KR20170054447A - 기판들의 열적 프로세싱을 위한 서셉터 및 예열 링 - Google Patents

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KR20170054447A
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수-관 라우
메흐멧 투그룰 사미르
아론 밀러
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

본 개시내용의 실시예들은 기판 프로세싱 챔버를 위한 개선된 서셉터를 제공한다. 일 실시예에서, 서셉터는, 포켓을 한정하는 외측 주변 에지 ― 포켓은 외측 주변 에지로부터 리세스된 오목한 표면을 가짐 ―, 및 외측 주변 에지와 포켓 사이에 배치된 경사진 지지 표면을 포함하며, 경사진 지지 표면은 외측 주변 에지의 수평 표면에 대하여 기울어진다.

Description

기판들의 열적 프로세싱을 위한 서셉터 및 예열 링{SUSCEPTOR AND PRE-HEAT RING FOR THERMAL PROCESSING OF SUBSTRATES}
[0001] 본 개시내용의 실시예들은 일반적으로, 반도체 제작 프로세스들에서 활용되는 에피택셜 증착 챔버와 같은 열 증착 챔버에서 사용하기 위한 서셉터(susceptor)에 관한 것이다.
[0002] 반도체 디바이스들을 제조하기 위한 현대의 프로세스들은, 고 레벨들의 디바이스 성능, 제품 수율, 및 전체 제품 품질을 달성하기 위해, 다수의 프로세스 파라미터들의 정밀한 조정을 요구한다. 에피택셜("EPI") 막 성장에 의한 기판들 상에 반전도성 층들의 형성을 포함하는 프로세스들의 경우에, 다른 프로세스 파라미터들 중에서, 기판 온도, 전구체 재료들의 유량들 및 압력들, 형성 시간, 및 기판을 둘러싸는 가열 엘리먼트들 사이의 전력의 분배를 포함하는 다수의 프로세스 파라미터들이 신중하게 제어되어야만 한다.
[0003] 디바이스들의 수율, 뿐만 아니라, 기판 당 디바이스들의 수를 증가시키기 위한 지속적인 필요성이 존재한다. 디바이스 형성을 위한 더 큰 표면 면적을 갖는 기판들의 활용은 기판 당 디바이스들의 수를 증가시킨다. 그러나, 기판의 표면 면적을 증가시키는 것은 다수의 프로세스 파라미터 문제들을 생성한다. 예컨대, 더 큰 기판 사이즈들을 수용하기 위한 챔버 컴포넌트들의 단순한 스케일링-업(scaling-up)은 바람직한 결과들을 달성하기에는 충분하지 않은 것으로 발견되었다.
[0004] 따라서, 더 큰 사용가능한 표면 면적을 갖는 기판 상에 반전도성 층들의 균일한 증착을 제공하는 개선된 EPI 프로세스 챔버 및 컴포넌트들에 대한 필요성이 존재한다.
[0005] 일 실시예에서, 프로세스 챔버에서 사용하기 위한 서셉터가 제공된다. 서셉터는, 포켓을 한정하는 외측 주변 에지 ― 포켓은 외측 주변 에지로부터 리세스된(recessed) 오목한 표면을 가짐 ―, 및 외측 주변 에지와 포켓 사이에 배치된 경사진(angled) 지지 표면을 포함하며, 경사진 지지 표면은 외측 주변 에지의 수평 표면에 대하여 기울어진다.
[0006] 다른 실시예에서, 프로세스 챔버에서 사용하기 위한 예열 링이 제공된다. 예열 링은, 개구를 한정하는 외측 주변 에지를 포함하는 원형 바디 ― 외측 주변 에지는 상단 표면, 및 상단 표면에 대해 평행한 바닥 표면을 포함함 ―, 및 외측 주변 에지의 바닥 표면에 형성된 리세스를 포함하며, 상단 표면은 원형 바디의 에지로부터 개구로 내측으로 제 1 방사상 폭만큼 연장되고, 바닥 표면은 원형 바디의 에지로부터 리세스로 내측으로 제 2 방사상 폭만큼 연장되고, 제 1 방사상 폭은 제 2 방사상 폭보다 더 크고, 원형 바디는 제 1 두께 및 제 2 두께를 포함하고, 제 2 두께는 제 1 두께의 약 75 % 내지 약 86 %이다.
