KR20210101064A - 덮개 플레이트를 갖는 웨이퍼 캐리어 - Google Patents

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KR20210101064A
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강지훈
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김재헌
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Abstract

일 실시예에 따르면, 화학 기상 증착 장치에서 웨이퍼를 지지하기 위한 웨이퍼 캐리어가 제공되는데, 이 웨이퍼 캐리어는, 캐리어 하부면; 캐리어 상부면; 캐리어 상부면으로 둘러싸인 복수의 포켓들을 포함하되, 이웃하는 포켓들은 서로 연통된다.

Description

덮개 플레이트를 갖는 웨이퍼 캐리어{WAFER CARRIER WITH COVER PLATE}
본 발명은 화학 기상 증착 장치의 웨이퍼 캐리어에 관한 것으로, 특히 덮개 플레이트를 갖는 웨이퍼 캐리어에 관한 것이다.
일반적으로, 질화갈륨계 반도체층은 성장 기판 상에서 화학 기상 증착 장비를 이용하여 성장된다. 사파이어 기판과 같은 웨이퍼가 웨이퍼 캐리어에 배치되어 고온 가열이 가능한 챔버 내에 장착되며, 500~1200℃의 온도에서 소스 가스들이 챔버 내에 도입되어 질화갈륨계 에피층들이 웨이퍼 상에 성장된다. 웨이퍼 캐리어는 또한 웨이퍼를 수용하는 포켓을 갖고 있으며, 에피층을 성장하는 동안 고속으로 회전한다. 통상적으로 웨이퍼 캐리어는 복수의 포켓을 가지며, 따라서 복수의 웨이퍼가 웨이퍼 캐리어에 배치되어 한 번의 증착 공정을 통해 복수의 웨이퍼 상에 동일한 에피층을 동시에 성장시킬 수 있다.
종래의 웨이퍼 캐리어를 이용하여 에피층을 성장할 경우, 웨이퍼의 중앙영역에 비해 가장자리 영역에서 단파장의 광을 방출하는 현상이 관찰된다.
또한, 소스 가스들의 반응에 의해 웨이퍼 상에 에피층이 성장하지만, 포켓들 사이의 캐리어 상에도 소스 가스들에 의한 불순물이 증착될 수 있다. 불순물들은 캐리어의 온도 측정을 어렵게 만들 뿐만 아니라, 에피층 성장 과정에서 파티클을 유발할 수 있다. 이에 따라, 웨이퍼들을 성장시킨 후, 캐리어를 고온에서 처리하여 캐리어 상에 증착된 불순물들을 제거할 필요가 있다. 이에 따라, 동일한 MOCVD 장치 내에서 동일한 캐리어를 이용하여 연속적으로 여러 번에 걸쳐 웨이퍼들에 에피층을 성장시키는 것이 곤란하며, 매런마다 캐리어를 교체하여 에피층을 증착하게 된다. 그 결과, 웨이퍼를 성장시키는 런마다 에피층 증착 조건이 변경되어 런투런(run-to-run) 발광 파장 산포가 좋지 않은 문제가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 웨이퍼 내 발광 다이오드들 간의 발광 파장의 편차를 감소시킬 수 있는 웨이퍼 캐리어를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 런투런 발광 파장의 산포를 향상시킬 수 있는 웨이퍼 캐리어를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 캐리어는, 화학 기상 증착 장치에서 웨이퍼를 지지하기 위한 것으로, 상부면으로 둘러싸인 복수의 포켓들을 포함하는 하부 플레이트; 및 상기 포켓들에 대응하는 개구부들을 가지며, 상기 하부 플레이트의 상부면을 덮는 상부 플레이트를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 웨이퍼 캐리어는, 화학 기상 증착 장치에서 웨이퍼를 지지하기 위한 것으로, 하부 플레이트; 상부 플레이트; 및 상기 상부 플레이트를 상기 하부 플레이트로부터 이격되도록 배치하기 위한 스페이서를 포함하되, 상기 하부 플레이트는 복수의 웨이퍼들을 안착시키기 위한 복수의 포켓들을 포함하고, 상기 상부 플레이트는 상기 포켓들 내에 안착된 웨이퍼들을 노출시키기 위한 개구부들을 갖는다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 하부 플레이트 상부에 배치된 상부 플레이트를 채택함으로써 하부 플레이트의 상부면에 불순물이 증착되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 하부 플레이트를 교체할 필요없이 상부 플레이트만을 교체하여 여러 런의 웨이퍼들에 에피층을 성장시킬 수 있어 런투런 발광 파장의 산포를 줄일 수 있다. 나아가, 상부 플레이트를 이용하여 웨이퍼의 보우잉을 제한함으로써 웨이퍼 내 영역별 파장 분포를 균일하게 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 캐리어를 설명하기 위한 개략적인 분해 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하부 플레이트를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 3은 도 2의 절취선 A-A'를 따라 취해진 개략적인 단면도이다.
