KR20180085822A - 기판에 걸친 온도 프로파일을 최소화하기 위한 홈들을 갖는 평판형 서셉터 - Google Patents

기판에 걸친 온도 프로파일을 최소화하기 위한 홈들을 갖는 평판형 서셉터 Download PDF

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KR20180085822A
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카르티크 샤
슈베르트 에스. 추
니이 오. 미오
카르시크 라마나탄
리차드 오. 콜린스
저펑 콩
니틴 파사크
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

일 실시예에서, 서셉터가 제공되고, 서셉터는 제2 주 표면에 반대되는 제1 주 표면, 및 제1 주 표면 상에 배치되는 복수의 접촉 구조물을 포함하고, 접촉 구조물들 각각은 고리형 홈 및 복수의 방사상 배향된 홈 중 하나 이상에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸이고, 복수의 접촉 구조물 각각은 기판 접촉 표면을 포함하고, 기판 접촉 표면들 각각은 0.1 밀리미터 거리로 분리된 2개의 평행한 평면 사이에 있고, 기판 접촉 표면들은 기판 수용 표면을 정의한다.

Description

기판에 걸친 온도 프로파일을 최소화하기 위한 홈들을 갖는 평판형 서셉터
본 개시내용의 실시예들은 일반적으로 처리 챔버 내에서 기판을 지지하기 위한 서셉터에 관한 것이다. 더 구체적으로, 그 위에 형성된 홈 패턴(groove pattern)을 갖는 평판형 기판 수용 표면(flat substrate receiving surface)을 갖는 서셉터는 반도체 제조 프로세스들을 위한 퇴적 또는 식각 챔버 내에서 이용될 수 있다.
기판 상의 전자 디바이스들의 제조에서, 반도체 기판과 같은 기판들은 다수의 열 프로세스에 종속된다. 열 프로세스들은 재료가 퇴적되거나 제거되는 전용 처리 챔버 내에서 전형적으로 수행된다. 그러한 프로세스들은 에피택셜 퇴적, 화학적 기상 증착(CVD), 플라즈마 증강된 화학적 기상 증착(PECVD), 식각, 어닐링, 및 그와 유사한 것을 포함한다.
기판은 전형적으로 처리 챔버 내의 서셉터 상에 지지되고, 일부 퇴적 프로세스들에서, 기판의 온도를 상승시키기 위해 서셉터의 최하부면이 가열된다. 종래의 서셉터는 전형적으로 평면형 또는 평판형이 아닌 기판 수용 표면을 갖고, 그에 의해, 기판의 넓은 면적이 기판 수용 표면과 접촉하지 않을 수 있어서, 그들 사이에 갭을 야기한다. 기판과 서셉터 사이의 갭 및/또는 비접촉(non-contact)은 기판과 서셉터의 최하부면 사이에 큰 온도 차이를 야기한다. 더욱이, 기판의 표면에 걸친 온도 프로파일은 기판과 서셉터 사이의 갭 및/또는 비접촉으로 인한 영향을 받는다. 이러한 온도 차이들은 기판 상의 퇴적을 제어하는 데에 있어서 도전과제들을 만들어낸다.
따라서, 서셉터와 그 위에 지지된 기판 사이의 온도 차이들을 최소화하는 개선된 서셉터가 필요하다.
일 실시예에서, 서셉터가 제공되고, 서셉터는 제2 주 표면에 반대되는 제1 주 표면, 및 제1 주 표면 상에 배치되는 복수의 접촉 구조물을 포함하고, 접촉 구조물들 각각은 고리형 홈(annular groove) 및 복수의 방사상 배향된 홈 중 하나 이상에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸이고, 복수의 접촉 구조물 각각은 기판 접촉 표면을 포함하고, 기판 접촉 표면들 각각은 0.1 밀리미터 거리로 분리된 2개의 평행한 평면 사이에 있고, 기판 접촉 표면들은 기판 수용 표면을 정의한다.
다른 실시예에서, 서셉터가 제공되고, 서셉터는 제2 주 표면에 반대되는 제1 주 표면; 및 제1 주 표면 상에 배치되는 복수의 접촉 구조물을 포함하고, 접촉 구조물들 각각은 고리형 홈 및 복수의 방사상 배향된 홈 중 하나 이상에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸이고, 복수의 접촉 구조물 각각은 기판 수용 표면을 정의하는 기판 접촉 표면을 포함하고, 기판 접촉 표면들 각각은 기판 수용 표면에 걸쳐 약 0.1 밀리미터 내에 있는 평면 내에 배치된다.
