KR20190088239A - 서셉터 및 이를 포함하는 기상 증착 장치 - Google Patents
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Abstract
실시 예는 반응로, 및 웨이퍼를 안착시키기 위하여 반응로 내부에 위치하는 서셉터를 포함하고, 서셉터는 서셉터의 중심을 지나는 제1 기준선과 서셉터의 중심을 지나고 제1 기준선과 교차하는 제2 기준선을 기준으로 구분되는 제1 사분면 영역, 제2 사분면 영역, 제4 사분면 영역, 및 제1 사분면 영역에 형성되는 제1 관통홀들, 제2 사분면 영역에 형성되는 제2 관통홀들, 제3 사분면 영역에 형성되는 제3 관통홀들, 및 제4 사분면 영역에 형성되는 제4 관통홀들을 포함하고, 반응로는 제1 사분면 영역과 제4 사분면 영역을 구분하는 제1 기준선의 일 부분에 대응하여 배치되는 가스 유입구, 제2 사분면 영역과 제3 사분면 영역을 구분하는 제1 기준선의 나머지 부분에 대응하여 배치되는 가스 배출구, 및 제1 사분면 영역과 제2 사분면 영역을 구분하는 제2 기준선의 일 부분에 대응하여 배치되는 슬릿 터널을 포함하고, 제1 관통홀들 각각의 직경은 제3 관통홀들 각각의 직경보다 작고, 제1 사분면 영역의 단위 영역에 포함되는 제1 관통홀들의 개수는 제3 사분면 영역의 단위 영역에 포함되는 제3 관통홀들의 개수보다 크다.
Description
실시 예는 서셉터 및 이를 포함하는 기상 증착 장치에 관한 것이다.
기상 증착 장치의 반응기 내부에 위치하는 서셉터는 에피텍셜층을 성장시키기 위한 웨이퍼를 지지하는 역할을 한다. 서셉터 상에 웨이퍼가 로딩(loading)될 때, 반응기 내부로는 가스, 예컨대, 비활성 가스, 또는 에어(air) 등이 흐를 수 있으며, 이러한 가스의 흐름에 의하여 서셉터에 로딩되는 웨이퍼의 슬라이딩(sliding)이 랜덤(random)하게 발생될 수 있고, 이로 인하여 로딩되는 웨이퍼의 서셉터 상의 중앙 배치 또는 중앙 정렬이 틀어지거나 또는 변경될 수 있다.
웨이퍼 로딩시, 이러한 웨이퍼의 서셉터 상에서의 중앙 배치 또는 중앙 정렬의 틀어짐은 기상 증착 장치의 가스 공급부, 가스 배출부, 및 슬릿 터널(slit tunnel unit)에서의 가스 또는 공기의 흐름(또는 압력)에 의하여 영향을 받을 수 있다.
실시 예는 서셉터의 하부에서 서셉터의 관통홀들을 통과하여 서셉터의 상부로 침투되는 가스의 균일도를 향상시킬 수 있고, 서셉터에 웨이퍼 로딩시 웨이퍼의 로딩된 위치가 틀어지는 것을 억제할 수 있는 서셉터 및 이를 포함하는 기상 증착 장치를 제공한다.
실시 예에 따른 기상 증착 장치는 반응로; 및 웨이퍼를 안착시키기 위하여, 상기 반응로 내부에 위치하는 서셉터(susceptor)를 포함하고, 상기 서셉터는 상기 서셉터의 중심을 지나는 제1 기준선과 상기 서셉터의 중심을 지나고 상기 제1 기준선과 교차하는 제2 기준선을 기준으로 구분되는 제1 사분면 영역, 제2 사분면 영역, 제4 사분면 영역; 및 상기 제1 사분면 영역에 형성되는 제1 관통홀들, 상기 제2 사분면 영역에 형성되는 제2 관통홀들, 상기 제3 사분면 영역에 형성되는 제3 관통홀들, 및 상기 제4 사분면 영역에 형성되는 제4 관통홀들을 포함하고, 상기 반응로는 상기 제1 사분면 영역과 상기 제4 사분면 영역을 구분하는 상기 제1 기준선의 일 부분에 대응하여 배치되는 가스 유입구; 상기 제2 사분면 영역과 상기 제3 사분면 영역을 구분하는 상기 제1 기준선의 나머지 부분에 대응하여 배치되는 가스 배출구; 및 상기 제1 사분면 영역과 상기 제2 사분면 영역을 구분하는 상기 제2 기준선의 일 부분에 대응하여 배치되는 슬릿 터널(slit tunnel)을 포함하고, 상기 제1 관통홀들 각각의 직경은 상기 제3 관통홀들 각각의 직경보다 작고, 상기 제1 사분면 영역의 단위 영역에 포함되는 제1 관통홀들의 개수는 상기 제3 사분면 영역의 단위 영역에 포함되는 제3 관통홀들의 개수보다 크다.
상기 제2 관통홀들 각각의 직경과 상기 제4 관통홀들 각각의 직경은 상기 제1 관통홀들 각각의 직경보다 크고, 상기 제3 관통홀들 각각의 직경보다 작을 수 있다.