도 4는 도 2의 하부 플레이트 내 하나의 포켓 부분을 확대 도시한 평면도이다.
도 5는 도 4의 절취선 B-B'를 따라 취해진 개략적인 단면도이다.
도 6은 하부 플레이트의 포켓 내 웨이퍼 안착부를 설명하기 위한 개략적인 부분 평면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 상부 플레이트를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 8은 도 7의 절취선 C-C'를 따라 취해진 개략적인 단면도이다.
도 9는 도 8의 상부 플레이트 내 하나의 개구부 부분을 확대 도시한 평면도이다.
도 10는 도 9의 절취선 D-D'를 따라 취해진 개략적인 단면도이다.
도 11은 상부 플레이트의 개구부 내 돌출부를 설명하기 위한 개략적인 부분 평면도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라 웨이퍼가 장착된 웨이퍼 캐리어를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시예는 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수 있다. 그리고, 도면에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
본 발명의 일 실시예에 따르며, 화학 기상 증착 장치에서 웨이퍼를 지지하기 위한 웨이퍼 캐리어가 제공된다. 이 웨이퍼 캐리어는, 상부면으로 둘러싸인 복수의 포켓들을 포함하는 하부 플레이트; 및 상기 포켓들에 대응하는 개구부들을 가지며, 상기 하부 플레이트의 상부면을 덮는 상부 플레이트를 포함한다.
상부 플레이트를 채택함으로서 하부 플레이트의 상부면에 불순물이 증착되는 것을 방지할 수 있다. 나아가, 상부 플레이트를 이용하여 웨이퍼의 보우잉을 제한할 수 있으며, 이에 따라, 웨이퍼 내 발광 파장의 산포를 개선할 수 있다.
상기 하부 플레이트는 하부면으로 둘러싸인 스핀들 수용홈을 더 포함할 수 있으며, 상기 포켓들은 상기 스핀들 수용홈을 중심으로 동심원 상에 배치될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 상부 플레이트는 각각의 개구부 내로 돌출된 돌출부들을 가질 수 있으며, 상기 돌출부들의 적어도 일부는 상기 포켓 내에 배치된 웨이퍼 상부에 위치할 수 있다. 상기 돌출부들을 이용하여 웨이퍼의 보우잉을 제한할 수 있으며 따라서 웨이퍼 상에서 에피층이 증착되지 않는 영역을 최소화할 수 있다.
상기 돌출부들은 상기 개구부 내에 규칙적으로 배열될 수 있다.
나아가, 상기 하부 플레이트의 포켓은, 오목한 바닥면; 상기 오목한 바닥면을 둘러싸는 림; 상기 림에서 수직 방향으로 연장하는 측벽; 및 상기 림에서 상향 돌출된 웨이퍼 안착부들을 포함할 수 있으며, 상기 돌출부들은 상기 웨이퍼 안착부들에 대응하여 배치될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 돌출부들은 각각 상기 웨이퍼 안착부들을 가리는 크기를 가질 수 있다. 또한, 상기 돌출부들은 상기 상부 플레이트의 일부 두께로 형성될 수 있다. 나아가, 상기 돌출부들은 상기 상부 플레이트의 하부면에 나란하게 돌출할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 상부 플레이트는 상기 하부 플레이트의 포켓을 제외하고 상기 상부 플레이트의 상부면 전체를 가릴 수 있다.
한편, 상기 웨이퍼 캐리어는 상기 상부 플레이트를 상기 하부 플레이트에 결합하기 위한 결합 핀들을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 하부 및 상부 플레이트들은 각각 상기 결합 핀들을 수용하기 위한 수용 홈들을 갖고, 상기 결합 핀들이 상기 하부 플레이트와 상부 플레이트 사이에서 상기 수용홈들 내에 수용될 수 있다.