[0007] 또 다른 실시예에서, 기판을 프로세싱하기 위한 프로세스 챔버가 제공된다. 프로세스 챔버는, 프로세스 챔버 내에 배치된 회전가능한 서셉터, 및 서셉터에 대해 비교적 아래에 배치된 하측 돔, 서셉터에 대해 비교적 위에 배치된 상측 돔, 및 프로세스 챔버의 내측 둘레 내에 그리고 서셉터의 주변부 주위에 배치된 예열 링을 포함하며, 서셉터는, 포켓을 한정하는 제 1 외측 주변 에지 ― 포켓은 제 1 외측 주변 에지로부터 리세스된 오목한 표면을 가짐 ―, 및 제 1 외측 주변 에지와 포켓 사이에 배치된 경사진 지지 표면을 포함하고, 여기에서, 경사진 지지 표면은 제 1 외측 주변 에지의 수평 표면에 대하여 기울어지고, 상측 돔은 하측 돔과 대향되고, 상측 돔 및 하측 돔은 프로세스 챔버의 내부 볼륨을 대체로 정의한다.
[0008] 본 개시내용의 상기 열거된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 앞서 간략히 요약된, 본 개시내용의 보다 구체적인 설명이 실시예들을 참조로 하여 이루어질 수 있는데, 이러한 실시예들의 일부는 첨부된 도면들에 예시되어 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 단지 본 개시내용의 전형적인 실시예들을 도시하는 것이므로, 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 하는데, 이는 본 개시내용이 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
[0009] 도 1은 본 개시내용의 일 실시예에 따른 서셉터의 개략적인 등각도이다.
[0010] 도 2는 도 1의 서셉터의 단면도이다.
[0011] 도 3은 도 2의 서셉터의 확대된 단면도이다.
[0012] 도 4는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 예열 링의 개략적인 등각도이다.
[0013] 도 5는 도 4의 예열 링의 단면도이다.
[0014] 도 6은 도 5의 예열 링의 확대된 단면도이다.
[0015] 도 7은 본 개시내용의 실시예들을 실시하기 위해 사용될 수 있는 프로세스 챔버의 개략적인 단면도이다.
[0016] 도 1은 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 서셉터(100)의 개략적인 등각도이다. 서셉터(100)는 기판(미도시)이 지지될 수 있는 리세스된 포켓(110)을 한정하는 외측 주변 에지(105)를 포함한다. 서셉터(100)는 화학 기상 증착 챔버 또는 에피택셜 증착 챔버와 같은 반도체 프로세스 챔버에 위치될 수 있다. 본 개시내용의 실시예들을 실시하기 위해 사용될 수 있는 하나의 예시적인 프로세스 챔버가 도 7에서 예시된다. 리세스된 포켓(110)은 기판의 대부분을 수용하도록 크기설정된다. 리세스된 포켓(110)은 외측 주변 에지(105)로부터 리세스된 표면(200)을 포함할 수 있다. 따라서, 포켓(110)은 프로세싱 동안에 기판이 밖으로 미끄러지는 것을 방지한다. 서셉터(100)는 실리콘 탄화물로 코팅될 수 있는 흑연과 같은 흑연 재료 또는 세라믹 재료로 제조된 환상 플레이트일 수 있다. 리프트 핀 홀들(103)이 포켓(110)에서 도시된다.
[0017] 도 2는 도 1의 서셉터(100)의 측 단면도이다. 서셉터(100)는 서셉터(100)의 외측 직경으로부터 측정한 제 1 치수(D1)를 포함한다. 서셉터(100)의 외측 직경은 도 7의 프로세스 챔버와 같은 반도체 프로세스 챔버의 내측 둘레보다 더 작다. 제 1 치수(D1)는 외측 주변 에지(105)의 내측 직경으로부터 측정된, 포켓(110)의 제 2 치수(D2)보다 더 크다. 서셉터(100)는 외측 주변 에지(105)의 내측 직경과 표면(200)의 외측 직경 사이에 레지(300)(도 3 참조)를 포함할 수 있다. 포켓(110)은 또한, 레지(300)의 내측 직경으로부터 측정한 제 3 치수(D3)를 포함한다. 제 3 치수(D3)는 제 2 치수(D2)보다 더 작다. 치수들(D1, D2, 및 D3) 각각은 서셉터(100)의 직경들일 수 있다. 일 실시예에서, 제 3 치수(D3)는 제 2 치수(D2)의 약 90 % 내지 약 97 %이다. 제 2 치수(D2)는 제 1 직경(D1)의 약 75 % 내지 약 90 %이다. 450 mm 기판의 경우에, 제 1 치수(D1)는 약 500 mm 내지 약 560mm, 예컨대 약 520 mm 내지 약 540 mm, 예를 들어 약 535 mm일 수 있다. 일 실시예에서, 포켓(110)(즉, 치수(D2) 및/또는 치수(D3)은 450 mm 기판을 수용하도록 크기설정될 수 있다.