상기 제1 사분면 영역의 단위 영역에 포함되는 제1 관통홀들의 개수는 상기 제2 사분면 영역의 단위 영역에 포함되는 제2 관통홀들의 개수보다 크고, 상기 제3 사분면 영역의 단위 영역에 포함되는 제3 관통홀들의 개수는 상기 제2 사분면 영역의 단위 영역에 포함되는 제2 관통홀들의 개수보다 작을 수 있다.
상기 제1 관통홀들 각각의 직경은 상기 제2 관통홀들 각각의 직경의 4분의 1배 ~ 4분의 3배이고, 상기 제3 관통홀들 각각의 직경은 상기 제2 관통홀들 각각의 직경의 3분의 4배 ~ 4배일 수 있다.
상기 제2 관통홀들 각각의 직경은 상기 제4 관통홀들 각각의 직경과 동일하고, 상기 제2 사분면 영역의 단위 영역에 포함되는 제2 관통홀들의 개수는 상기 제4 사분면 영역의 단위 영역에 포함되는 제4 관통홀들의 개수와 동일할 수 있다.
상기 제1 관통홀들을 제외한 상기 제1 사분면 영역의 나머지 부분의 면적은 상기 제3 관통홀들을 제외한 상기 제3 사분면 영역의 나머지 부분의 면적과 동일할 수 있다.
상기 제1 관통홀들을 제외한 상기 제1 사분면 영역의 나머지 부분의 면적은 상기 제2 관통홀들을 제외한 상기 제2 사분면 영역의 나머지 부분의 면적과 동일하고, 상기 제2 관통홀들을 제외한 상기 제2 사분면 영역의 나머지 부분의 면적은 상기 제4 관통홀들을 제외한 상기 제4 사분면 영역의 나머지 부분의 면적과 동일할 수 있다.
상기 가스 유입구와 상기 가스 배출구는 상기 서셉터의 상면과 수직이고 상기 제1 기준선에 평행한 제1 평면에 정렬되고, 상기 슬릿 터널은 상기 서셉터의 상면과 수직이고 상기 제2 기준선에 평행한 제2 평면에 정렬될 수 있다.
상기 가스 유입구를 통하여 제공되는 가스는 상기 서셉터 상부로 제공되고 상기 가스 배출구를 통하여 상기 반응로 밖으로 배출되고, 상기 슬릿 터널을 통하여 제공되는 가스는 상기 서셉터 하부로 흐를 수 있다.
상기 가스 유입구와 상기 가스 배출구는 상기 제1 기준선에 평행한 방향으로 서로 마주보고, 상기 슬릿 터널은 제3 기준선과 제4 기준선 사이의 영역 내에 배치되고, 상기 제3 기준선은 상기 서셉터의 중심을 지나고 상기 제1 기준선을 기준으로 시계 방향으로 기설정된 각도만큼 회전한 직선이고, 상기 제4 기준선은 상기 서셉터의 중심을 지나고 상기 제1 기준선을 기준으로 시계 반대 방향으로 상기 기설정된 각도만큼 회전한 직선이고, 상기 기설정된 각도는 0도보다 크고 45도 이하일 수 있다.
다른 실시 예는 반응로 내부에 위치하고, 웨이퍼를 안착시키기 위한 서셉터에 관한 것으로, 상기 서셉터는 상기 서셉터의 중심을 지나는 제1 기준선과 상기 서셉터의 중심을 지나고 상기 제1 기준선과 교차하는 제2 기준선을 기준으로 구분되는 제1 사분면 영역, 제2 사분면 영역, 제4 사분면 영역; 및 상기 제1 사분면 영역에 형성되는 제1 관통홀들, 상기 제2 사분면 영역에 형성되는 제2 관통홀들, 상기 제3 사분면 영역에 형성되는 제3 관통홀들, 및 상기 제4 사분면 영역에 형성되는 제4 관통홀들을 포함하고, 상기 제1 사분면 영역 내지 상기 제4 사분면 영역들은 시계 반대 방향으로 순차적으로 배열되고, 상기 제1 관통홀들 각각의 직경은 상기 제3 관통홀들 각각의 직경보다 작고, 상기 제1 사분면 영역의 단위 영역에 포함되는 제1 관통홀들의 개수는 상기 제3 사분면 영역의 단위 영역에 포함되는 제3 관통홀들의 개수보다 클 수 있다.
실시 예는 서셉터의 하부에서 서셉터의 관통홀들을 통과하여 서셉터의 상부로 침투되는 가스의 균일도를 향상시킬 수 있고, 서셉터에 웨이퍼 로딩시 웨이퍼의 로딩된 위치가 틀어지는 것을 억제할 수 있다.
도 1은 실시 예에 따른 기상 증착 장치의 평면 개략도를 나타낸다
도 2는 도 1의 기상 증착 장치의 AB 방향의 단면도를 나타낸다.
도 3은 도 1의 기상 증착 장치의 CD 방향의 단면도를 나타낸다.
도 4는 실시 예에 따른 서셉터를 나타낸다.
도 5a는 웨이퍼 로딩 전 일반적인 서셉터의 관통홀들을 통과하는 가스의 유속을 나타낸다.
