KR20210020355A - 웨이퍼용 서셉터의 제작 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 서셉터의 핀 홀(pin hole) 발생을 개선할 수 있는 웨이퍼용 서셉터의 제작 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 웨이퍼용 세섭터의 제작 방법은 서셉터로 제작될 기재 표면을 코팅하는 코팅 단계; 상기 코팅 단계에서 코팅된 기재를 연마하는 연마 단계; 상기 연마 단계에서 연마된 기재를 세정하는 세정 단계; 및 상기 세정 단계에서 세정된 기재를 다시 코팅, 연마하는 과정을 반복하는 반복 단계;를 포함할 수 있다.

Description

웨이퍼용 서셉터의 제작 방법 {Manufacturing method of susceptor for wafer}
본 발명은 서셉터의 핀 홀(pin hole) 발생을 개선할 수 있는 웨이퍼용 서셉터의 제작 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 공정 등에서 증착, 에칭 공정 등을 위하여 기판 또는 웨이퍼 등이 서셉터(susceptor) 위에 놓여질 수 있다.
이러한 서셉터는 고온 등의 조건에서 견딜 수 있도록 내열성이 높은 탄화규소를 사용하여 이루어질 수 있는데, 서셉터는 흑연 재질의 기재에 고순도의 탄화규소층을 증착한 형태로 형성될 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 서셉터의 제조 방법이 도시된 단면도이다.
종래 기술에 따른 서셉터의 제조 방법은 도 1에 도시된 바와 같이 흑연 재질의 기재(G)를 가공한 다음, SiH4 + CXHY 반응을 통해 증착된 고순도의 탄화규소층(SiC)을 기재(G)에 형성함으로서, 서셉터가 완성될 수 있다.
물론, 기재(G) 가공 중에 파티클들(P1,P2)이 발생할 수 있고, 이러한 파티클들(P1,P2)의 일부가 기재(G) 표면에 잔류한 상태에서 탄화규소층(SiC)이 형성될 수 있으며, 파티클들(P1,P2)의 일부가 탄화규소층(SiC) 내부에 존재하는 서셉터가 만들어질 수 있다.
도 2는 종래 기술에 따른 서셉터의 에피택셜 웨이퍼 제조 공정 중 변화 상태 및 그에 따른 에피택셜 웨이퍼의 MLCT 그래프가 도시된 도면이고, 도 3은 종래 기술에 따른 서셉터에 의해 제조된 에피택셜 웨이퍼의 MLCT 수준이 도시된 도면이다.
종래의 서셉터를 에피택셜 웨이퍼 제조 공정에 적용하면, 고온의 챔버 내부에 서셉터가 위치되고, HCl 가스를 챔버 내부에 송풍시키는 크리닝을 진행할 수 있다.
챔버 내부에서 HCL에 의한 크리닝이 진행되면, 도 2에 도시된 바와 같이 HCL 가스에 의해 서셉터 표면에 탄화규소층(SiC)이 점차 식각되고, 탄화규소층(SiC)이 얇아짐에 따라 파티클들(P1,P2)이 노출될 수 있고, 파티클(P1,P2)이 빠져나간 부분에 핀 홀(pin hole : H1,H2)이 발생할 수 있다.
상기와 같이 핀 홀(H1,H2)을 가진 서셉터가 웨이퍼를 지지하고, 기상 증착에 의해 에피택셜층이 웨이퍼 표면에 형성됨으로서, 에피택셜 웨이퍼를 만들 수 있다.
그러나, 도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이 핀 홀(H1,H2)을 가진 서셉터에 의해 에피택셜 웨이퍼가 제조되면, 에피택셜 웨이퍼는 핀 홀(H1,H2)과 대응된 위치에서 MCLT(Minority carrier lifetime)가 급격하게 떨어진 것을 확인할 수 있다.