[0018] 표면(200)의 깊이(D4)는 외측 주변 에지(105)의 상단 표면(107)으로부터 약 1 mm 내지 약 2 mm일 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 표면(200)은 프로세싱 동안에, 휘어진 기판의 하측의 부분들이 서셉터와 접촉하는 것을 방지하기 위해 약간 오목하다. 표면(200)은 약 34,000 mm 내지 약 35,000 mm, 예컨대 약 34,200 mm 내지 약 34,300 mm의 포켓 표면 반경(구면 반경)을 포함할 수 있다. 포켓 표면 반경은 프로세싱 동안에, 기판이 휘어진 경우에도, 표면(200)의 적어도 일부와 기판 표면 사이의 접촉을 방지하기 위해 활용될 수 있다. 리세스된 포켓(110)의 포켓 표면 반경 및/또는 높이는 서셉터(100)에 의해 지지되는 기판의 두께에 기초하여 변경될 수 있다.
[0019] 도 3은 도 2의 서셉터의 부분을 도시하는 확대된 단면도이다. 외측 주변 에지(105)는 서셉터의 상측 표면으로부터 돌출된다. 몇몇 실시예들에서, 기판을 위한 지지 표면의 부분으로서 역할을 하는 경사진 지지 표면(302)이 포켓(110)과 외측 주변 에지(105) 사이에 배치된다. 특히, 경사진 지지 표면(302)은 외측 주변 에지(105)의 내측 직경(즉, 치수(D2))과 레지(300)의 내측 직경(즉, 치수(D3)) 사이에 있다. 경사진 지지 표면(302)은, 경사진 지지 표면(302)에 의해 기판의 에지가 지지되는 경우에, 서셉터(100)과 기판 사이의 접촉 표면 면적을 감소시킬 수 있다. 일 실시예에서, 외측 주변 에지(105)의 상단 표면(107)은, 약 3 mm 미만, 예컨대 약 0.6 mm 내지 약 1.2 mm, 예를 들어 약 0.8 mm일 수 있는 치수(D5)만큼, 경사진 지지 표면(302)보다 더 높다.
[0020] 일 실시예에서, 외측 주변 에지(105)와 경사진 지지 표면(302)이 만나는 계면에서 필릿 반경 "R1"이 형성된다. 필릿 반경(R1)은 연속적으로 휘어진 오목면일 수 있다. 다양한 실시예들에서, 필릿 반경 "R1"은 약 0.1 인치 내지 약 0.5 인치, 예컨대 약 0.15 인치 내지 약 0.2 인치의 범위에 있다.
[0021] 경사진 지지 표면(302)은 수평 표면, 예컨대 외측 주변 에지(105)의 상단 표면(107)에 대하여 기울어질 수 있다. 경사진 지지 표면(302)은 약 1 도 내지 약 10 도, 예컨대 약 2 도 내지 약 6 도로 경사질 수 있다. 경사진 지지 표면(302)의 치수들 또는 기울기를 변경하는 것은 포켓(110)의 표면(200)과 기판의 바닥 사이의 갭의 사이즈, 또는 포켓(110)에 관한 기판의 바닥의 높이를 제어할 수 있다. 도 3에서 도시된 실시예에서, 단면도는 약 1 mm 미만일 수 있는 치수(D6)로서 도시된 높이만큼 필릿 반경(R1)으로부터 표면(200)을 향하여 방사상 내측으로 연장되는 경사진 지지 표면(302)을 도시한다. 경사진 지지 표면(302)은 표면(200)의 외측 직경에서 끝난다. 표면(200)은 치수(D7)로서 도시된 높이만큼 레지(300)의 바닥으로부터 리세스될 수 있다. 치수(D7)는 치수(D6)보다 더 클 수 있다. 일 실시예에서, 치수(D6)은 치수(D7)의 약 65 % 내지 약 85 %, 예컨대 치수(D7)의 약 77 %이다. 다른 실시예들에서, 치수(D7)는 치수(D6)로부터의 약 30 % 증가이다. 일 예에서, 치수(D6)는 약 0.05 mm 내지 약 0.15 mm, 예컨대 약 0.1 mm이다. 몇몇 실시예들에서, 상단 표면(107)은 약 5 Ra 내지 약 7 RA로 조면화될 수 있다.