도 5b는 도 5a의 서셉터에 로딩된 웨이퍼의 위치 틀어짐을 나타낸다.
도 2는 도 1의 기상 증착 장치의 AB 방향의 단면도를 나타낸다.
도 3은 도 1의 기상 증착 장치의 CD 방향의 단면도를 나타낸다.
도 4는 실시 예에 따른 서셉터를 나타낸다.
도 5a는 웨이퍼 로딩 전 일반적인 서셉터의 관통홀들을 통과하는 가스의 유속을 나타낸다.
도 5b는 도 5a의 서셉터에 로딩된 웨이퍼의 위치 틀어짐을 나타낸다.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
실시 예의 설명에 있어서, 각 element의 " 상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 개의 element 사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
또한, 이하에서 이용되는 “제1” 및 “제2”, “상/상부/위” 및 “하/하부/아래” 등과 같은 관계적 용어들은 그런 실체 또는 요소들 간의 어떠한 물리적 또는 논리적 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 내포하지는 않으면서, 어느 한 실체 또는 요소를 다른 실체 또는 요소와 구별하기 위해서만 이용될 수도 있다. 또한 동일한 참조 번호는 도면의 설명을 통하여 동일한 요소를 나타낸다.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다", 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한 이상에서 기재된 "대응하는" 등의 용어는 "대향하는" 또는 "중첩되는" 의미들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 1은 실시 예에 따른 기상 증착 장치(100)의 평면 개략도를 나타내고, 도 2는 도 1의 기상 증착 장치(100)의 AB 방향의 단면도를 나타내고, 도 3은 도 1의 기상 증착 장치(100)의 CD 방향의 단면도를 나타낸다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 기상 증착 장치(100)는 반도체 웨이퍼를 한 장씩 처리하는 매엽식이며, 피처리 기판인 웨이퍼(또는 반도체 기판)에 에피텍셜층을 기상 성장시킬 수 있고, 이로 인하여 에피텍셜 웨이퍼가 제조될 수 있다.
기상 증착 장치(100)는 반응로(101) 및 반응로(101) 내에 배치되는 서셉터(susceptor, 120)를 구비할 수 있으며, 도시되지는 않지만 열을 발생하기 위하여 반응로(101)의 상부 또는 하부 중 적어도 하나에 배치되는 램프, 및 반응로(101) 상에 배치되는 리플렉터(reflector)를 더 포함할 수 있다.
반응로(101)는 에피텍셜 반응이 일어나는 공간이며, 석영 유리로 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 반응로(101)는 상면, 바닥면, 및 측면을 포함하는 용기 형태일 수 있다.
반응로(101)는 본체(102), 본체(102) 상에 위치하는 상부 돔(또는 상부 덮개(103)), 및 본체(102) 아래에 위치하는 하부 돔(또는 하부 덮개(104))를 포함할 수 있다.
본체(102)는 원통형일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 본체(102)는 일측에 위치하는 가스 유입구(109), 타측에 위치하는 가스 배출구(108), 및 가스 유입구(109)와 가스 배출구(108) 사이에 위치하는 슬릿 터널(slit tunnel, 106)을 포함할 수 있다.
가스 유입구(109), 가스 배출구(108), 및 슬릿 터널(106) 각각은 본체(102)의 외측에서 본체(102)의 내측으로 통하는 통로 또는 홀 형태일 수 있다.
기상 증착 장치(100)는 하부 돔(104)을 고정, 및 지지하는 제1 클램프 링(125) 및 상부 돔(103)을 고정, 및 지지하는 제2 클램프 링(127)을 더 포함할 수 있다.
기상 증착 장치(100)는 서셉터(120) 아래에 배치되고 서셉터(120)를 지지하는 서셉터 지지부(130)를 더 포함할 수 있다. 도면에는 도시되지 않았지만 기상 증착 장치(1000는 서셉터 지지부(130)를 통하여 서셉터(120)를 구동시키기 위한 구동부를 더 포함할 수 있다. 예컨대, 구동부는 서셉터 지지부(130)를 기준축(OA)을 기준으로 회전시킬 수 있다. 예컨대, 기준축(OA)은 반응로(103)의 중심 또는/및 서셉터(120)의 중심을 지나고, 서셉터 지지부(130)에 대응 또는 정렬되는 축일 수 있다.
서셉터(120)는 에피텍셜 반응시 웨이퍼(W)가 로딩되는 부분이다.
서셉터(120)는 카본 그래파이트(carbon graphite), 탄화규소, 또는 카본그래파이트에 탄화규소를 코팅한 형태로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
기상 증착 장치(100)는 본체(101)의 가스 유입구(109)에 연결 또는 연통되는 제1 가스 공급관(115), 본체(101)의 가스 배출구(108)에 연결 또는 연통되는 가스 배출관(110), 및 슬릿 터널(106)에 연결 또는 연통되는 제2 가스 공급관(106a)을 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 제1 가스 공급관(115)으로부터 가스 유입구(109)를 통하여 반응로(101)(또는 본체(102)) 내부로 가스( 예컨대, 원료 가스 또는 에어(air))가 공급 또는 도입될 수 있다.