다른 실시예에서, 서셉터가 제공되고, 서셉터는 제2 주 표면에 반대되는 제1 주 표면, 및 제1 주 표면 상에 배치되는 복수의 접촉 구조물을 포함하고, 접촉 구조물들 각각은 고리형 홈 및 복수의 방사상 배향된 홈 중 하나 이상에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸이고, 복수의 접촉 구조물 각각은 기판 수용 표면을 정의하는 기판 접촉 표면을 포함하고, 기판 접촉 표면들 각각은 서로 동일 평면을 이루고(coplanar), 방사상 배향된 홈들은 제1 반경방향 길이를 갖는 제1 홈, 및 나머지 방사상 배향된 홈들보다 작은 제2 반경방향 길이를 갖는 제2 홈을 포함한다.
다른 실시예에서, 서셉터가 제공되고, 서셉터는 제2 주 표면에 반대되는 제1 주 표면; 및 제1 주 표면 상에 배치되는 복수의 접촉 표면을 포함하고, 접촉 표면들의 적어도 일부는 고리형 홈에 의해 분리되고 고리형 홈과 교대하여 있으며(alternating with an annular groove), 고리형 홈들은 제1 주 표면의 반경을 따르는 폭 및 깊이를 갖고, 복수의 접촉 표면 각각은 기판 수용 표면을 정의하고, 기판 접촉 표면들 각각은 기판 수용 표면에 걸쳐 약 0.1 밀리미터 내에서 서로 동일 평면을 이룬다.
위에서 언급된 본 개시내용의 특징들이 상세하게 이해될 수 있도록, 위에 간략하게 요약된 본 개시내용의 더 구체적인 설명은 실시예들을 참조할 수 있으며, 그들 중 일부는 첨부 도면들에 도시되어 있다. 그러나, 본 개시내용은 동등한 효과의 다른 실시예들을 허용할 수 있으므로, 첨부 도면들은 본 개시내용의 전형적인 실시예들만을 도시하며, 따라서 그것의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다는 점에 주목해야 한다.
도 1은 처리 챔버의 부분 단면도이다.
도 2는 도 1의 처리 챔버에서 이용될 수 있는 서셉터의 일 실시예의 사시도이다.
도 3은 홈 패턴의 일 실시예를 보여주는 도 2의 서셉터의 상부 평면도이다.
도 4는 도 3의 서셉터의 중심 영역의 확대도이다.
도 5a 및 도 5b는 각각 도 3의 라인 5A-5A 및 5B-5B를 따른 서셉터의 단면도들이다.
도 6은 도 5a의 서셉터의 확대 부분 단면도이다.
도 7은 도 3의 서셉터의 확대 부분 평면도이다.
도 8은 도 5a의 서셉터의 확대 부분 단면도이다.
도 9는 서셉터로서 이용될 수 있는 서셉터의 일부분의 개략적인 단면도이다.
이해를 용이하게 하기 위해서, 가능한 경우에, 도면들에 공통인 동일한 요소들을 지시하는 데에 동일한 참조 번호들이 이용되었다. 일 실시예의 요소들 및 특징들은 추가 언급 없이도 다른 실시예들에 유익하게 통합될 수 있을 것으로 예상된다.
본 개시내용의 실시예들은 프로세스 동안 기판을 지지하는 서셉터를 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 서셉터는 실질적으로 평면형(planar)이거나 평판형(flat)인 주 표면을 포함하고, 기판과 서셉터 사이의 온도 차이들을 최소화하도록 구성된 홈 패턴을 포함하며, 이것은 기판의 표면에 걸친 온도 델타(temperature delta)를 감소시킬 수 있다. 기판의 표면에 걸친 온도 델타의 감소는 퇴적 균일성을 개선하며, 이는 수율을 개선할 수 있다.