[0022] 본원에서 설명되는 피처들(예컨대, 경사진 지지 표면 및 포켓 표면 반경)을 갖는 서셉터(100)가 테스트되었고, 결과들은 기판과 표면(200) 사이의 접촉 없이 기판과 표면(200) 사이의 우수한 열 전달을 보인다. 레지(300)의 활용은 경사진 지지 표면(302)과 기판 사이의 최소의 접촉으로 열 전달을 제공한다.
[0023] 도 4는 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 예열 링(400)의 개략적인 등각도이다. 예열 링(400)은 화학 기상 증착 챔버 또는 에피택셜 증착 챔버와 같은 반도체 프로세스 챔버에 위치될 수 있다. 특히, 예열 링(400)은, 서셉터가 프로세싱 위치에 있는 동안에, 서셉터(예컨대, 도 1 내지 도 3의 서셉터(100))의 주변부 주위에 배치되도록 구성된다. 본 개시내용의 실시예들을 실시하기 위해 사용될 수 있는 하나의 예시적인 프로세스 챔버가 도 7에서 예시된다. 예열 링(400)은 도 1 내지 도 3의 서셉터(100)와 같은 서셉터가 위치될 수 있는 개구(410)를 한정하는 외측 주변 에지(405)를 포함한다. 예열 링(400)은 실리콘 탄화물로 코팅될 수 있는 흑연과 같은 탄소 재료 또는 세라믹 재료로 제조된 원형 바디를 포함한다.
[0024] 도 5는 도 4의 예열 링(400)의 측 단면도이다. 예열 링(400)은 외측 주변 에지(405)의 외측 직경으로부터 측정한 제 1 치수(D1), 및 외측 주변 에지(405)의 내측 직경으로부터 측정한 제 2 치수(D2)를 포함한다. 외측 주변 에지의 외측 직경은 도 7의 프로세스 챔버와 같은 반도체 프로세스 챔버의 둘레보다 더 작은 둘레를 갖는다. 제 2 치수(D2)는 개구(410)의 직경과 실질적으로 동등할 수 있다. 제 1 치수(D1)는 도 7의 프로세스 챔버와 같은 반도체 프로세스 챔버의 내측 둘레보다 더 작다. 예열 링(400)은 또한, 외측 주변 에지(405)의 바닥 표면(예컨대, 바닥 표면(409))에 형성된 리세스(415)를 포함한다. 리세스(415)는 리세스(415)의 외측 직경으로부터 측정한 제 3 치수(D3)를 포함한다. 제 3 치수(D3)는 제 1 치수(D1)보다 더 작지만 제 2 치수(D2)보다 더 크다. 치수들(D1, D2, 및 D3) 각각은 예열 링(400)의 직경들일 수 있다. 리세스(415)는 사용 시에 서셉터(미도시)와 접촉하기 위해 활용될 수 있고, 제 3 치수(D3)는 서셉터의 외측 직경(예컨대, 도 2의 치수(D1))과 실질적으로 동등할 수 있거나 또는 서셉터의 외측 직경보다 약간 더 클 수 있다.
[0025] 일 실시예에서, 치수(D3)는 제 1 치수(D1)의 약 90 % 내지 약 98 %, 예컨대 제 1 치수(D1)의 약 94 % 내지 약 96 %이고, 제 2 치수(D2)는 제 1 치수(D1)의 약 80 % 내지 약 90 %, 예컨대 제 1 치수(D1)의 약 84 % 내지 약 87 %이다. 450 mm 기판의 경우에, 제 1 치수(D1)는 약 605 mm 내지 약 630 mm, 예컨대 약 615 mm 내지 약 625 mm, 예를 들어 620 mm일 수 있다. 일 실시예에서, 예열 링(400)은 450 mm 기판의 프로세싱에서 활용되도록 크기설정될 수 있다.