이와 같이 제조된 종래의 서셉터는 고성능의 에피택셜 웨이퍼를 만드는데 한계가 있고, 서셉터의 교체 주기가 짧아질 수 밖에 없으며, 전체적인 생산 비용이 높아지는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 서셉터의 핀 홀(pin hole) 발생을 개선할 수 있는 웨이퍼용 서셉터의 제작 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 웨이퍼용 서셉터의 제작 방법은 서셉터로 제작될 기재 표면을 코팅하는 코팅 단계; 상기 코팅 단계에서 코팅된 기재를 연마하는 연마 단계; 상기 연마 단계에서 연마된 기재를 세정하는 세정 단계; 및 상기 세정 단계에서 세정된 기재를 다시 코팅, 연마하는 과정을 반복하는 반복 단계;를 포함할 수 있다.
상기 코팅 단계는, 흑연(graphite) 소재의 원판 기재를 탄화규소(SiC)로 코팅할 수 있다.
상기 세정 단계는, 기재를 세정액에 담그고, 세정액을 통하여 기재 측으로 초음파를 조사하는 세정 과정과, 상기 세정 과정에서 세정된 기재를 건조하는 건조 과정을 포함할 수 있다.
상기 반복 단계는, 적어도 2회 이상 반복할 수 있다.
본 발명에 따른 웨이퍼용 서셉터의 제작 방법은, 코팅 공정과 연마 공정을 반복할 때, 세정 및 건조 공정을 통하여 연마된 기재의 코팅층 표면에 노출될 수 있는 파티클들을 제거한 다음, 다시 코팅을 진행할 수 있다.
따라서, 에피택셜 웨이퍼의 제조 공정 중 서셉터가 식각되더라도 서셉터의 코팅층에 잔류하는 파티클들에 의한 핀 홀의 발생률을 저감시킬 수 있으며, 서셉터에 의해 제조된 에피택셜 웨이퍼의 MCLT 열위를 개선하여 고성능의 에피택셜 웨이퍼를 제조할 수 있고, 서셉터의 교체 주기가 길어짐에 따라 전체적인 생산 비용을 절감시킬 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 서셉터의 제조 방법이 도시된 단면도.
도 2는 종래 기술에 따른 서셉터의 에피택셜 웨이퍼 제조 공정 중 변화 상태 및 그에 따른 에피택셜 웨이퍼의 MLCT 그래프가 도시된 도면.
도 3은 종래 기술에 따른 서셉터에 의해 제조된 에피택셜 웨이퍼의 MLCT 수준이 도시된 도면.
도 4는 본 발명에 따른 서셉터의 제조 방법이 도시된 순서도.
이하에서는, 본 실시예에 대하여 첨부되는 도면을 참조하여 상세하게 살펴보도록 한다.
도 4는 본 발명에 따른 서셉터의 제조 방법이 도시된 순서도이다.
본 발명 일 실시에에 따른 서셉터의 제조 방법은 도 4에 도시된 바와 같이 기재가 입고되면, 기재를 검사할 수 있다.(S1 참조)
기재는 흑연 소재의 원판 형상일 수 있고, 작업자가 직접 눈이나, 장비로 기재를 검사할 수 있는데, 기재의 손상, 강도 등을 검사할 수 있으나, 한정되지 아니한다.
물론, 기재는 원판 형상으로 가공된 상태로 입고되고, 기재 표면에 가공 시에 묻은 파티클들이 잔류할 수 있다.
기재 검사 결과가 적합하면, 기재 표면을 코팅할 수 있다.(S2 참조)
기상 증착에 의해 기재 표면에 소정 두께의 코팅층을 형성할 수 있다.
탄화규소는 실리콘 웨이퍼와 접촉하더라도 실리콘 웨이퍼를 오염시키지 않을 뿐 아니라 고온 하에서 견딜 수 있으므로, 코팅층은 탄화규소층으로 구성할 수 있으나, 한정되지 아니한다.
기재 표면이 코팅되면, 코팅층의 일부를 연마할 수 있다.(S3 참조)
기상 증착에 의해 코팅층을 형성하면, 기재 표면에 코팅층을 균일하게 형성하기 어렵기 때문에 기재 표면에 코팅층을 형성시킨 다음, 코팅층을 균일하게 연마할 수 있다.
그런데, 연마 강도가 높아지면, 기재 또는 코팅층이 균열, 파손 등과 같이 손상될 수 있으므로, 적절한 연마 강도를 유지하는 것이 바람직하다.