다양한 처리 챔버들이 본 명세서에 설명된 실시예들을 포함하도록 수정될 수 있다. 일 실시예에서, 대기(atmospheric) 화학적 기상 증착(CVD) 챔버들은 본 명세서에 설명된 실시예들을 포함한다. CVD 챔버의 일례는 캘리포니아 주 산타클라라의 Applied Materials, Inc.로부터 입수가능한 대기 CVD 시스템들을 위한 에피택셜(EPI) CENTURA® 시스템이다. CENTURA® 시스템은 광범위하게 다양한 웨이퍼 크기들을 수용하는 단일 웨이퍼 다중 챔버 모듈러 설계(single wafer, multi-chamber, modular design)를 이용하는 완전 자동화 반도체 제조 시스템이다. CVD 챔버에 더하여, 다수의 챔버는 예비세정 챔버, 웨이퍼 배향기 챔버(wafer orienter chamber), 냉각 챔버, 및 독립적으로 동작되는 로드록 챔버(independently operated loadlock chamber)를 포함할 수 있다. 도 1에 개략적으로 도시되고 본 명세서에 제시되는 CVD 챔버는 일 실시예이며, 모든 가능한 실시예들의 제한으로 의도된 것이 아니다. 다른 제조사들로부터의 챔버들을 포함하여, 본 명세서에 설명된 실시예들에 따라 다른 대기 또는 대기 근처(near atmospheric) CVD 챔버들이 이용될 수 있음이 예상된다.
도 1은 일 실시예에 따른 처리 챔버(100)의 부분 단면도이다. 처리 챔버(100)는 챔버 바디(102), 지원 시스템(104), 및 챔버 제어기(106)를 포함한다. 챔버 바디(102)는 상측 부분(112) 및 하측 부분(114)을 포함한다. 상측 부분(112)은 챔버 바디(102) 내에서 천장(ceiling)(116)과 기판(125)의 상측 표면 사이의 영역을 포함한다. 하측 부분(114)은 챔버 바디(102) 내에서 돔(130)과 기판(125)의 최하부 사이의 영역을 포함한다. 퇴적 프로세스들은 일반적으로 상측 부분(112) 내에서 기판(125)의 상측 표면 상에서 발생한다.
상측 라이너(118)는 상측 부분(112) 내에 배치되고, 챔버 컴포넌트들 상의 원하지 않는 퇴적을 방지하기 위해 이용된다. 상측 라이너(118)는 상측 부분(112) 내에서 링(123)에 인접하여 위치된다. 처리 챔버(100)는 램프들(135)과 같은 복수의 열원을 포함하고, 그 열원들은 처리 챔버(100) 내에 위치된 컴포넌트들에 열 에너지를 제공하도록 적응된다. 예를 들어, 램프들(135)은 기판(125) 및 링(123)에 열 에너지를 제공하도록 적응될 수 있다. 돔(130) 및 천장(116)은 열 복사의 통행을 용이하게 하기 위해, 석영과 같은 광학적으로 투명한 재료로 형성될 수 있다.
챔버 바디(102)는 또한 내부에 형성된 유입구(120) 및 배기 포트(122)를 포함한다. 유입구(120)는 프로세스 가스(150)를 챔버 바디(102)의 상측 부분(112) 내로 제공하도록 적응될 수 있는 한편, 배기 포트(122)는 프로세스 가스(150)를 상측 부분(112)으로부터 배기 시스템(160) 내로 배기시키도록 적응될 수 있다. 그러한 방식으로, 프로세스 가스(150)는 기판(125)의 상측 표면에 평행하게 유동될 수 있다. 일 실시예에서, 기판(125) 상으로의 프로세스 가스(150)의 열 분해는 기판(125) 상에 에피택셜 층을 형성하고, 이것은 램프들(135)에 의해 용이해진다.