나아가, 상기 결합 핀들에 의해 상기 하부 플레이트와 상부 플레이트 사이에 갭이 형성될 수 있다. 상기 하부 플레이트와 상부 플레이트를 이격시킴으로써 상부 플레이트에 의해 하부 플레이트의 온도 조건이 변하는 것을 줄일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 결합 핀들의 폭은 상기 수용홈들의 폭보다 작을 수 있으며, 상기 결핍 핀들의 높이는 상기 하부 플레이트의 수용홈들의 깊이의 2배보다 크고 상기 상부 플레이트의 수용홈들의 깊이의 2배보다 클 수 있다. 이에 따라, 상기 상부 플레이트는 상기 결합 핀들에 의해 단지 하부 플레이트 상에 놓여 있는 상태를 유지할 수 있으며, 상부 플레이트를 쉽게 교체할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 상부 플레이트의 수용홈들의 깊이가 상기 하부 플레이트의 수용홈들의 깊이보다 클 수 있다. 이에 따라 캐리어가 고속으로 회전할 때, 상부 플레이트가 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
특정 실시예에 있어서, 상기 하부 및 상부 플레이트들은 각각 3개의 수용홈들을 가질 수 있으며, 상기 3개의 수용홈들은 동일 간격으로 방사상으로 배치될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 화학 기상 증착 장치에서 웨이퍼를 지지하기 위한 웨이퍼 캐리어를 제공하며, 이 웨이퍼 캐리어는, 하부 플레이트; 상부 플레이트; 및 상기 상부 플레이트를 상기 하부 플레이트로부터 이격되도록 배치하기 위한 스페이서를 포함하되, 상기 하부 플레이트는 복수의 웨이퍼들을 안착시키기 위한 복수의 포켓들을 포함하고, 상기 상부 플레이트는 상기 포켓들 내에 안착된 웨이퍼들을 노출시키기 위한 개구부들을 갖는다.
나아가, 상기 상부 플레이트는 각 개구부 내로 돌출된 돌출부들을 포함할 수 있으며, 상기 돌출부들은 상기 웨이퍼들과 중첩할 수 있다. 따라서 상기 돌출부들이 상기 웨이퍼들을 눌러서 상기 웨이퍼들이 포켓 외부로 이탈하는 것을 방지할 수 있다.
상기 돌출부들은 상기 개구부에서 방사상으로 배치될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 돌출불들은 각 개구부에 3개 이상 배치될 수 있다. 특정 실시예에 있어서, 상기 돌출부들은 각 개구부에 6개가 배치될 수 있다.
상기 스페이서는 상기 하부 플레이트와 상기 상부 플레이트 사이에 배치될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 스페이서는 앞서 설명한 결합 핀일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
나아가, 상기 상부 플레이트 및 하부 플레이트는 각각 상기 스페이서를 수용하는 수용홈을 가질 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예들에 대해 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 캐리어를 설명하기 위한 개략적인 분해 단면도이다.
도 1을 참조하면, 웨이퍼 캐리어는 하부 플레이트(20), 상부 플레이트(30) 및 스페이서(40)를 포함할 수 있다.
하부 플레이트(20)는 웨이퍼(50)를 안착시키기 위한 포켓들(27)을 가지며, 하부면에 스핀들 수용홈(29)을 가질 수 있다. 하부 플레이트(20)의 구체적인 구성에 대해서는 도 2 내지 도 6을 참조하여 아래에서 상세하게 설명된다.
한편, 상부 플레이트(30)는 하부 플레이트(20)의 상부면을 덮도록 배치되며, 포켓들(27)에 대응하여 개구부들(37)을 가진다. 개구부들(37)은 웨이퍼들(50)을 노출시키며, 이에 따라, 개구부들(37)을 통해 소스 가스들이 웨이퍼(50) 표면에 도달하여 에피층이 성장될 수 있다.
상부 플레이트(30)가 하부 플레이트(20)의 상부면을 가리기 때문에, 하부 플레이트(20)의 상부면에서 소스 가스들에 의한 불순물 증착이 방지될 수 있다. 상부 플레이트(30)에 대해서는 도 7 내지 도 11을 참조하여 아래에서 상세하게 설명된다.
스페이서(40)는 상부 플레이트(30)를 하부 플레이트(20)로부터 이격되도록 하부 플레이트(20) 상부에 유지시킨다. 스페이서(40)는 상부 플레이트(30)를 특정 위치에 유지시키는 한 특별히 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 스페이서(40)는 결합 핀일 수 있다. 하부 플레이트(20) 및 상부 플레이트(30)는 도시한 바와 같이 서로 대응하여 배치된 수용홈들(21a, 31a)을 가질 수 있으며, 결합 핀이 이들 수용홈들(21a, 31a) 삽입되어 하부 플레이트(20)와 상부 플레이트(30)를 결합시킬 수 있다.
복수의 결합 핀들(40)이 하부 플레이트(20)와 상부 플레이트(30) 사이에 배치될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 3 개의 결합 핀들(40)이 스핀들 수용홈(29)을 중심으로 방사상으로 배치되어 하부 플레이트(20)와 상부 플레이트(30)를 결합할 수 있으며, 이를 위해, 수용 홈들(21a, 31a)이 각각 120도의 간격으로 방사상으로 배치될 수 있다. 그러나 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니며, 더 많은 수의 결합 핀들(40)이 사용될 수도 있다.
결합 핀들(40)은 수용홈들(21a, 31a)의 폭보다 작은 폭을 가질 수 있다. 따라서, 상부 플레이트(30)를 하부 플레이트(20) 상에 쉽게 장착할 수 있으며 하부 플레이트(20)로부터 쉽게 탈착시킬 수 있다.