반응로(101) 내부로 도입된 가스는 반응로(101) 내부에 위치하는 웨이퍼(W, 예컨대, 실리콘 웨이퍼) 표면(예컨대, 상면) 또는 웨이퍼의 상부로 제공될 수 있고, 웨이퍼의 상부로 제공된 가스는 웨이퍼의 표면(예컨대, 상면)을 따라 흐른 후 가스 배출구(108)를 통하여 가스 배출관(110)으로 배출될 수 있다.
도 3을 참조하면, 제2 가스 공급관(106a)로부터 슬릿 터널(106)을 통하여 반응로(101)(또는 본체(102)) 내부로 가스, 예컨대, 비활성 가스 또는 수소 가스가 공급 또는 도입될 수 있고, 반응로(101) 내부로 도입된 가스는 서셉터(120) 아래에 위치하는 공간으로 흐를 수 있다.
기상 증착 장치(100)는 내부에 반응로(101), 서셉터 지지부(130), 상부 돔(103), 하부 돔(104), 및 제1 및 제2 클램프 링들(125, 127)을 수용하는 케이스(미도시)를 더 포함할 수 있다.
가스 공급관(115)과 가스 배출관(110)은 수평 방향으로 서로 마주보거나 또는 중첩될 수 있다. 예컨대, 가스 유입구(109)와 가스 배출구(108)는 수평 방향으로 서로 중첩되거나 또는 정렬될 수 있다.
서셉터(120)는 가스를 통과할 수 있는 관통 홀들을 포함할 수 있다.
예컨대, 슬릿 터널(106)을 통하여 반응로(101)로 유입된 가스는 서셉터(120)의 관통 홀들을 통과하여 흐를 수 있다.
도 4는 다른 실시 예에 따른 서셉터(120)를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 서셉터(120)는 제1 기준선(301)과 제2 기준선(302)을 기준으로 구분되는 제1 사분면 영역(S1), 제2 사분면 영역(S2), 제3 사분면 영역(S3), 및 제4 사분면 영역(S4)을 포함할 수 있다.
예컨대, 제1 내지 제4 사분면 영역들(S1 내지 S4)은 xy 좌표축에서 제1 내지 제4 사분면으로 구분되는 방식과 동일한 방식으로 구분되는 영역일 수 있다. 예컨대, 제1 내지 제4 사분면 영역들(S1 내지 S4)은 시계 반대 방향으로 순차적으로 배열될 수 있다.
제1 기준선(301)은 서셉터(120)의 중심(201)을 지나는 직선일 수 있다.
제2 기준선(302)은 서셉터(120)의 중심(201)을 지나고, 상기 서셉터(120)의 중심에서 상기 제1 기준선(301)과 교차하는 직선이다. 예컨대, 제2 기준선(302)은 제1 기준선(301)과 수직인 직선일 수 있다.
예컨대, 제2 기준선(302)은 서셉터(120)의 중심(201)을 지나고, 서셉터(120)의 중심(201)에서 슬릿 터널(106)에 대응하는 서셉터(120)의 일단을 향하는 방향과 평행한 직선일 수 있다.
도 4의 제1 내지 제4 사분면 영역들(S1 내지 S4)은 서셉터(120)가 균등하게 구분된 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 실시 예에서는 도 4의 제1 내지 제4 사분면 영역들(S1 내지 S4)의 면적을 서로 다를 수도 있다.
예컨대, 다른 실시 예에서는 제1 사분면 영역(S1)과 제3 사분면 영역(S3)은 면적이 서로 동일할 수 있고, 제2 사분면 영역(S2)과 제4 사분면 영역(S4)은 면적이 서로 동일 수 있고, 제1 사분면 영역(S1)과 제2 사분면 영역(S2)은 면적이 서로 다를 수 있다.
서셉터(120)는 제1 사분면 영역(S1)에 형성되는 제1 관통홀들(h11), 제2 사분면 영역(S2)에 형성되는 제2 관통홀들(h12), 제3 사분면 영역(S3)에 형성되는 제3 관통홀들(h13), 및 제4 사분면 영역(S4)에 형성되는 제4 관통홀들(h14)을 포함할 수 있다.
예컨대, 가스 유입구(109)는 제1 사분면 영역(S1)과 제4 사분면(S4) 영역을 구분하는 제1 기준선(301)의 일 부분에 대응하여 배치될 수 있다. 가스 배출구(108)는 제2 사분면 영역(S2)과 제3 사분면 영역(S3)을 구분하는 제1 기준선(301)의 다른 일 부분에 대응하여 배치될 수 있다. 슬릿 터널(106)은 제1 사분면 영역(S1)과 제2 사분면 영역(S2)을 구분하는 제2 기준선(302))의 일 부분에 대응하여 배치될 수 있다.
예컨대, 가스 유입구(109)와 가스 배출구(108)는 서셉터(120)의 상면과 수직이고 제1 기준선(301)에 평행한 제1 평면에 정렬될 수 있고, 슬릿 터널(106)은 서셉터(120)의 상면과 수직이고 제2 기준선(302)에 평행한 제2 평면에 정렬될 수 있다.