[0026] 도 6은 도 5의 예열 링(400)의 확대된 단면도이다. 원형 바디인 예열 링(400)은 치수(D4)로서 도시된 제 1 두께(즉, 외측 두께), 및 치수(D5)로서 도시된 제 2 두께(즉, 내측 두께)를 포함할 수 있다. 치수(D4)는 치수(D5)보다 더 크다. 일 실시예에서, 치수(D5)는 치수(D4)의 약 75 % 내지 약 86 %, 예컨대 치수(D4)의 약 81 %이다. 예열 링(400)의 외측 주변 에지(405)는 상단 표면(407) 및 바닥 표면(409)을 포함하고, 그러한 상단 표면(407) 및 바닥 표면(409)은 실질적으로 평행하다(즉, 약 1.0 mm 미만의 평행도(parallelism)). 상단 표면(407)은 에열 링(400)의 에지로부터 개구(410)로 내측으로 제 1 방사상 폭만큼 연장되는 한편, 바닥 표면(409)은 예열 링(400)의 에지로부터 리세스(415)로 내측으로 제 2 방사상 폭만큼 연장된다. 제 1 방사상 폭은 제 2 방사상 폭보다 더 크다. 일 실시예에서, 제 1 방사상 폭은 약 5 mm 내지 약 20 mm, 예컨대 약 8 mm 내지 약 16 mm, 예를 들어 약 10 mm이다. 몇몇 실시예드렝서, 적어도 바닥 표면(409)은 약 1.0 mm 미만의 편평도를 포함한다. 필릿 반경 "R"이 리세스(415)의 코너에 형성된다. 챔퍼 "R'"가 또한, 예열 링(400)의 코너들, 예컨대, 개구(410)의 외측 에지와 외측 주변 에지(405)의 내측 에지가 만나는 계면 상에 형성될 수 있다. 일 실시예에서, R 및 R' 중 하나 또는 양자 모두는 약 0.5 mm 미만일 수 있다. 일 실시예에서, 치수(D5)는 약 6.00 mm이다.
[0027] 외측 주변 에지(405)의 방사상 폭은 도 7에서 도시된 램프들(735)과 같은 에너지 소스들로부터 열을 흡수하기 위해 활용된다. 전구체 가스들은 전형적으로, 상단 표면(407)에 대해 실질적으로 평행한 방식으로 외측 주변 에지(405)에 걸쳐 유동하도록 구성되고, 가스들은 프로세싱 챔버에서의 도 1 내지 도 3의 서셉터(100)와 같은 서셉터 상에 위치된 기판에 도달하기 전에 예열된다. 예열 링(400)이 테스트되었고, 결과들은 전구체 가스의 유동이 예열 링(400)의 상단 표면(407)에 걸쳐 그리고 위에서 층류 경계 층(laminar-flow boundary layer)을 확립할 수 있는 것을 보인다. 특히, 예열 링으로부터 전구체 가스로의 열 전달을 개선하는 경계 층은, 전구체 가스가 기판에 도달하기 전에, 완전히 발생된다(developed). 결과로서, 전구체 가스는 프로세스 챔버에 진입하기 전에 충분한 열을 얻고, 이는 결국, 기판 처리량 및 증착 균일성을 증가시킨다.
[0028] 도 7은 본 개시내용의 실시예들을 실시하기 위해 사용될 수 있는 예시적인 프로세스 챔버(700)의 개략적인 단면도를 예시한다. 프로세스 챔버(700)는 300 mm 기판 또는 더 큰 기판, 예컨대 450 mm 기판을 프로세싱하도록 구성된다. 프로세스 챔버(700)가 본원에서 설명되는 다양한 실시예들을 실시하기 위해 활용되는 것으로 아래에서 설명되지만, 상이한 제조자로부터의 다른 반도체 프로세스 챔버가 또한, 본 개시내용에서 설명되는 실시예를 실시하기 위해 사용될 수 있다. 프로세스 챔버(700)는 에피택셜 증착 프로세스들과 같은 화학 기상 증착을 수행하도록 적응될 수 있다.
