KR20220052239A - 반도체 기판 처리용 서셉터 - Google Patents

반도체 기판 처리용 서셉터 Download PDF

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KR20220052239A
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inner susceptor
thermocouple
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사켓 라띠
쉬바 케이.티. 라자벨루 무랄리다르
쉬야오 루안
알렉산드로스 데모스
씽 린
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에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이.
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Abstract

반도체 기판 처리를 위한 서셉터가 본원에 개시된다. 일부 구현예에서, 서셉터는 내부 서셉터 부분과 외부 서셉터 부분을 포함할 수 있다. 서셉터 부분은, 외부 서셉터 상의 탭과 내부 서셉터 부분 상의 오목부와 같은 상보적인 특징부를 통해, 자가 정렬될 수 있다. 내부 서셉터 부분은 여러 개의 접촉 패드를 포함할 수 있고, 이를 이용해 반도체 공정 처리 동안에 웨이퍼를 지지한다. 일부 구현예에서, 접촉 패드는 반구형이어서 웨이퍼와의 접촉 면적을 감소시킴으로써 배면 손상의 위험을 감소시킨다. 내부 서셉터 부분은, 열전대를 수용하기 위한 공동을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 공동의 직경은 열전대의 직경보다 더 커서 열전대가 공정 처리 동안에 공동의 벽과 접촉하지 않음으로써 매우 정확한 온도 측정을 제공하도록 한다.