제1 관통홀들(h11) 각각의 면적(또는 직경(R1))은 제3 관통홀들(h13) 각각의 면적(또는 직경(R3))보다 작을 수 있다(R1<R3).
제2 관통홀들(h12) 각각의 면적(또는 직경(R2))은 제1 관통홀들(h11) 각각의 직경(R1)보다 크고, 제3 관통홀들(h13) 각각의 직경(R3)보다 작을 수 있다(R1<R2<R3). 또한 제4 관통홀들(h14) 각각의 면적(또는 직경(R4))은 제1 관통홀들(h11) 각각의 직경(R1)보다 크고, 제3 관통홀들(h13) 각각의 직경(R3)보다 작을 수 있다(R1<R4<R3).
예컨대, 제2 관통홀들(h12) 각각의 면적(또는 직경(R2))은 제4 관통홀들(h14) 각각의 면적(또는 직경(R4))과 동일할 수 있으나(R2=R4), 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 실시 예에서는 양자가 서로 다를 수도 있다.
예컨대, 제1 관통홀들(h11) 각각의 면적(또는 직경(R1))은 제2 관통홀들(h12) 각각의 직경(R2)(또는/및 R4)의 4분의 1배 ~ 4분의 3배일 수 있다(R2×1/4≤R1≤R2×3/4).
또는 예컨대, 다른 실시 예에서는 R1은 R2(또는 R4)의 1/4 ~ 1/2일 수 있다(R2×1/4≤R1≤R2×1/2).
예컨대, 제3 관통홀들(h13) 각각의 면적(또는 직경(R3))은 제2 관통홀들(h12) 각각의 직경(R2)(또는/및 R4)의 3분의 4배 ~ 4배일 수 있다(R2×4/3≤R3≤R2×4). 예컨대, 다른 실시 예에서는 제3 관통홀들(h13) 각각의 직경(R3)은 제2 관통홀들(h12) 각각의 직경(R2)(또는/및 R4)의 2배 ~ 4배일 수 있다(R2×2≤R3≤R2×4).
예컨대, 제1 관통홀들(h11)의 개수는 제3 관통홀들(h13)의 개수보다 많을 수 있다. 예컨대, 제2 관통홀들(h12)의 개수는 제3 관통홀들(h13)의 개수보다 크고, 제1 관통홀들의 개수보다 작을 수 있다. 예컨대, 제2 관통홀들(h12)의 개수는 제4 관통홀들(h14)의 개수와 동일할 수 있다.
예컨대, 제1 사분면 영역(S1)의 단위 영역(41a)에 포함되는 제1 관통홀들(h11)의 개수(이하 "N1"이라 한다)는 제3 사분면 영역(S3)의 단위 영역(42c)에 포함되는 제3 관통홀들(h13)의 개수(이하 "N3"라 한다)보다 클 수 있다(N1>N3).
제2 사분면 영역(S2)의 단위 영역(41b)에 포함되는 제2 관통홀들(h12)의 개수(이하 "N2"라 한다)는 제3 사분면 영역(S3)의 단위 영역(41c)에 포함되는 제3 관통홀들(h13)의 개수(N3)보다 크고, 제1 사분면 영역(S1)의 단위 영역(41a)에 포함되는 제1 관통홀들(h11)의 개수보다 작을 수 있다(N3<N2<N1).
또한 제4 사분면 영역(S4)의 단위 영역(41d)에 포함되는 제4 관통홀들(h14)의 개수(이하 "N4"라 한다)는 제3 사분면 영역(S3)의 단위 영역(41c)에 포함되는 제3 관통홀들(h13)의 개수보다 크고, 제1 사분면 영역(S1)의 단위 영역(41a)에 포함되는 제1 관통홀들(h11)의 개수보다 작을 수 있다(N3<N4<N1).
예컨대, 제2 사분면 영역(S2)의 단위 영역(41b)에 포함되는 제2 관통홀들(h12)의 개수(N2)는 제4 사분면 영역(S4)의 단위 영역(41d)에 포함되는 제4 관통홀들(h14)의 개수(N4)와 동일할 수 있으나(N2=N4), 이에 한정되는 것은 아니며, 양자는 서로 다를 수도 있다.
예컨대, N1은 N2(또는 N4)의 4/3배 ~ 4배일 수 있다(N2×4/3≤N1≤N2×4). 또는 예컨대, 다른 실시 예에서는 N1은 N2(또는 N4)의 2배 ~ 4배일 수 있다(N2×2≤N1≤N2×4).
예컨대, 단위 영역들(41a 내지 41d) 각각은 가로 길이와 세로 길이 각각이 기설정된 길이인 정사각형일 수 있다.
예컨대, N3는 N2(또는 N4)의 1/4배 ~ 3/4배일 수 있다(N2×1/4≤N3≤N2×3/4). 또는 예컨대, 다른 실시 예에서는 N3는 N2(또는 N4)의 1/4배 ~ 1/2배일 수 있다(N2×1/4≤N≤N2×1/2).