[0029] 프로세스 챔버(700)는 예시적으로, 챔버 바디(702), 지원 시스템들(704), 및 제어기(706)를 포함한다. 챔버 바디(702)는 상측 돔(726), 측벽(708), 및 바닥 벽(710)을 갖고, 그러한 상측 돔(726), 측벽(708), 및 바닥 벽(710)은 내부 프로세싱 구역(712)을 정의한다. 도 1 내지 도 3에서 도시된 서셉터(100)와 같은, 기판을 지지하기 위해 사용되는 서셉터(714)가 내부 프로세싱 구역(712)에 배치될 수 있다. 서셉터(714)는 지지 포스트들(716)에 의해 지지되고 회전되고, 그러한 지지 포스트들(716)은 샤프트(720)로부터 연장되는 지지 암들(718)과 연결된다. 동작 동안에, 서셉터(714) 상에 배치된 기판은 리프트 핀들(724)을 통해 기판 리프트 암들(722)에 의해 상승될 수 있다.
[0030] 상측 돔(726)이 서셉터(714) 위에 배치되고, 하측 돔(728)이 서셉터(714) 아래에 배치된다. 증착 프로세스들은 일반적으로, 내부 프로세싱 구역(712) 내에서 서셉터(714) 상에 배치된 기판의 상측 표면에 대해 발생된다.
[0031] 상측 라이너(730)가 상측 돔(726) 아래에 배치되고, 중앙 윈도우 부분(733)의 둘레 주위에서 상측 돔(726)의 중앙 윈도우 부분(733)과 맞물리는 주변 플랜지(731) 또는 베이스 링(729)과 같은 챔버 컴포넌트들 상으로의 원하지 않는 증착을 방지하도록 적응된다. 상측 라이너(730)는 예열 링(732) 근처에 위치된다. 예열 링(732)은, 서셉터(714)가 프로세싱 위치에 있는 동안에, 서셉터(714)의 주변부 주위에 배치되도록 구성된다. 예열 링(732)의 방사상 폭은, 그러한 예열 링(732) 위에서 유동하는 프로세스 가스들을 위한 예열 존을 제공하면서, 램프들(735)로부터 기판의 디바이스 측으로의 열/광 노이즈의 누설을 방지하거나 또는 최소화하도록, 서셉터(714)와 링 지지부(734) 사이에서 어느 정도로 연장된다. 예열 링(732)은, 프로세스 가스가 서셉터(714)의 상측 표면에 걸쳐 층류 방식으로(예컨대, 유동 경로(770)에 의해 표시된 바와 같은 대체로 방사상 내측 방향으로) 내부 프로세싱 구역(712) 내로 유동하도록, 예열 링(732)을 위치시키고 지지하는 링 지지부(734) 상에 제거가능하게 배치된다. 링 지지부(734)는 프로세스 챔버 내에 배치된 라이너일 수 있다.
[0032] 베이스 링(729)은 프로세싱 챔버(700)의 내측 둘레 내에 피팅되도록 크기설정된 링 바디를 가질 수 있다. 링 바디는 대체로 원형인 형상을 가질 수 있다. 베이스 링(729)의 내측 둘레는 링 지지부(734)를 수용하도록 구성된다. 일 예에서, 링 지지부(734)는 베이스 링(729)의 내측 둘레에 의해 둘러싸이거나 또는 베이스 링(729)의 내측 둘레 내에 네스팅(nest)되도록 크기설정된다.
[0033] 프로세싱 챔버(700)는 프로세스 챔버(700) 내에 위치된 컴포넌트들에 열 에너지를 제공하도록 적응된 램프들(735)과 같은 복수의 열 소스들을 포함한다. 예컨대, 램프들(735)은 기판 및 예열 링(732)에 열 에너지를 제공하여, 기판 상으로의 프로세스 가스들의 열 분해가 발생되게 함으로써, 기판 상에 하나 또는 그 초과의 층들이 형성되게 하도록 적응될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 복사 가열 램프들(735)의 어레이가 대안적으로 또는 부가적으로, 상측 돔(726) 위에 배치될 수 있다. 하측 돔(728)은 그러한 하측 돔(728)을 통하는 열 복사의 통과를 용이하게 하도록, 석영과 같은 광학적으로 투명한 재료로 형성될 수 있다. 동작 동안의 예열 링(732)의 온도는 섭씨 약 100 도 내지 섭씨 약 800 도일 수 있다. 프로세싱 동안에, 서셉터(714)는 섭씨 1000 도로 가열될 수 있고, 예열 링(732)은 섭씨 약 650 내지 750 도로 가열될 수 있다. 가열된 예열 링(732)은, 프로세스 가스들이, 베이스 링(729)을 통해 형성된 프로세스 가스 유입구(740)를 통해 프로세스 챔버(700) 내로 유동할 때에, 프로세스 가스들을 활성화시킨다. 프로세스 가스들은 프로세스 가스 유입구(740) 반대편에 배치된 프로세스 가스 배출구(742)를 통해 프로세스 챔버(700)에서 빠져나간다. 프로세스 가스 유입구(740), 서셉터(714), 및 프로세스 가스 배출구(742)가 프로세싱 동안에 대략 동일한 높이에 있기 때문에, 프로세스 가스들은 대체로 평탄한 층류 방식으로 기판(미도시)의 상측 표면에 걸쳐 유동 경로(770)를 따라 프로세스 가스 배출구(742)로 유동된다. 서셉터(714)를 통한 기판의 회전에 의해, 추가적인 방사상 균일성이 제공될 수 있다.