한편, 하부 및 상부 플레이트들(20, 30)은 웨이퍼 상에 에피층을 성장하는 동안 스핀들 수용홈(29)을 중심으로 고속으로 회전한다. 이때, 상부 플레이트(30)가 하부 플레이트(20)로부터 이탈되는 것을 방지하기 위해 상부 플레이트(30)의 수용홈(31a)은 충분한 깊이를 가지며, 특히, 하부 플레이트(20)의 수용홈(21a)보다 더 큰 깊이를 가질 수 있다.
한편, 결합 핀(40)은 수용홈(21a) 및 수용홈(31a)의 깊이의 2배 이상의 높이를 가질 수 있다. 따라서, 결합 핀들(40)에 의해 하부 플레이트(20)와 상부 플레이트(30)는 서로 이격될 수 있다.
본 실시예에서, 스페이서(40)의 예로 결합 핀을 예시하지만, 스페이서(40)가 결합 핀에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 하부 플레이트(20)가 상부면에서 위로 돌출된 돌출부를 가질 수 있으며, 상부 플레이트(30)는 돌출부를 수용하는 수용홈을 이용하여 상부 플레이트(30)에 결합될 수도 있다. 이와 반대로 상부 플레이트(30)가 바닥면에서 아래로 돌출하는 돌출부를 갖고, 하부 플레이트(20)가 이 돌출부를 수용하는 수용홈을 가질 수도 있다.
(하부 플레이트)
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하부 플레이트를 설명하기 위한 개략적인 평면도이고, 도 3은 도 2의 절취선 A-A'를 따라 취해진 개략적인 단면도이며, 도 4는 도 2의 하부 플레이트 내 하나의 포켓 부분을 확대 도시한 평면도이고, 도 5는 도 4의 절취선 B-B'를 따라 취해진 개략적인 단면도이다. 한편, 도 6은 하부 플레이트의 포켓 내 웨이퍼 안착부를 설명하기 위한 개략적인 부분 평면도이다.
도 2 내지 도 6을 참조하면, 하부 플레이트(20)는 하부면(20l), 상부면(20u), 수용홈들(21a), 포켓들(27) 및 스핀들 수용홈(29)을 포함한다. 포켓(27)은 측벽(27a)으로 둘러싸일 수 있으며, 바닥면(23), 림(20r) 및 웨이퍼 안착부들(25)을 포함할 수 있다.
상부면(20u)은 대체로 평평한 면일 수 있다. 포켓들(27)은 상부면(20u)으로 둘러싸인다. 하부 플레이트(20)는 복수의 포켓(27)을 포함한다. 일 실시예에 있어서, 이웃한 포켓들(27)은 서로 이격될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 이웃한 포켓들(27)이 서로 연통할 수도 있다.
포켓들(27)은 하부 플레이트(20) 내에서 다양한 방식으로 배열될 수 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 포켓들(27)은 스핀들 수용홈(29)으로부터 동일 거리에 방사상으로 배치될 수 있으며, 따라서, 히터로부터 포켓들(27) 상에 배치된 웨이퍼들(50)에 동일하게 열이 전달될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 포켓(27)은 웨이퍼 형상과 유사한 형상을 가진다. 예를 들어, 포켓(27)은 도시한 바와 같이 원형일 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 포켓(27)은 반원형일 수도 있고, 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형 등 다각형 형상일 수도 있다.
도 5에 도시한 바와 같이, 포켓(27)의 바닥면(23)은 오목한 형상을 가질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며 실질적으로 평평할 수도 있다. 오목한 바닥면(23)은 웨이퍼(50)의 보우잉을 수용하기 위해 형성될 수 있다.
림(20r)은 바닥면(23)을 둘러싸며, 바닥면(23)의 가장자리를 따라 배치된다. 림(20r)은 상대적으로 평평한 면일 수 있으며, 오목한 바닥면(23)과 측벽(27a)을 연결할 수 있다.
한편, 웨이퍼 안착부(25)가 림(20r)보다 높게 위치할 수 있다. 복수의 웨이퍼 안착부들(25)이 포켓(27) 내에서 방사상으로 배치될 수 있다. 도 5에 도시되듯이, 림(20r)은 오목한 바닥면(23)에서 단턱부 없이 이어질 수 있는 반면, 웨이퍼 안착부(25)와 오목한 바닥면(23) 사이에는 단턱부가 형성될 수 있다. 림(20r)과 웨이퍼 안착부(25) 사이에에도 단턱부가 형성될 수 있다. 웨이퍼(50)는 웨이퍼 안착부(25) 상에 놓이며, 따라서, 오목한 바닥면(23) 및 림(20r)으로부터 이격될 수 있다.