기판 지지체 어셈블리(132)는 챔버 바디(102)의 하측 부분(114) 내에 위치된다. 기판 지지체 어셈블리(132)는 기판(125)을 지지하는 것으로 도시된 서셉터(131)는 물론, 처리 위치 내의 링(123)을 포함한다. 기판 지지체 어셈블리(132)는 복수의 지지 암(arms)(121) 및 복수의 리프트 핀(133)을 포함한다. 리프트 핀들(133)은 지지 암들(134)에 의해 수직으로 작동가능하고, 일 실시예에서는 기판(125)을 (도시된 것과 같은) 처리 위치로부터 기판 이송 위치로 리프트하기 위해 서셉터(131)의 최하부에 접촉하도록 적응된다. 기판 이송 위치는 로봇식 디바이스[예를 들어, 로봇 암 또는 엔트 이펙터(end effector)]가 밀봉가능한 개구(138)를 통해 삽입되어 서셉터(131)[또는 기판 지지체 어셈블리(132)의 다른 부분들]에 접근할 수 있는 위치이다. 기판 지지체 어셈블리(132)의 컴포넌트들은 카본 섬유, 석영, 실리콘 카바이드, 실리콘 카바이드로 코팅된 흑연, 또는 다른 적절한 재료들로 제조될 수 있다. 기판 지지체 어셈블리(132)는 지지 암들(121)의 이동을 리프트 핀들(133)의 이동과 별도로 허용하는 샤프트 어셈블리(136)를 포함할 수 있거나 그러한 샤프트 어셈블리에 결합될 수 있다. 일 실시예에서, 샤프트 어셈블리는 길이 축에 대하여 회전하도록 적응된다. 일부 실시예들에서, 기판 지지체 어셈블리(132)는 서셉터(131) 및 링(123)[또는 아래에 설명되는 것과 같은 다른 지지 이송 메커니즘(들)]을 포함하는 서셉터 어셈블리(137)는 물론, 지지 암들(134), 지지 암들(121) 및/또는 리프트 핀들(133)의 부분들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 각각의 지지 암(121)은 서셉터(131) 내에 형성된 카운터성크 홈(countersunk groove)(127) 내에 수용되도록 구성된 볼(126)을 포함한다.
링(123)은 챔버 바디(102)에 결합되는 하측 라이너(140)에 인접하여 배치될 수 있다. 링(123)은 챔버 바디(102)의 내부 용적 주위에 배치될 수 있고, 기판(125)이 처리 위치에 있는 동안 기판(125)을 둘러싼다(circumscribe). 링(123) 및 서셉터(131)는 탄소 섬유, 실리콘 카바이드, 석영, 또는 실리콘 카바이드로 코팅된 흑연과 같은 열 안정성 재료로 형성될 수 있다. 링(123)은 서셉터(131)와 결합하여, 상측 부분(112)의 처리 용적을 분리시킬 수 있다. 기판(125)이 링(123)에 인접하여 위치될 때, 링(123)은 상측 부분(112)을 관통하도록 지향된 가스 유동(directed gas flow)을 제공할 수 있다.
지원 시스템들(104)은 처리 챔버(100) 내에서 에피택셜 막들의 성장 및 기판 지지체 어셈블리(132)의 작동과 같은 미리 결정된 프로세스들을 실행하고 모니터링하기 위해 이용되는 컴포넌트들을 포함한다. 일 실시예에서, 지원 시스템들(104)은 가스 패널들, 가스 분배 도관들, 전력 공급부들, 및 프로세스 제어 기기들 중 하나 이상을 포함한다. 챔버 제어기(106)는 지원 시스템들(104)에 결합되고, 처리 챔버(100) 및 지원 시스템들(104)을 제어하도록 적응된다. 일 실시예에서, 챔버 제어기(106)는 중앙 처리 유닛(CPU), 메모리, 및 지원 회로들을 포함한다. 챔버 제어기(106) 내에 있는 명령어들은 처리 챔버(100)의 동작을 제어하도록 실행될 수 있다. 처리 챔버(100)는 내부에서 하나 이상의 막 형성 또는 퇴적 프로세스를 수행하도록 적응된다. 예를 들어, 실리콘 카바이드 에피택셜 성장 프로세스가 처리 챔버(100) 내에서 수행될 수 있다. 다른 프로세스들이 처리 챔버(100) 내에서 수행될 수 있음이 예상된다.
도 2는 서셉터(200)의 일 실시예의 사시도이다. 서셉터(200)는 도 1의 처리 챔버 내의 서셉터(131)로서 이용될 수 있다. 서셉터(200)는 복수의 접촉 구조물(210) 및 복수의 홈에 의해 정의되는 기판 수용 표면(205)을 포함한다. 접촉 구조물들(210) 각각은 기판 접촉 표면(215)을 포함하고, 기판 수용 표면(205)에 걸쳐서 기판 접촉 표면(215) 각각은 서로 다른 기판 접촉 표면(215)과 대체로 동일 평면을 이룬다. 예를 들어, 기판 접촉 표면들(215)은 기판 수용 표면(205)[예를 들어, 약 300 밀리미터(mm)]에 걸쳐서 [기하학적 치수 및 허용오차(geometric dimensioning and tolerancing)(GD&T)) 특성들에 따라] 약 0.1 밀리미터의 편평도 규격을 포함할 수 있다. 편평도 허용오차(예를 들어, 약 0.1mm)는 전체 기준 표면이 반드시 놓여져야 하는 구역을 정의하는 2개의 평행 평면들[기판 접촉 표면들(215)에 평행함]을 참조한다. GD&T 규격은 기판 접촉 표면들(215)이 기판 수용 표면(205)의 표면 영역에 걸쳐서 0.1mm 이내에 있을 것을 요구한다.
