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.
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
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.
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)
- 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. - 제1항에 있어서,
상기 코팅 단계는,
흑연(graphite) 소재의 원판 기재를 탄화규소(SiC)로 코팅하는 웨이퍼용 서셉터의 제작 방법. - 제1항에 있어서,
상기 세정 단계는,
기재를 세정액에 담그고, 세정액을 통하여 기재 측으로 초음파를 조사하는 세정 과정을 포함하는 웨이퍼용 서셉터 제작 방법. - 제3항에 있어서,
상기 세정 단계는,
상기 세정 과정에서 세정된 기재를 건조하는 건조 과정을 더 포함하는 웨이퍼용 서셉터의 제작 방법. - 제1항에 있어서,
상기 반복 단계는,
적어도 2회 이상 반복하는 웨이퍼용 서셉터의 제작 방법.
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