예컨대, 제1 관통홀들(h11)을 제외한 제1 사분면 영역(S1)의 나머지 부분의 면적은 제3 관통홀들(h13)을 제외한 제3 사분면 영역(S3)의 나머지 부분의 면적과 동일할 수 있다.
예컨대, 제1 관통홀들(h11)을 제외한 제1 사분면 영역(S1)의 나머지 부분의 면적은 제2 관통홀들(h12)을 제외한 제2 사분면 영역(S12)의 나머지 부분의 면적과 동일할 수 있다.
제2 관통홀들(h12)을 제외한 제2 사분면 영역(S2)의 나머지 부분의 면적은 제4 관통홀들(h12)을 제외한 제4 사분면 영역(S4)의 나머지 부분의 면적과 동일할 수 있다.
즉, 각 사분면 영역(S1 내지 S4)에서 각 사분면 영역에 속하는 관통홀을 제외한 나머지 부분의 면적은 서로 동일할 수 있다. 이는 웨이퍼(W)는 서셉터(120)의 제1 내지 제4 사분면 영역들(S1 내지 S4) 상에 배치되고, 제1 내지 제4 관통홀들(h11 내지 h14)을 제외한 나머지 부분들과 접할 수 있다.
서셉터(120)의 제1 내지 제4 사분면 영역들(S1 내지 S4)에 접하는 웨이퍼(W)의 4개의 영역들 각각은 서셉터(120)의 제1 내지 제4 사분면 영역들(S1 내지 S4) 중 대응하는 어느 하나로부터 열을 전달받을 수 있다. 그런데, 각 사분면 영역에 속하는 관통홀을 제외한 나머지 부분의 면적들이 서로 다르면, 제1 내지 제4 사분면 영역들(S1 내지 S4)에 대응하는 웨이퍼(W)의 4개의 영역들이 전달받는 열에 불균일이 발생될 수 있고, 웨이퍼(W)의 4갯의 영역들 간의 온도 편차가 증가할 수 있고, 이로 인하여 웨이퍼(W)에 성장되는 에피텍셜층의 품질에 차이가 발생될 수 있다.
도 5a는 웨이퍼 로딩 전 일반적인 서셉터(51)의 관통홀들을 통과하는 가스의 유속을 나타내고, 도 5b는 도 5a의 서셉터(51)에 로딩된 웨이퍼(W)의 위치 틀어짐을 나타낸다. 도 5a 및 도 5b에는 가스 공급관(9a), 가스 배출관(9b), 및 슬릿 터널(9c)을 함께 도시한다.
도 5a를 참조하면, 서셉터(51)에 웨이퍼(W)가 안착될 때, 슬릿 터널(9c)에서 공급되는 가스의 기류(또는 흐름)와 가스 배출관(9b)으로 배출되는 배기 음압 또는 부압(negative pressure)에 의한 기류에 의하여, 서셉터(51)의 제3 사분면 영역의 관통홀들을 통과하는 가스의 유속(5b)은 서셉터(51)의 제1 사분면 영역의 관통홀들을 통과하는 가스의 유속(5a)보다 크다.
도 5b를 참조하면, 서셉터(51)의 중앙에 정렬되어 안착 또는 로딩(loading)되는 웨이퍼(W)는 도 5a에서 설명한 유속의 차이에 의하여 가스 공급관(9a)과 슬릿 터널(9c) 방향(도 5b에 도시된 화살표 방향 참조)으로 움직일 수 있고, 서셉터(51)에 안착되는 웨이퍼의 위치가 틀어질 수 있다.
상술한 바와 같이, 서셉터(51)에 안착되는 웨이퍼(W)의 안착 위치(또는 로딩 위치)에 영향을 주는 것은 가스 유속의 차이에 의해 발생될 수 있다.
실시 예는 서셉터(120)의 제1 내지 제4 사분위 영역들(S1 내지 S4) 각각의 관통홀들의 사이즈와 개수를 상술한 바와 같이 조정함으로써, 도 5a 및 도 b에서 설명한 유속의 차이를 줄이거나 제거할 수 있고, 이로 인하여 서셉터(120)에 로딩된 웨이퍼(W)의 위치가 틀어지거나 서셉터(120)의 제1 사분위 영역(S1)으로 치우쳐서 위치하는 것을 방지할 수 있다.
즉 실시 예는 슬릿 터널(106), 가스 유입구(109), 가스 배출구(108)의 상대적인 위치를 고려하여, 서셉터(120)의 제1 내지 제4 사분위 영역들(S1 내지 S4)에 구비되는 관통홀들의 직경과 개수를 상술한 바와 같이 설정함으로써, 서셉터(120)의 하부에서 관통홀들(h11 내지 h14)을 통과하여 서셉터(120)의 상부로 침투되는 가스의 균일도를 향상시킬 수 있고, 이로 인하여 서셉터(120)에 웨이퍼(W) 로딩시 웨이퍼의 중앙 위치 또는 중앙 정렬이 변화되거나 틀어지는 것을 억제할 수 있다.
도 4에서는 슬릿 터널(106)이 제2 기준선(302)에 정렬 또는 오버랩(overlap)되지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 실시 예에서는 슬릿 터널(106)은 제2 기준선(302)에 정렬되지 않을 수도 있다.