복수의 홈은 복수의 접촉 구조물(210) 각각을 분리하는 고리형 홈들(225) 및 방사상 배향된 홈들(220)을 포함한다. 고리형 홈들(225)은 일반적으로 반경 방향으로 동심을 이룰 수 있다. 방사상 배향된 홈들(220)은 상이한 반경방향 길이들을 포함할 수 있다. 방사상 배향된 홈들(220) 및 고리형 홈들(225)은 기판 수용 표면(205)에 걸쳐 교차할 수 있다.
도 3은 도 1의 처리 챔버 내의 서셉터(131)로서 이용될 수 있는 서셉터(300)의 다른 실시예의 상부 평면도이다. 서셉터(300)는 아래에 설명되는 것과 같은 홈 패턴의 일 실시예를 포함한다. 서셉터(300)는 홈들의 반복 그룹(302)으로서 상이한 길이들을 갖는 방사상 배향된 홈들(220)을 포함할 수 있다. 홈들의 반복 그룹(302)은 홈들의 반복 그룹(302) 내의 방사상 배향된 홈들(220) 중의 다른 방사상 홈들보다 큰 반경방향 길이를 갖는 제1 홈(305)에 의해 경계가 정해진다. 제1 홈(305) 바로 옆에는 홈들의 반복 그룹(302) 내의 방사상 배향된 홈들(220) 중의 다른 방사상 홈들보다 작은 반경방향 길이를 갖는 제2 홈(310)이 있다. 제2 홈(310) 바로 옆에는 제2 홈(310)의 반경방향 길이보다는 크지만 제1 홈(305)의 반경방향 길이보다는 작은 반경방향 길이를 갖는 제3 홈(315)이 있다. 도 3에서 시계 방향으로 이동하면서, 홈들의 반복 그룹(302)은 제3 홈들(315)에 의해 분리되는 다른 제2 홈들(310)을 포함한다. 제3 홈들(315) 중 하나는 홈들의 반복 그룹(302) 내의 제1 홈들(305) 및 제2 홈들(310)을 둘로 나누는 중심 홈(320)이다. 홈들의 반복 그룹(302)은 기판 수용 표면(205) 상에서 60도 간격들로 배치될 수 있다. 서셉터(300)는 또한 리프트 핀(133)(도 1에 도시됨)을 수용하기 위한 개구들(325)을 포함한다. 서셉터(300)는 또한 일부 실시예들에서는 기판 수용 표면(205)의 일부분일 수 있는 주변 고리형 표면(330)을 포함한다. 그러나, 다른 실시예들에서, 기판 수용 표면(205)은 복수의 방사상 배향된 홈(220)의 원단부(distal end)(335)에 의해 정의된 영역 내이다. 주변 고리형 표면(330)은 복수의 접촉 구조물(210)의 기판 접촉 표면들(215) 각각과 동일 평면을 이룰 수 있다.
도 4는 도 3의 서셉터(300)의 중심 영역(400)의 확대도이다. 중심 영역(400)은 제1 홈들(305)의 적어도 근단부(proximal end)에 의해 교차되는 고리형 홈(225)을 포함한다. 본 실시예에서, 고리형 홈(225)의 방사상 내측에 배치되는 중심 고리형 홈(405)은 방사상 배향된 홈들(220)에 의해 교차되지 않는 완전한 링이다.
