를 포함하고,
    상기 원통형 하부 중간측 리플렉터는
    상기 에피텍셜층의 균일도가 2% 이하가 되도록, 상기 히터로부터의 열을 상기 서셉터의 하부면으로 반사시키는 형상의 내부 돌출부를 갖는 에피텍셜 웨이퍼 제조 장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 균일도는 1.32% 이하인 에피텍셜 웨이퍼 제조 장치.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 내부 돌출부는 상기 에피텍셜층의 중심과 상기 에피텍셜층의 중간에 동일한 열이 공급하도록, 상기 열을 반사시키는 형상을 갖고,
    상기 에피텍셜층의 중간은 상기 에피텍셜층의 중심과 에지의 가운데 부분에 해당하는 에피텍셜 웨이퍼 제조 장치.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 내부 돌출부는
    상기 히터로부터 상기 서셉터로 향하는 상부 방향으로 갈수록 내경이 감소하도록 돌출된 하측 돌출부를 포함하고,
    상기 하측 돌출부의 내면과 상기 원통형 하부 중간측 리플렉터의 하부 수평 저면이 이루는 경사각은 80°보다 큰 에피텍셜 웨이퍼 제조 장치.
  5. 제4 항에 있어서, 상기 경사각은 85° 내지 90°인 에피텍셜 웨이퍼 제조 장치.
  6. 제5 항에 있어서, 상기 경사각은 88° 내지 89°인 에피텍셜 웨이퍼 제조 장치.
  7. 제4 항에 있어서, 상기 내부 돌출부는
    상기 하부 돌출부로부터 상기 상부 방향으로 연장되며, 상기 상부 방향으로 갈수록 내경이 증가하도록 돌출된 상측 돌출부를 더 포함하는 에피텍셜 웨이퍼 제조 장치.
  8. 제7 항에 있어서, 상기 상측 돌출부의 내면은 상기 하측 돌출부의 내면보다 가파르게 경사진 에피텍셜 웨이퍼 제조 장치.
  9. 제7 항에 있어서, 상기 상측 돌출부의 길이는 상기 하측 돌출부의 길이의 절반 이하인 에피텍셜 웨이퍼 제조 장치.
  10. 제1 항에 있어서, 상기 히터와 상기 서셉터의 사이에 배치되며, 상기 원통형 하부 중간측 리플렉터의 외곽에 배치되는 원통형 하부 외측 리플렉터를 더 포함하는 에피텍셜 웨이퍼 제조 장치.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0917730A (ja) * 1995-06-29 1997-01-17 Nec Corp 薄膜の製造方法及び薄膜製造装置
JP2000114182A (ja) * 1998-09-30 2000-04-21 Nippon Sanso Corp 気相成長装置
KR20030059745A (ko) * 2002-01-04 2003-07-10 주성엔지니어링(주) 반사기를 이용한 웨이퍼 온도 보상기
JP2010147350A (ja) * 2008-12-19 2010-07-01 Ｓｕｍｃｏ Ｔｅｃｈｘｉｖ株式会社 エピタキシャルウェーハの製造方法及び製造装置
KR20120109355A (ko) * 2011-03-24 2012-10-08 가부시키가이샤 뉴플레어 테크놀로지 성막 장치 및 성막 방법
JP2013110145A (ja) * 2011-11-17 2013-06-06 Shin Etsu Handotai Co Ltd エピタキシャル成長装置及びエピタキシャル成長方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0917730A (ja) * 1995-06-29 1997-01-17 Nec Corp 薄膜の製造方法及び薄膜製造装置
JP2000114182A (ja) * 1998-09-30 2000-04-21 Nippon Sanso Corp 気相成長装置
KR20030059745A (ko) * 2002-01-04 2003-07-10 주성엔지니어링(주) 반사기를 이용한 웨이퍼 온도 보상기
JP2010147350A (ja) * 2008-12-19 2010-07-01 Ｓｕｍｃｏ Ｔｅｃｈｘｉｖ株式会社 エピタキシャルウェーハの製造方法及び製造装置
KR20120109355A (ko) * 2011-03-24 2012-10-08 가부시키가이샤 뉴플레어 테크놀로지 성막 장치 및 성막 방법
JP2013110145A (ja) * 2011-11-17 2013-06-06 Shin Etsu Handotai Co Ltd エピタキシャル成長装置及びエピタキシャル成長方法

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