예컨대, 슬릿 터널(106)은 제3 기준선(401)과 제4 기준선(402) 사이의 영역 에 배치되거나 정렬될 수 있다. 또는 슬릿 터널(106)은 제3 기준선(401) 또는 제4 기준선(402)에 정렬 또는 오버랩될 수 있다.
제3 기준선(401)은 서셉터(120)의 중심(201)을 지나고, 제2 기준선(302)을 기준으로 시계 방향으로 기설정된 각도(θ)만큼 회전된 직선일 수 있고, 제4 기준선(402)은 서셉터(120)의 중심(201)을 지나고 제2 기준선(302)을 기준으로 시계 반대 방향으로 상기 기설정된 각도(θ)만큼 회전된 직선일 수 있다.
예컨대, 기설정된 각도(θ)는 0도보다 크고, 45도 이하일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 실시 예에서는 기설정된 각도(θ)는 0도보다 크고 15도 이하일 수도 있다. 이는 기상 증착 장비에 따라서 슬릿 터널(106)과 서셉터(120)의 정렬 위치가 다소 차이가 발생될 수 있으며, 기설정된 각도(θ)는 상술한 범위 이내일 때, 도 4, 도 5a, 및 도 5b에서 설명한 가스 유속의 편차를 감소시킬 수 있고, 서셉터(120)에 웨이퍼(W) 로딩시 웨이퍼의 중앙 위치 또는 중앙 정렬이 변화되거나 틀어지는 것을 억제할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
이상에서 실시 예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시 예에 포함되며, 반드시 하나의 실시 예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시 예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시 예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시 예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (15)
- 반응로;
웨이퍼를 안착시키기 위하여, 상기 반응로 내부에 위치하는 서셉터(susceptor)를 포함하고,
상기 서셉터는 상기 서셉터의 중심을 지나는 제1 기준선과 상기 서셉터의 중심을 지나고 상기 제1 기준선과 교차하는 제2 기준선을 기준으로 구분되는 제1 사분면 영역, 제2 사분면 영역, 제4 사분면 영역; 및
상기 제1 사분면 영역에 형성되는 제1 관통홀들, 상기 제2 사분면 영역에 형성되는 제2 관통홀들, 상기 제3 사분면 영역에 형성되는 제3 관통홀들, 및 상기 제4 사분면 영역에 형성되는 제4 관통홀들을 포함하고,
상기 반응로는,
상기 제1 사분면 영역과 상기 제4 사분면 영역을 구분하는 상기 제1 기준선의 일 부분에 대응하여 배치되는 가스 유입구;
상기 제2 사분면 영역과 상기 제3 사분면 영역을 구분하는 상기 제1 기준선의 나머지 부분에 대응하여 배치되는 가스 배출구; 및
상기 제1 사분면 영역과 상기 제2 사분면 영역을 구분하는 상기 제2 기준선의 일 부분에 대응하여 배치되는 슬릿 터널(slit tunnel)을 포함하고,
상기 제1 관통홀들 각각의 직경은 상기 제3 관통홀들 각각의 직경보다 작고, 상기 제1 사분면 영역의 단위 영역에 포함되는 제1 관통홀들의 개수는 상기 제3 사분면 영역의 단위 영역에 포함되는 제3 관통홀들의 개수보다 큰 기상 증착 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제2 관통홀들 각각의 직경과 상기 제4 관통홀들 각각의 직경은 상기 제1 관통홀들 각각의 직경보다 크고, 상기 제3 관통홀들 각각의 직경보다 작은 기상 증착 장치. - 제2항에 있어서,
상기 제1 사분면 영역의 단위 영역에 포함되는 제1 관통홀들의 개수는 상기 제2 사분면 영역의 단위 영역에 포함되는 제2 관통홀들의 개수보다 크고,
상기 제3 사분면 영역의 단위 영역에 포함되는 제3 관통홀들의 개수는 상기 제2 사분면 영역의 단위 영역에 포함되는 제2 관통홀들의 개수보다 작은 기상 증착 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제1 관통홀들 각각의 직경은 상기 제2 관통홀들 각각의 직경의 4분의 1배 ~ 4분의 3배이고,
상기 제3 관통홀들 각각의 직경은 상기 제2 관통홀들 각각의 직경의 3분의 4배 ~ 4배인 기상 증착 장치. - 제3항에 있어서,
상기 제2 관통홀들 각각의 직경은 상기 제4 관통홀들 각각의 직경과 동일하고,