도 5a 및 도 5b는 각각 도 3의 라인 5A-5A 및 5B-5B를 따른 서셉터(300)의 단면도들이다. 이 도면에서, 대향하는 제2 홈들(310)이 기판 수용 표면(205) 상에 보여져 있다. 서셉터(300)는 제1 주 표면(500), 및 제1 주 표면(500)에 반대되는 제2 주 표면(505)을 포함한다. 제1 주 표면(500)은 방사상 배향된 홈들(220), 고리형 홈들(225), 및 기판 접촉 표면들(215)은 물론, 주변 고리형 표면(330)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 제1 주 표면(500) 및 제2 주 표면(505)은 약 0.1mm(GD&T 특성) 내에서 평행할 수 있다. 제2 홈(310)의 근단부들(512) 및 원단부들(335) 사이에 정의된 길이(510)는 약 12mm 내지 약 17mm, 예컨대 약 15mm일 수 있다. 도 5a 및 도 5b에서, 기판 수용 표면(205)이 포함되는 리세스된 표면(520)이 보여져 있다. 리세스된 표면(520)은 약 302mm 내지 약 308mm의 길이(525)를 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 서셉터(300)는 약 3.5mm 내지 약 3.9mm의 두께(515)를 가질 수 있다. 서셉터(300)는 실리콘 카바이드와 같은 세라믹 재료로 코팅될 수 있는 흑연으로 이루어질 수 있다.
도 6은 도 5a의 서셉터(300)의 확대 부분 단면도이다. 고리형 홈들(225)의 기하형상은 이 도면에서 더 분명하게 보이고, 약 0.6mm 내지 약 0.8mm의 깊이(600)를 포함한다. 고리형 홈들(225)은 약 0.65mm 내지 약 1.0mm의 최대 폭(605)을 포함한다. 인접한 고리형 홈들(225) 사이의 피치(610)는 약 6mm 내지 약 7mm일 수 있다. 일부 실시예들에서, 고리형 홈들(225) 각각은 약 28도 내지 약 35도의 각도 α를 포함할 수 있다.
도 7은 도 3의 서셉터(300)의 확대 부분 평면도이다. 일부 실시예들에서, 방사상 배향된 홈들(220)은 약 0.9mm 내지 약 1.1mm의 폭(700)을 포함할 수 있다. 방사상 배향된 홈들(220)의 원단부들(335)은 만곡된 단부(705)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 약 7도 내지 약 8.5도의 각도(710)가 방사상 배향된 홈들(220) 사이에 제공될 수 있다. 일부 실시예들에서, 방사상 배향된 홈들(220)은 반원형 채널(715)(즉, 단면이 원의 절반임)을 포함할 수 있고, 그에 의해 채널의 깊이는 폭(700)의 약 절반이게 된다. 따라서, 본 실시예에 따르면, 방사상 배향된 홈들(220)의 형상은 고리형 홈들(225)(도 6에 도시됨)과는 다르다. 예를 들어, 방사상 배향된 홈들(220)은 "볼" 타입 엔드 밀("ball" type end mill)로 형성될 수 있고, 고리형 홈들(225)은 각도 α를 제공하도록 "퍼지는(flare)" 편평한 단부의 엔드 밀로 형성될 수 있다(도 6에 도시됨).
도 8은 도 5a의 서셉터(300)의 확대 부분 단면도이다. 리세스된 표면(520)은 주변 고리형 표면(330)으로부터 제1 깊이(800)에 제공될 수 있고, 방사상 배향된 홈들(220)은 주변 고리형 표면(330)으로부터 제2 깊이(805)에 제공될 수 있다. 제1 깊이(800)는 약 0.9mm 내지 약 1.05mm일 수 있다. 제2 깊이(805)는 약 0.8mm 내지 약 0.9mm일 수 있다. 고리형 홈들(225)은 주변 고리형 표면(330)으로부터 제3 깊이(810)로 형성될 수 있다. 제3 깊이(810)는 약 0.9mm 내지 약 1.05mm일 수 있다.
도 9는 본 명세서에 설명된 것과 같은 서셉터(200)로서 이용될 수 있는 서셉터(900)의 일부분의 개략적인 단면도이다. 서셉터(900)는 고리형 홈들(225)에 의해 분리되거나 고리형 홈들과 교대하여 있는 복수의 접촉 구조물(210)을 포함한다. 복수의 접촉 구조물(210) 각각은 집합적으로(collectively) 기판 수용 표면(205)을 정의하는 기판 접촉 표면(215)을 갖는다. 기판(125)은 기판 접촉 표면들(215) 상에 보여진다. 일 실시예에서, 서셉터(900)는 기판(125)의 주변 에지(905)는 기판 접촉 표면들(215)의 외측 부분과 접촉하도록 설계된다.