Description

반도체 기판 처리를 위한 서셉터{SUSCEPTOR FOR SEMICONDUCTOR SUBSTRATE PROCESSING}
우선권 출원에 대한 상호 참조
본 출원과 함께 출원된 출원 자료서에서 외국 또는 국내 우선권 주장이 확인된 모든 출원은 37 CFR 1.57에 의거 본원에 참조로 포함된다. 본 출원은 "SUSCEPTOR FOR SEMICONDUCTOR SUBSTRATE PROCESSING"라는 명칭으로 2019년 10월 24일자로 출원된 미국 특허 가출원 번호 제62/925,705호의 우선권 이익을 주장하며, 전체가 본원에 참고로 포함된다.
기술분야
본 개시는 일반적으로 반도체 처리에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 공정 챔버 내에서 반도체 기판을 지지하기 위한 서셉터에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼와 같은 반도체 기판은 전형적으로 상승된 온도로의 노출을 포함하는 제어된 공정 조건 하에서 처리 챔버 내에서 처리된다. 일반적으로 "서셉터"로 지칭되는 베이스는 일반적으로 처리 챔버 내에서 공정 처리 동안에(예를 들어, 증착 동안에) 기판을 지지하기 위해 사용된다. 자동화된 처리를 용이하게 하기 위해, 기판을 서셉터 상에 배치하기 위해 로봇 아암을 사용할 수 있고, 이어서 처리 후에 반응기로부터 기판을 제거하기 위해 로봇 아암을 사용할 수 있다.
기판과 서셉터 사이의 물리적 상호 작용과 관련된, 다수의 품질 제어 문제점은 처리 중에 발생할 수 있고, 이들 품질 제어 문제점을 해결할 필요가 계속 있다.
반도체 기판을 지지하기 위한 서셉터의 다양한 실시예 및 관련 처리 시스템 및 방법이 개시된다.
일부 구현예에서, 기판을 처리하기 위한 장치는 기판을 수용하도록 구성된 처리 챔버, 및 처리 챔버 내에 배치되고 기판을 지지하도록 구성된 서셉터를 포함한다. 서셉터는 내부 서셉터 부분, 및 내부 서셉터 부분을 둘러싸는 외부 서셉터 부분을 포함한다. 내부 서셉터 부분은 복수의 오목부를 포함하고, 외부 서셉터 부분은 내부 서셉터 부분을 지지하도록 내부 서셉터 부분 아래로 연장된 복수의 로브를 포함한다. 각각의 로브는 일반적으로 삼각형 형상을 가지며 대응하는 오목부 안에서 정렬된다. 로브의 삼각형 형상의 정점은, 내부 서셉터 부분의 중심을 향해 돌출한다.
일부 다른 구현예에서, 기판을 지지하기 위한 서셉터가 제공된다. 서셉터는 내부 서셉터 부분(복수의 오목부를 포함함), 및 내부 서셉터 부분을 둘러싸는 외부 서셉터 부분을 포함한다. 외부 서셉터 부분은, 내부 서셉터 부분을 지지하도록 내부 서셉터 부분 아래로 연장된 복수의 로브를 포함한다. 각각의 로브는 일반적으로 삼각형 형상을 가지며, 대응하는 오목부 안에서 정렬하고, 로브의 삼각형 형상의 정점은 외부 서셉터 부분의 중심을 향해 돌출된다.
또 다른 일부 구현예에서, 기판을 처리하기 위한 장치가 제공된다. 장치는 기판을 수용하도록 구성된 처리 챔버, 및 처리 챔버 내에 배치되고 기판을 지지하도록 구성된 서셉터를 포함한다. 서셉터는 내부 서셉터 부분, 및 내부 서셉터 부분을 둘러싸는 외부 서셉터 부분을 포함한다. 내부 서셉터 부분은, 내부 서셉터 부분의 표면의 주변부를 따라 배치되고 이로부터 바깥쪽으로 연장된 복수의 접촉 패드를 포함하고, 상기 패드는 기판을 지지하고 공정 처리 동안에 기판이 표면과 접촉하는 것을 방지하도록 구성된다.
또 다른 구현예에서, 기판을 지지하기 위한 서셉터가 제공된다. 서셉터는 내부 서셉터 부분을 포함하고, 이는 내부 서셉터 부분의 표면의 주변부에 근접하게 배치되고 이로부터 바깥쪽으로 연장된 복수의 접촉 패드를 포함한다. 패드는 기판을 지지하고 기판이 공정 처리 동안에 표면과 접촉하는 것을 방지하도록 구성된다. 서셉터는, 내부 서셉터 부분을 둘러싸는 외부 서셉터 부분을 또한 포함한다.
또 다른 구현예에서, 기판을 처리하기 위한 장치가 제공된다. 장치는 기판을 수용하도록 구성된 처리 챔버, 상기 처리 챔버 내에 배치되고 상기 기판을 지지하도록 구성된 서셉터, 및 상기 기판의 온도를 측정하도록 구성된 열전대를 포함한다. 서셉터는 내부 서셉터 부분, 및 내부 서셉터 부분을 둘러싸는 외부 서셉터 부분을 포함한다. 내부 서셉터 부분은, 열전대를 수용하기 위해 부피를 정의한 공동을 포함하며, 상기 공동은 내부 서셉터 부분의 중간 부분의 밑면을 통해 형성된다. 공동의 폭은 열전대의 폭보다 크고, 열전대는 공기 갭에 의해 공동의 벽으로부터 분리된다.