코팅 및 연마 과정을 설정 횟수(n) 보다 적게 진행하면, 코팅층이 균일하게 연마된 서셉터를 다시 코팅하기 전에 초음파 세정 및 건조가 진행될 수 있다.(S4, S5 참조)
코팅층이 균일하게 연마된 서셉터는 파티클들의 일부가 외부에 노출될 수 있고, 그 위치에 핀 홀들이 형성될 수 있다. 그런데, 서셉터를 세정액에 담그고, 세정액을 통하여 서셉터 측으로 초음파를 조사함으로서, 세정액을 따라 전달되는 미세한 진동에 의해 코팅층 외부로 노출된 파티클들을 제거할 수 있다.
초음파 세정이 완료된 서셉터는 완전히 건조된 다음, 코팅 및 연마 과정을 반복하게 된다. 코팅 과정을 거치면서 서셉터 표면에 형성된 핀 홀들이 막히는 동시에 전체적인 코팅층의 두께가 두꺼워지게 되고, 연마 과정을 거치면서 서셉터 표면의 코팅층이 균일해질 수 있다.
상기와 같은 코팅 및 연마 과정을 적어도 설정 횟수만큼 반복 진행함으로서, 목표 두께의 코팅층이 균일하게 형성된 서셉터를 만들 수 있고, 연마 후 다시 코팅하기 전에 초음파 세정 및 건조를 진행함으로서, 서셉터 표면에 노출될 수 있는 파티클들을 제거하여 핀 홀들의 발생을 줄일 수 있다.
실시예에 따르면, 코팅 및 연마 과정은 적어도 3회 이상 반복될 수 있고, 초음파 세정 및 건조 과정은 적어도 2회 이상 반복될 수 있으나, 한정될 수 있다.
코팅 및 연마 과정이 설정 횟수만큼 반복되면, 서셉터가 완성된 것으로 보고, 서셉터를 검사한다.(S6 참조)
종래의 서셉터는 코팅 및 연마 과정을 반복하여 제작되는 반면, 본 발명의 서셉터는 코팅 및 연마 과정을 반복하는 중 초음파 세정 및 건조를 진행하여 제작된다.

사용기간
종래의 서셉터로 제작한
에피택셜 웨이퍼
본 발명의 서셉터로 제작한
에피택셜 웨이퍼
pin mark 발생 pin mark 미발생 pin mark 발생률 pin mark 발생 pin mark 미발생 pin mark 발생률
7개월 21 8 72.4% 2 14 11.8%
[표 1]에 개시된 바와 같이, 종래의 서셉터로 제작한 에피택셜 웨이퍼들 중 핀 마크 발생률이 72.4% 인 반면, 본 발명의 서셉터로 제작한 에피택셜 웨이퍼들 중 핀 마크 발생률이 11.8% 로 대폭 저감된 것을 확인할 수 있다.
본 발명의 서셉터는 종래의 서셉터에 비해 핀 홀들의 발생률이 개선됨으로서, 본 발명의 서셉터로 제작한 에피택셜 웨이퍼의 MCLT 열위를 개선할 수 있고, 웨이퍼들의 MCLT recovery speed 를 향상시킬 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 서셉터로 제작될 기재 표면을 코팅하는 코팅 단계;
    상기 코팅 단계에서 코팅된 기재를 연마하는 연마 단계;
    상기 연마 단계에서 연마된 기재를 세정하는 세정 단계; 및
    상기 세정 단계에서 세정된 기재를 다시 코팅, 연마하는 과정을 반복하는 반복 단계;를 포함하는 웨이퍼용 서셉터의 제작 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 코팅 단계는,
    흑연(graphite) 소재의 원판 기재를 탄화규소(SiC)로 코팅하는 웨이퍼용 서셉터의 제작 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 세정 단계는,
    기재를 세정액에 담그고, 세정액을 통하여 기재 측으로 초음파를 조사하는 세정 과정을 포함하는 웨이퍼용 서셉터 제작 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 세정 단계는,
    상기 세정 과정에서 세정된 기재를 건조하는 건조 과정을 더 포함하는 웨이퍼용 서셉터의 제작 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 반복 단계는,
    적어도 2회 이상 반복하는 웨이퍼용 서셉터의 제작 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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