일부 실시예들에서, 서셉터(900)의 설계 파라미터들은 기판 접촉 표면들(215)의 반경방향 폭(910), 고리형 홈들(225)의 깊이(915), 및 고리형 홈들(225)의 반경방향 폭(920)을 포함한다. 설계 파라미터들의 다수의 상이한 변경들이 물리적 모델링을 통해 테스트되었고, 서셉터(900)의 온도에 비교된 기판 온도에 관한 데이터가 획득되었다. 더 구체적으로, 상부 표면(925)에서의 온도의 방사상 프로파일은 서셉터(900)의 하측 표면(930)에서의 온도의 방사상 프로파일과 비교되었다.
설계 파라미터들의 다수의 상이한 조합들이 테스트되었고, 하나의 목적은 기판(125)의 상부 표면(925)에서의 온도의 방사상 프로파일 내에서의 진동을 최소화하는 것을 포함했다. 설계 파라미터들 중 일부는 기판(125)의 온도의 방사상 프로파일에 대해 거의 영향을 미치지 않는 것으로 밝혀졌다. 그러나, 데이터는 기판 접촉 표면들(215)의 반경방향 폭(910)은 약 1.2mm 미만, 예컨대 약 0.85mm 내지 약 1mm, 또는 그 미만일 수 있음을 시사했다. 데이터는 또한 고리형 홈들(225)의 깊이(915)가 약 0.12mm 내지 약 0.5mm, 예컨대 약 0.14mm 내지 약 0.47mm일 수 있음을 나타냈다. 데이터는 또한 고리형 홈들(225)의 반경방향 폭(920)이 약 0.3mm 내지 약 1.2mm, 예컨대 약 0.4mm 내지 약 1.1mm일 수 있음을 나타냈다.
본 명세서에 설명된 것과 같은 서셉터(200), 서셉터(300), 및 서셉터(900)의 실시예들은 기판(125)의 상부 표면(925)에서의 방사상 온도 프로파일의 균일성을 개선한다. 종래의 서셉터들을 이용하는 기판의 반경에 걸친 온도 델타는 약 섭씨 6도까지일 수 있다. 그러나, 본 명세서에 개시된 실시예들에 따르면, 서셉터(200) 및 서셉터(900)는 상부 표면(925)에서의 기판의 반경에 걸친 온도 델타가 섭씨 0.2도 이하이도록 온도 델타를 감소시킬 수 있다. 추가로, 종래의 서셉터들을 이용하면, 기판의 상부 표면(925) 및 서셉터의 최하부 표면으로부터의 온도 델타는 섭씨 30-40도일 수 있다. 본 명세서에 개시된 실시예들에 따르면, 기판의 상부 표면(925) 및 서셉터(900)의 하부 표면(930), 또는 서셉터(200 또는 300)의 대응 표면으로부터의 온도 델타는 약 섭씨 2도, 예를 들어 약 섭씨 1 내지 약 섭씨 1.5도 내에 있을 수 있다. 이러한 온도 델타 감소들 중 하나 또는 둘 다는 기판의 표면에 걸쳐 더 균일한 퇴적을 야기하고, 처리 동안 기판의 온도의 더 정확한 제어를 제공할 수 있다. 설명된 서셉터(200), 서셉터(300), 및 서셉터(900)의 실시예들은 기판 에지가 레지 상에 놓이는 종래의 서셉터들을 이용할 때 발생하는 기판(125)의 에지에서의 온도 불균일성들을 또한 감소시키거나 제거할 수 있다. 기판의 에지에서의 온도 불균일성의 감소는 증가된 퇴적 균일성을 야기한다.
상술한 것은 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 다른 추가의 실시예들은 그것의 기본 범위로부터 벗어나지 않고서 만들어질 수 있으며, 그것의 범위는 이하의 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (16)

  1. 서셉터로서,
    제2 주 표면에 반대되는 제1 주 표면; 및
    상기 제1 주 표면 상에 배치되는 복수의 접촉 구조물
    을 포함하고, 상기 접촉 구조물들 각각은 고리형 홈(annular groove) 및 복수의 방사상 배향된 홈(radially oriented grooves) 중 하나 이상에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸이고, 상기 복수의 접촉 구조물 각각은 기판 접촉 표면을 포함하고, 상기 기판 접촉 표면들 각각은 0.1 밀리미터 거리로 분리된 2개의 평행한 평면 사이에 있고, 상기 기판 접촉 표면들은 기판 수용 표면을 정의하는, 서셉터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기판 수용 표면은 상기 방사상 배향된 홈들의 원단부(distal end) 내에 있는, 서셉터.