[0034] 하나의 프로세스 가스 유입구(740)가 도시되지만, 프로세스 가스 유입구(740)는 2개 또는 그 초과의 개별적인 가스 유동들을 전달하기 위한 2개 또는 그 초과의 가스 유입구들을 포함할 수 있다. 프로세스 가스 유입구(740)는 속도, 밀도, 또는 조성과 같은 다양한 파라미터들로 개별적인 가스 유동들을 제공하도록 구성될 수 있다. 다수의 프로세스 가스 유입구들이 적응되는 일 실시예에서, 프로세스 가스 유입구(740)는, 기판의 직경을 실질적으로 커버할 정도로 충분히 넓은 가스 유동을 제공하기 위해, 실질적인 선형 배열로 베이스 링(729)의 부분을 따라 분포될 수 있다. 예컨대, 프로세스 가스 유입구들(740)은, 기판의 직경에 대체로 대응하는 가스 유동을 제공하는 것이 가능한 정도로, 적어도 하나의 선형 그룹에 배열될 수 있다.
[0035] 프로세싱 챔버(700)는 베이스 링(729)을 통해 형성된 퍼지 가스 유입구(750)를 포함할 수 있다. 퍼지 가스 유입구(750)는 프로세스 가스 유입구(740) 아래의 높이에 배치될 수 있다. 일 예에서, 예열 링(732)은 퍼지 가스 유입구(750)와 프로세스 가스 유입구(740) 사이에 배치된다. 퍼지 가스 유입구(750)는, 프로세싱 챔버(700)의 상측 부분(즉, 서셉터(714) 위의 프로세싱 구역)에서의 프로세스 가스들의 압력보다 더 큰 압력으로, 퍼지 가스 소스(752)로부터 프로세싱 챔버(700)의 하측 부분(754)(즉, 서셉터(714) 아래의 프로세싱 구역)으로 수소와 같은 비활성 퍼지 가스의 유동을 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 퍼지 가스 유입구(750)는 대체로 방사상 내측 방향으로 퍼지 가스를 지향시키도록 구성된다. 막 증착 프로세스 동안에, 서셉터(714)는, 퍼지 가스가 층류 방식으로 서셉터(714)의 후방 측에 걸쳐 유동 경로(772)를 따라 아래로 그리고 주위로 유동하도록 하는 위치에 위치될 수 있다. 퍼지 가스의 유동은 프로세스 가스의 유동이 하측 부분(754)으로 진입하는 것을 방지하거나 또는 실질적으로 피하거나, 또는 하측 부분(754)에 진입하는 프로세스 가스의 확산을 감소시키는 것으로 생각된다. 퍼지 가스는 하측 부분(754)에서 빠져나가고, 퍼지 가스 유입구(750) 반대편 측에 위치된 프로세스 가스 배출구(742)를 통해 프로세싱 챔버(700) 밖으로 배기된다.
[0036] 지원 시스템(704)은 프로세싱 챔버(700)에서의 막들의 성장과 같은 미리-결정된 프로세스들을 실행하고 모니터링하기 위해 사용되는 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 제어기(706)가 지원 시스템(704)에 커플링되고, 프로세싱 챔버(700) 및 지원 시스템(704)을 제어하도록 적응된다.