웨이퍼 안착부(25)는 도 6에 도시되듯이 측벽(27a)에 내측으로 폭이 좁아지는 형상을 가질 수 있다. 측벽(27a)에서 포켓(27) 내측까지의 웨이퍼 안착부(25)의 전체 길이는 림(20r)의 폭과 동일할 수 있다. 웨이퍼 안착부(25)의 길이는 예를 들어, 약 1mm일 수 있다.
측벽(27a)은 림(20r)으로부터 포켓(27) 내측으로 기울어진 경사를 가질 수 있다. 측벽(27a)의 경사는 웨이퍼(50)가 포켓(27)으로부터 이탈되는 것을 방지하도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 측벽(27a)은 수직선에 대해 약 10도 경사질 수 있다. 한편, 측벽(27a)의 높이는 포켓(27) 내에 배치되는 웨이퍼(50)의 두께보다 클 수 있다.
하부면(20l)은 스핀들 수용홈(29)을 제외한 영역에서, 도시한 바와 같이, 실질적으로 평평할 수 있다. 따라서, 캐리어 아래에 위치하는 히터(도시하지 않음)로부터 하부면(20l)의 거의 전 영역에 걸쳐 균일하게 열이 도달될 수 있다.
스핀들 수용홈(29)은 하부면(20l)으로 둘러싸인다. 스핀들 수용홈(29)은, 하부 플레이트(20)가 화학 기상 증착 장치의 챔버 내에 장착될 때, 스핀들을 수용한다. 스핀들의 회전에 의해 하부 플레이트(20) 회전된다. 스핀들 수용홈(29)은 입구 영역이 내부 영역보다 상대적으로 넓은 폭을 갖도록 형성된다. 또한, 스핀들 수용홈(29)의 내벽은 스핀들에 의한 마모를 방지하기 위해 특수 코팅 처리될 수 있다.
도시한 바와 같이, 스핀들 수용홈(29)은 하부 플레이트(20)의 중앙 영역에 위치하며, 특히, 하부 플레이트(20)의 무게 중심에 위치할 수 있다.
수용홈(21a)은 하부 플레이트(20)의 상면에 형성된다. 복수의 수용홈들(21a)이, 도 2에 도시되듯이, 스핀들 수용홈(29)을 중심으로 방사상으로 배열될 수 있다. 수용홈들(21a)은 적어도 3개 이상일 수 있다. 수용홈들(21a)은 스페이서(40)를 수용할 수 있으며, 스페이서(40)를 이용하여 상부 플레이트(30)를 지지할 수 있다. 상부 플레이트(30)를 안전하게 유지하기 위해 수용홈들(21a)은 포켓들(27)의 외접원에 걸쳐 배치될 수 있다. 수용홈들(21a)의 중심은 포켓들(27)의 외접원 상에 또는 외접원 내측에 배치될 수도 있다. 그러나 본 발명이 수용홈들(21a)의 위치를 특정 위치에 한정하는 것은 아니다.
본 실시예에 따른 하부 플레이트(20)는 특히, 금속 유기화학 기상 증착 장비에서 웨이퍼를 지지하기 위해 사용될 수 있다. 하부 플레이트(20)는 동일 재료로 일체로 형성될 수 있는데, 예를 들어 그라파이트를 가공하여 형성할 수 있다. 또한, 그라파이트 몸체에 SiC 등이 코팅될 수 있다.
(상부 플레이트)
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 상부 플레이트를 설명하기 위한 개략적인 평면도이고, 도 8은 도 7의 절취선 C-C'를 따라 취해진 개략적인 단면도이며, 도 9는 도 8의 상부 플레이트 내 하나의 개구부 부분을 확대 도시한 평면도이고, 도 10은 도 9의 절취선 D-D'를 따라 취해진 개략적인 단면도이다. 한편, 도 11은 상부 플레이트의 개구부 내 돌출부를 설명하기 위한 개략적인 부분 평면도이다.
도 7 내지 도 11을 참조하면, 상부 플레이트(30)는 하부면(30l), 상부면(30u), 수용홈들(31a), 돌출부들(35), 및 개구부들(37)을 포함한다.
상부면(30u) 및 하부면(30l)은 대체로 평평한 면일 수 있다. 개구부들(37)은 하부면(30l) 및 상부면(30u)을 관통하며, 따라서 하부면(30l) 및 상부면(30u)으로 둘러싸인다. 상부 플레이트(30)는 복수의 개구부들(37)을 포함할 수 있다. 개구부들(37)은 하부 플레이트(20)의 포켓들(27)에 대응하여 형성된다. 개구부(37)의 내경은 포켓(27)의 내경과 대체로 동일하거나 그보다 작을 수 있다.