상기 제2 사분면 영역의 단위 영역에 포함되는 제2 관통홀들의 개수는 상기 제4 사분면 영역의 단위 영역에 포함되는 제4 관통홀들의 개수와 동일한 기상 증착 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제1 관통홀들을 제외한 상기 제1 사분면 영역의 나머지 부분의 면적은 상기 제3 관통홀들을 제외한 상기 제3 사분면 영역의 나머지 부분의 면적과 동일한 기상 증착 장치. - 제6항에 있어서,
상기 제1 관통홀들을 제외한 상기 제1 사분면 영역의 나머지 부분의 면적은 상기 제2 관통홀들을 제외한 상기 제2 사분면 영역의 나머지 부분의 면적과 동일하고,
상기 제2 관통홀들을 제외한 상기 제2 사분면 영역의 나머지 부분의 면적은 상기 제4 관통홀들을 제외한 상기 제4 사분면 영역의 나머지 부분의 면적과 동일한 기상 증착 장치. - 제1항에 있어서,
상기 가스 유입구와 상기 가스 배출구는 상기 서셉터의 상면과 수직이고 상기 제1 기준선에 평행한 제1 평면에 정렬되고,
상기 슬릿 터널은 상기 서셉터의 상면과 수직이고 상기 제2 기준선에 평행한 제2 평면에 정렬되는 기상 증착 장치. - 제1항에 있어서,
상기 가스 유입구를 통하여 제공되는 가스는 상기 서셉터 상부로 제공되고 상기 가스 배출구를 통하여 상기 반응로 밖으로 배출되고,
상기 슬릿 터널을 통하여 제공되는 가스는 상기 서셉터 하부로 흐르는 기상 증착 장치. - 제1항에 있어서,
상기 가스 유입구와 상기 가스 배출구는 상기 제1 기준선에 평행한 방향으로 서로 마주보고,
상기 슬릿 터널은 제3 기준선과 제4 기준선 사이의 영역 내에 배치되고,
상기 제3 기준선은 상기 서셉터의 중심을 지나고 상기 제1 기준선을 기준으로 시계 방향으로 기설정된 각도만큼 회전한 직선이고,
상기 제4 기준선은 상기 서셉터의 중심을 지나고 상기 제1 기준선을 기준으로 시계 반대 방향으로 상기 기설정된 각도만큼 회전한 직선이고,
상기 기설정된 각도는 0도보다 크고 45도 이하인 기상 증착 장치. - 반응로 내부에 위치하고, 웨이퍼를 안착시키기 위한 서셉터에 있어서,
상기 서셉터의 중심을 지나는 제1 기준선과 상기 서셉터의 중심을 지나고 상기 제1 기준선과 교차하는 제2 기준선을 기준으로 구분되는 제1 사분면 영역, 제2 사분면 영역, 제4 사분면 영역; 및
상기 제1 사분면 영역에 형성되는 제1 관통홀들, 상기 제2 사분면 영역에 형성되는 제2 관통홀들, 상기 제3 사분면 영역에 형성되는 제3 관통홀들, 및 상기 제4 사분면 영역에 형성되는 제4 관통홀들을 포함하고,
상기 제1 사분면 영역 내지 제4 사분면 영역들은 시계 반대 방향으로 순차적으로 배열되고,
상기 제1 관통홀들 각각의 직경은 상기 제3 관통홀들 각각의 직경보다 작고, 상기 제1 사분면 영역의 단위 영역에 포함되는 제1 관통홀들의 개수는 상기 제3 사분면 영역의 단위 영역에 포함되는 제3 관통홀들의 개수보다 큰 서셉터. - 제11항에 있어서,
상기 제2 관통홀들 각각의 직경과 상기 제4 관통홀들 각각의 직경은 상기 제1 관통홀들 각각의 직경보다 크고, 상기 제3 관통홀들 각각의 직경보다 작고,
상기 제1 사분면 영역의 단위 영역에 포함되는 제1 관통홀들의 개수는 상기 제2 사분면 영역의 단위 영역에 포함되는 제2 관통홀들의 개수보다 크고,
상기 제3 사분면 영역의 단위 영역에 포함되는 제3 관통홀들의 개수는 상기 제2 사분면 영역의 단위 영역에 포함되는 제2 관통홀들의 개수보다 작은 서셉터. - 제11항에 있어서,
상기 제1 관통홀들 각각의 직경은 상기 제2 관통홀들 각각의 직경의 4분의 1배 ~ 4분의 3배이고,
상기 제3 관통홀들 각각의 직경은 상기 제2 관통홀들 각각의 직경의 3분의 4배 ~ 4배인 서셉터. - 제13항에 있어서,
상기 제2 관통홀들 각각의 직경은 상기 제4 관통홀들 각각의 직경과 동일하고,
상기 제2 사분면 영역의 단위 영역에 포함되는 제2 관통홀들의 개수는 상기 제4 사분면 영역의 단위 영역에 포함되는 제4 관통홀들의 개수와 동일한 서셉터. - 제11항에 있어서,
상기 제1 관통홀들을 제외한 상기 제1 사분면 영역의 나머지 부분의 면적은 상기 제3 관통홀들을 제외한 상기 제3 사분면 영역의 나머지 부분의 면적과 동일하고,
상기 제1 관통홀들을 제외한 상기 제1 사분면 영역의 나머지 부분의 면적은 상기 제2 관통홀들을 제외한 상기 제2 사분면 영역의 나머지 부분의 면적과 동일하고,
상기 제2 관통홀들을 제외한 상기 제2 사분면 영역의 나머지 부분의 면적은 상기 제4 관통홀들을 제외한 상기 제4 사분면 영역의 나머지 부분의 면적과 동일한 서셉터.
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