[0037] 본 개시내용의 이점들은 개구를 한정하는 외측 주변 에지를 갖는 개선된 예열 링을 포함한다. 외측 주변 에지는, 전구체 가스가 기판에 도달하기 전에, 전구체 가스의 유동이 예열 링의 상단 표면 위에서 층류 경계 층으로 완전히 발생되게 허용하는 방사상 폭을 갖는다. 경계 층은 예열 링으로부터 전구체 가스로의 열 전달을 개선한다. 결과로서, 전구체 가스는 프로세스 챔버에 진입하기 전에 충분한 열을 얻고, 이는 결국, 기판 처리량 및 증착 균일성을 증가시킨다. 예열 링의 개구는 또한, 개선된 서셉터가 그러한 개구에 위치되게 허용한다. 서셉터는, 서셉터와 기판 사이의 접촉 표면 면적을 감소시키는 경사진 지지 표면에 의해 둘러싸인 리세스된 포켓을 갖는다. 리세스된 포켓은, 기판이 휘어진 경우에도, 리세스된 포켓과 기판 사이의 접촉을 방지하도록 약간 오목한 표면을 갖는다.
[0038] 전술한 바가 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 다른 그리고 추가적인 실시예들이 본 개시내용의 기본적인 범위로부터 벗어나지 않으면서 고안될 수 있다.

Claims (15)

  1. 기판 프로세싱 챔버를 위한 서셉터(susceptor)로서,
    포켓을 한정하는 외측 주변 에지 ― 상기 포켓은 상기 외측 주변 에지로부터 리세스된(recessed) 오목한 표면을 가짐 ―; 및
    상기 외측 주변 에지와 상기 포켓 사이에 배치된 경사진(angled) 지지 표면
    을 포함하며,
    상기 경사진 지지 표면은 상기 외측 주변 에지의 수평 표면에 대하여 기울어진,
    서셉터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 오목한 표면은 약 34,000 mm 내지 약 35,000 mm의 표면 반경을 갖는,
    서셉터.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 오목한 표면의 외측 직경과 상기 외측 주변 에지의 내측 직경 사이에 배치된 레지를 더 포함하는,
    서셉터.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 레지의 내측 직경은 상기 외측 주변 에지의 내측 직경의 약 90 % 내지 약 97 %인,
    서셉터.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 외측 주변 에지의 내측 직경은 상기 외측 주변 에지의 외측 직경의 약 75 % 내지 약 90 %인,
    서셉터.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 외측 주변 에지의 상단 표면은 약 3 mm 미만의 치수만큼 상기 경사진 지지 표면보다 더 높은,
    서셉터.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 외측 주변 에지와 상기 경사진 지지 표면 사이의 계면에 형성된 필릿 반경(fillet radius)을 더 포함하는,
    서셉터.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 경사진 지지 표면은 약 1 도 내지 약 10 도만큼 상기 외측 주변 에지의 수평 표면에 대하여 기울어진,
    서셉터.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 경사진 지지 표면은 상기 필릿 반경으로부터 상기 오목한 표면을 향하여 방사상 내측으로 연장되는,
    서셉터.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 경사진 지지 표면은 상기 오목한 표면의 외측 직경에서 끝나는,
    서셉터.
  11. 기판 프로세싱 챔버를 위한 예열 링으로서,
    개구를 한정하는 외측 주변 에지를 포함하는 원형 바디 ― 상기 외측 주변 에지는 상단 표면, 및 상기 상단 표면에 대해 평행한 바닥 표면을 포함함 ―; 및
    상기 외측 주변 에지의 바닥 표면에 형성된 리세스
    를 포함하며,
    상기 상단 표면은 상기 원형 바디의 에지로부터 상기 개구로 내측으로 제 1 방사상 폭만큼 연장되고, 상기 바닥 표면은 상기 원형 바디의 에지로부터 상기 리세스로 내측으로 제 2 방사상 폭만큼 연장되고, 상기 제 1 방사상 폭은 상기 제 2 방사상 폭보다 더 크고, 상기 원형 바디는 제 1 두께 및 제 2 두께를 포함하고, 상기 제 2 두께는 상기 제 1 두께의 약 75 % 내지 약 86 %인,
    예열 링.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 외측 주변 에지의 내측 직경은 상기 외측 주변 에지의 외측 직경의 약 80 % 내지 약 90 %인,
    예열 링.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 리세스의 외측 직경은 상기 외측 주변 에지의 외측 직경의 약 90 % 내지 약 98 %인,
    예열 링.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 리세스의 코너에서 필릿 반경을 더 포함하는,
    예열 링.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 필릿 반경은 약 0.5 mm인,
    예열 링.
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