한편, 상부면(30u)은 하부 플레이트(20)의 상부면(20u)과 대체로 동일한 형상 및 크기를 가질 수 있으며, 따라서, 상부 플레이트(30)는 하부 플레이트(20)의 상부면(20u)을 모두 가릴 수 있다. 특히, 상부 플레이트(30)는 포켓들(27)로 둘러싸인 영역을 모두 가릴 수 있으며, 따라서, 하부 플레이트(20)의 상부면(20u) 상에 소스 가스들에 의해 불순물이 증착되는 것을 방지할 수 있다.
돌출부들(35)이 개구부(37) 내측으로 돌출된다. 돌출부들(35)은 각 개구부(37) 둘레를 따라 복수개가 배치될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 돌출부들(35)은 하부 플레이트(20)의 웨이퍼 안착부(25)에 대응하도록 배치될 수 있으며, 웨이퍼 안착부들(25)과 방사상의 동일 축 상에 배치될 수 있다.
돌출부들(35)은 상부 플레이트(30)의 일부 두께로 형성될 수 있으며, 하부면(30l)에 나란할 수 있다. 따라서, 도 10에 도시되듯이, 돌출부(35)와 상부면(30u) 사이에 단턱부가 형성될 수 있다. 돌출부들((35)은 웨이퍼(50)를 가릴 수 있으며, 따라서, 돌출부(35)에 의해 웨이퍼(50) 상에 에피층이 성장되는 것이 방해될 수 있다. 상부 플레이트(30)보다 상대적으로 얇은 두께의 돌출부(35)를 하부면(30l)측에 형성함으로써 돌출부(35)에 의해 에피층 성장이 방해되는 것을 완화할 수 있다.
돌출부(35)의 외형 크기는 대체로 하부 플레이트(20)의 웨이퍼 안착부(25)보다 클 수 있다. 예를 들어, 돌출부(35)의 폭 및 길이는 웨이퍼 안착부(25)의 폭 및 길이보다 클 수 있다. 예를 들어, 돌출부(35)의 최소 폭 및 길이는 각각 약 2mm일 수 있다.
수용홈(31a)은 상부 플레이트(30)의 하면에 형성된다. 복수의 수용홈들(31a)이, 도 7에 도시되듯이, 방사상으로 배열될 수 있다. 수용홈들(31a)은 하부 플레이트(20)의 수용홈들(21a)에 대응하여 배치된다.
스핀들을 이용하여 하부 플레이트(20)가 회전할 때, 상부 플레이트(30)도 함께 회전한다. 고속 회전시 상부 플레이트(30)가 하부 플레이트(20) 상에 안전하게 유지될 필요가 있다. 따라서, 수용홈(31a)의 깊이는 상부 플레이트(30)가 하부 플레이트(20)로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있는 크기로 형성된다. 특히, 수용홈(31a)의 깊이는 수용홈(21a)이 깊이보다 클 수 있다. 수용홈(31a)의 폭은 수용홈(21a)과 대체로 동일할 수 있다.
본 실시예에 따른 상부 플레이트(30)는 특히, 금속 유기화학 기상 증착 장비에서 하부 플레이트(20)의 상부면(20u)을 가려 상부면(20u) 상에 불순물이 증착되는 것을 방지한다. 나아가, 상부 플레이트(30)의 돌출부들(35)은 포켓(27) 내에 배치된 웨이퍼(50)에 중첩한다. 따라서, 에피층을 성장하는 동안 웨이퍼(50)의 보우잉에 의해 웨이퍼 가장자리가 포켓(27) 외부로 이탈될 경우, 돌출부들(35)이 웨이퍼(50)의 가장자리의 이탈을 제한한다. 그 결과, 웨이퍼 보우잉을 제한하여 웨이퍼(50) 내 발광 파장의 산포를 줄일 수 있다.
상부 플레이트(30)는 동일 재료로 일체로 형성될 수 있는데, 예를 들어 그라파이트를 가공하여 형성할 수 있다. 또한, 그라파이트 몸체에 SiC 등이 코팅될 수 있다. 특히, 상부 플레이트(30)는 하부 플레이트(20)와 동일 재료로 형성될 수 있다. 그러나 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
(스페이서)
스페이서(40)는 상부 플레이트(30)를 하부 플레이트(20)로부터 이격시킨다. 본 실시예에 있어서, 스페이서(40)는 도 1에 도시한 바와 같이 수용홈(21a)과 수용홈(31a)에 동시에 수용되는 결합 핀일 수 있다.