  3. 제1항에 있어서, 상기 복수의 방사상 배향된 홈은 복수의 제1 홈을 포함하고, 상기 복수의 제1 홈 각각은 나머지 상기 복수의 방사상 배향된 홈의 반경방향 길이보다 작은 제1 반경방향 길이를 갖는, 서셉터.
  4. 제3항에 있어서, 상기 복수의 방사상 배향된 홈은 제2 홈을 포함하고, 상기 제1 홈들은 상기 제2 홈에 인접하여, 그리고 상기 제2 홈의 양측에 있는, 서셉터.
  5. 제3항에 있어서, 상기 복수의 방사상 배향된 홈은 상기 제1 반경방향 길이보다 큰 제2 반경방향 길이를 갖는 제3 홈을 포함하는, 서셉터.
  6. 제1항에 있어서, 상기 복수의 방사상 배향된 홈은 복수 회 반복되는, 상기 기판 수용 표면에 걸친 홈들의 그룹(a group of grooves)을 포함하는, 서셉터.
  7. 제6항에 있어서, 상기 홈들의 그룹은 나머지 상기 방사상 배향된 홈들의 반경방향 길이보다 작은 제1 반경방향 길이를 갖는 제1 홈을 포함하는, 서셉터.
  8. 제7항에 있어서, 제2 홈은 상기 제1 홈에 인접하여, 그리고 상기 제1 홈의 양측에 있는, 서셉터.
  9. 제7항에 있어서, 상기 방사상 배향된 홈들은 상기 제1 반경방향 길이보다 큰 제2 반경방향 길이를 갖는 제2 홈을 포함하는, 서셉터.
  10. 서셉터로서,
    제2 주 표면에 반대되는 제1 주 표면; 및
    상기 제1 주 표면 상에 배치되는 복수의 접촉 구조물
    을 포함하고, 상기 접촉 구조물들 각각은 고리형 홈 및 복수의 방사상 배향된 홈 중 하나 이상에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸이고, 상기 복수의 접촉 구조물 각각은 기판 접촉 표면을 포함하고, 상기 기판 접촉 표면들 각각은 모든 다른 기판 접촉 표면과 동일 평면을 이루고, 상기 복수의 기판 접촉 표면은 기판 수용 표면을 정의하고, 상기 복수의 방사상 배향된 홈은 제1 반경방향 길이를 갖는 제1 홈, 및 나머지 상기 방사상 배향된 홈들보다 작은 제2 반경방향 길이를 갖는 제2 홈을 포함하는, 서셉터.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제2 홈은 상기 제1 홈에 인접하여, 그리고 상기 제1 홈의 양측에 있는, 서셉터.
  12. 제10항에 있어서, 상기 방사상 배향된 홈들은 상기 제1 반경방향 길이보다는 작지만 상기 제2 반경방향 길이보다 큰 제3 반경방향 길이를 갖는 제3 홈을 포함하는, 서셉터.
  13. 제10항에 있어서, 상기 방사상 배향된 홈들은 상기 제1 반경방향 길이보다 작지만 상기 제2 반경방향 길이보다 큰 제3 반경방향 길이를 갖는 제3 홈을 포함하는, 서셉터.
  14. 제10항에 있어서, 상기 제1 홈들 및 상기 제2 홈들은 상기 기판 수용 표면에 걸쳐서 복수 회 반복되는, 서셉터.
  15. 서셉터로서,
    제2 주 표면에 반대되는 제1 주 표면; 및
    상기 제1 주 표면 상에 배치되는 복수의 접촉 표면
    을 포함하고, 상기 접촉 표면들의 적어도 일부는 고리형 홈에 의해 분리되고 상기 고리형 홈과 교대하여 있으며, 상기 고리형 홈들은 상기 제1 주 표면의 반경을 따르는 폭 및 깊이를 갖고, 상기 복수의 접촉 표면 각각은 기판 수용 표면을 정의하고, 상기 기판 접촉 표면들 각각은 상기 기판 수용 표면에 걸쳐 약 0.1 밀리미터 내에서 서로 동일 평면을 이루는, 서셉터.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 고리형 홈들과 교차하는 복수의 방사상 배향된 홈
    을 더 포함하는 서셉터.
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