결합 핀(40)은 수용홈들(21a, 31a)의 폭보다 작은 폭을 가질 수 있으며, 따라서, 하부 플레이트(20) 및 상부 플레이트(30)의 수용홈들(21a, 31a)에 쉽게 수용될 수 있으며, 이들로부터 쉽게 탈착될 수 있다. 한편, 결합 핀(40)의 높이는 수용홈(21a)의 깊이와 수용홈(31a)의 깊이의 합보다 클 수 있다. 특히, 결합 핀(40)의 높이는 수용홈(21a)의 2배보다 클 수 있고, 수용홈(31a)의 2배보다 클 수 있다. 따라서, 결합 핀(40)에 의해 상부 플레이트(30)는 하부 플레이트(20)로부터 이격될 수 있다. 결합 핀(40)은 예를 들어 쿼츠 또는 SiC 등이 코팅된 그라파이트로 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 스페이서(40)의 예로 수용홈들(21a, 31a)에 동시에 수용되는 결합 핀을 예시하지만, 스페이서(40)는 결합 핀에 한정되는 것은 아니다. 상부 플레이트(30)를 하부 플레이트(20)로 이격시키는 다양한 수단이 스페이서(40)로 채택될 수 있다.
일 예로, 하부 플레이트(20)의 상부면에 상향으로 돌출된 돌출부들이 제공될 수 있으며, 이들 돌출부들이 상부 플레이트(30)의 수용홈들(31a)에 수용될 수 있다. 돌출부들의 높이와 수용홈들(31a)의 깊이를 조절함으로써 상부 플레이트(30)의 하부면(30l)을 하부 플레이트(20)의 상부면(20u)으로부터 이격시킬 수 있다. 다른 예로, 상부 플레이트(30)의 하부면에 하향으로 돌출된 돌출부들이 제공되고, 이들 돌출부들이 하부 플레이트(20)의 수용홈들(21a)에 수용될 수도 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라 웨이퍼가 장착된 웨이퍼 캐리어를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 12를 참조하면, 웨이퍼(50)는 하부 플레이트(20)의 포켓 내에 안착된다. 특히, 웨이퍼(50)는 웨이퍼 안착부(25) 상에 안착될 수 있다. 한편, 상부 플레이트(30)가 하부 플레이트(20) 상부에 배치된다. 상부 플레이트(30)는 앞서 설명한 스페이서(40)에 의해 하부 플레이트(20)로부터 갭(60g)만큼 이격될 수 있다. 갭(60g)은 예를 들어 약 1 내지 5mm 범위 내, 나아가, 2 내지 3mm 범위 내일 수 있다.
하부 플레이트(20)의 상부면은 상부 플레이트(30)에 의해 덮이며, 따라서, 하부 플레이트(20)의 상부면은 소스 가스에 노출되지 않는다.
상부 플레이트(30)는 웨이퍼(50)를 노출시키는 개구부(도 7의 37)를 갖는다. 개구부(37)를 통해 소스 가스들이 웨이퍼(50)의 상면에 도달할 수 있으며, 따라서, 웨이퍼(50) 상에 에피층이 성장될 수 있다.
상부 플레이트(30)의 돌출부들(35)은 웨이퍼(50)의 가장자리 근처에서 웨이퍼(50) 상부에 배치된다. 돌출부들(35)은 웨이퍼(50)와 중첩된다. 돌출부들(35)은 또한 웨이퍼 안착부들(25)에 대응하여 배치될 수 있다. 특히, 돌출부들(35)은 웨이퍼 안착부들(25)과 방사상의 동일 축 상에 위치하도록 배치될 수 있다. 또한, 도시한 바와 같이, 돌출부들(35)은 웨이퍼 안착부들(25)보다 내측으로 더 길게 돌출될 수 있다.
웨이퍼(50)에 에피층을 성장하는 동안, 웨이퍼(50)의 가장자리가 보우잉에 의해 상부 플레이트(30)쪽으로 휘어질 수 있다. 이때, 상부 플레이트(30)가 웨이퍼(50)의 가장자리를 가압하여 웨이퍼(50)의 보우잉을 제한할 수 있다. 이에 따라, 웨이퍼(50)의 가장자리를 따라 발광 파장이 짧아지는 것을 감소시켜 웨이퍼 내 발광 파장의 산포를 줄일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 하나의 런에 포함된 웨이퍼들을 성장하는 동안 소스 가스들에 의해 하부 플레이트(20)의 상부면 상에 불순물이 증착되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 하나의 하부 플레이트(20)를 이용하여 여러 런의 웨이퍼들을 연속적으로 성장시킬 수 있다. 이에 따라, 런투런 발광 파장의 산포를 줄일 수 있다. 한편, 불순물은 상부 플레이트(30) 상에 증착될 수 있으며, 상부 플레이트(30)는 매런마다 교체될 수 있다. 상부 플레이트(30)의 교체는 하부 플레이트(20)의 교체에 비해 웨이퍼의 성장 조건에 미치는 영향이 크지 않다. 따라서, 본 발명은 하부 플레이트(20)를 교체하는 종래 기술에 비해 런투런 발광 파장의 산포를 크게 줄일 수 있다.
이상에서, 본 발명의 다양한 실시예들에 대해 설명하였으나, 본 발명은 이들 실시예들에 한정되는 것은 아니다. 또한, 하나의 실시예에 대해서 설명한 사항이나 구성요소는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한, 다른 실시예에도 적용될 수 있다.

Claims (20)

  1. 화학 기상 증착 장치에서 웨이퍼를 지지하기 위한 웨이퍼 캐리어에 있어서,
    상부면으로 둘러싸인 복수의 포켓들을 포함하는 하부 플레이트; 및
    상기 포켓들에 대응하는 개구부들을 가지며, 상기 하부 플레이트의 상부면을 덮는 상부 플레이트를 포함하는 웨이퍼 캐리어.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 하부 플레이트는 하부면으로 둘러싸인 스핀들 수용홈을 더 포함하고,
    상기 포켓들은 상기 스핀들 수용홈을 중심으로 동심원 상에 배치된 웨이퍼 캐리어.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 상부 플레이트는 각각의 개구부 내로 돌출된 돌출부들을 갖고,
    상기 돌출부들의 적어도 일부는 상기 포켓 내에 배치된 웨이퍼 상부에 위치하는 웨이퍼 캐리어.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 돌출부들은 상기 개구부 내에 규칙적으로 배열된 웨이퍼 캐리어.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 하부 플레이트의 포켓은
    오목한 바닥면;
    상기 오목한 바닥면을 둘러싸는 림;
    상기 림에서 수직 방향으로 연장하는 측벽; 및
    상기 림에서 상향 돌출된 웨이퍼 안착부들을 포함하고,
    상기 돌출부들은 상기 웨이퍼 안착부들에 대응하여 배치된 웨이퍼 캐리어.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 돌출부들은 각각 상기 웨이퍼 안착부들을 가리는 크기를 갖는 웨이퍼 캐리어.
  7. 청구항 3에 있어서,
    상기 돌출부들은 상기 상부 플레이트의 일부 두께로 형성된 웨이퍼 캐리어.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 돌출부들은 상기 상부 플레이트의 하부면에 나란하게 돌출하는 웨이퍼 캐리어.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 상부 플레이트는 상기 하부 플레이트의 포켓을 제외하고 상기 상부 플레이트의 상부면 전체를 가리는 웨이퍼 캐리어.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 상부 플레이트를 상기 하부 플레이트에 결합하기 위한 결합 핀들을 더 포함하는 웨이퍼 캐리어.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 하부 및 상부 플레이트들은 각각 상기 결합 핀들을 수용하기 위한 수용 홈들을 갖고,
    상기 결합 핀들이 상기 하부 플레이트와 상부 플레이트 사이에서 상기 수용홈들 내에 수용되는 웨이퍼 캐리어.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 결합 핀들에 의해 상기 하부 플레이트와 상부 플레이트 사이에 갭이 형성되는 웨이퍼 캐리어.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 결합 핀들의 폭은 상기 수용홈들의 폭보다 작고,
    상기 결핍 핀들의 높이는 상기 하부 플레이트의 수용홈들의 깊이의 2배보다 크고 상기 상부 플레이트의 수용홈들의 깊이의 2배보다 큰 웨이퍼 캐리어.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 상부 플레이트의 수용홈들의 깊이가 상기 하부 플레이트의 수용홈들의 깊이보다 큰 웨이퍼 캐리어.
  15. 청구항 11에 있어서,
    상기 하부 및 상부 플레이트들은 각각 3개의 수용홈들을 갖고,
    상기 3개의 수용홈들은 동일 간격으로 방사상으로 배치된 웨이퍼 캐리어.
  16. 화학 기상 증착 장치에서 웨이퍼를 지지하기 위한 웨이퍼 캐리어에 있어서,
    하부 플레이트;
    상부 플레이트; 및
    상기 상부 플레이트를 상기 하부 플레이트로부터 이격되도록 배치하기 위한 스페이서를 포함하되,
    상기 하부 플레이트는 복수의 웨이퍼들을 안착시키기 위한 복수의 포켓들을 포함하고,
    상기 상부 플레이트는 상기 포켓들 내에 안착된 웨이퍼들을 노출시키기 위한 개구부들을 갖는 웨이퍼 캐리어.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 상부 플레이트는 각 개구부 내로 돌출된 돌출부들을 포함하고,
    상기 돌출부들은 상기 웨이퍼들과 중첩하는 웨이퍼 캐리어.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 돌출부들은 상기 개구부에서 방사상으로 배치된 웨이퍼 캐리어.
  19. 청구항 16에 있어서,
    상기 스페이서는 상기 하부 플레이트와 상기 상부 플레이트 사이에 배치된 웨이퍼 캐리어.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 상부 플레이트 및 하부 플레이트는 각각 상기 스페이서를 수용하는 수용홈을 갖는 웨이퍼 캐리어.
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