또 다른 일부 구현예에서, 기판을 처리하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 처리 챔버 내의 서셉터 상에 기판을 제공하는 단계를 포함한다. 서셉터는 내부 서셉터 부분, 및 내부 서셉터 부분을 둘러싸는 외부 서셉터 부분을 포함한다. 내부 서셉터 부분은, 열전대를 수용하기 위해 부피를 정의한 공동을 포함하고, 상기 공동은 내부 서셉터 부분의 중간 부분의 밑면을 통해 형성된다. 상기 방법은 공동 내에 열전대를 제공하는 단계를 추가로 포함한다. 열전대는 공기 갭에 의해 공동의 벽으로부터 분리된다. 상기 방법은 처리 챔버 내의 서셉터 상에 기판을 처리하는 단계를 추가로 포함한다. 기판을 처리하는 단계는, 상기 기판 및 상기 서셉터를 가열하는 단계를 포함하고, 기판 처리 동안에 공기 갭은 유지된다.
구현예의 추가 예시가 아래에 열거되어 있다.
실시예 1. 기판을 처리하는 장치로서, 상기 장치는,
기판을 수용하도록 구성된 처리 챔버; 및
상기 처리 챔버 내에 배치되고 상기 기판을 지지하도록 구성된 서셉터를 포함하되,
상기 서셉터는 내부 서셉터 부분, 및 상기 내부 서셉터 부분을 둘러싸는 외부 서셉터 부분을 포함하고,
상기 내부 서셉터 부분은 복수의 오목부를 포함하고, 상기 외부 서셉터 부분은 상기 내부 서셉터 부분을 지지하도록 상기 내부 서셉터 부분 아래로 연장된 복수의 로브를 포함하고,
상기 로브 각각은 일반적으로 삼각형 형상을 갖고 상기 오목부 중 대응하는 하나 안에서 정렬하고, 상기 로브의 삼각형 형상의 정점이 상기 내부 서셉터 부분의 중심을 향해 돌출하는, 장치.
실시예 2. 실시예 1에 있어서, 상기 내부 서셉터 부분은 상기 기판보다 작고, 상기 외부 서셉터 부분은 상기 기판을 지나 연장되는, 장치.
실시예 3. 실시예 1에 있어서, 상기 내부 서셉터 부분은 제1 디스크와 제2 디스크가 서로 동심축으로 중첩되는 형상을 갖고, 상기 제1 디스크는 상기 제2 디스크의 직경보다 작은 직경을 갖는, 장치.
실시예 4. 실시예 1에 있어서, 상기 외부 서셉터 부분은 복수의 동심축 환형 상단 표면을 포함하고, 상기 환형 상단 표면 각각은 상이한 수직 평면 상에 배치되는, 장치.
실시예 5. 실시예 1에 있어서, 각각의 로브는 상기 로브의 밑면에 반경 방향의 홈을 갖는, 장치.
실시예 6. 실시예 1에 있어서, 상기 로브의 에지는 모따기가 되는, 장치.
실시예 7. 실시예 6에 있어서, 상기 로브의 에지는 60° 내지 80° 범위의 모따기 각도를 갖는, 장치.
실시예 8. 실시예 1에 있어서, 상기 내부 서셉터는 상기 기판의 공정 처리 동안에 상기 기판의 오목성에 대응하는 오목 형상을 갖고, 상기 오목 형상은 0.1 mm 내지 1 mm 범위의 깊이를 갖는, 장치.
실시예 9. 실시예 1에 있어서, 상기 내부 서셉터 부분은, 상기 내부 서셉터 부분의 주변부를 따라 복수의 접촉 패드를 포함하고, 상기 패드는 상기 내부 서셉터 부분의 표면으로부터 돌출하여 상기 기판을 지지하고 상기 기판이 표면과 접촉하는 것을 방지하는, 장치.
실시예 10. 실시예 9에 있어서, 상기 접촉 패드는 반구형 형상을 갖는, 장치.
실시예 11. 실시예 9에 있어서, 상기 패드의 높이는 약 0.15 mm 내지 1 mm의 범위인, 장치.
실시예 12. 기판을 지지하기 위한 서셉터로서, 상기 서셉터는,
복수의 오목부를 포함한 내부 서셉터 부분; 및
상기 내부 서셉터 부분을 둘러싸는 외부 서셉터 부분을 포함하되,
상기 외부 서셉터 부분은, 상기 내부 서셉터 부분을 지지하도록 상기 내부 서셉터 부분 아래로 연장된 복수의 로브를 포함하고,
상기 로브 각각은 일반적으로 삼각형 형상을 갖고 상기 오목부 중 대응하는 하나 안에서 정렬하고, 상기 로브의 삼각형 형상의 정점이 상기 외부 서셉터 부분의 중심을 향해 돌출하는, 장치.
실시예 13. 실시예 12에 있어서, 상기 내부 서셉터 부분은 상기 기판보다 작고, 상기 외부 서셉터 부분은 상기 기판을 지나 연장되는, 장치.
실시예 14. 실시예 12에 있어서, 상기 내부 서셉터 부분은 제1 디스크와 제2 디스크가 서로 동심축으로 중첩되는 형상을 갖고, 상기 제1 디스크는 상기 제2 디스크의 직경보다 작은 직경을 갖는, 장치.
실시예 15. 실시예 12에 있어서, 상기 외부 서셉터 부분은 복수의 동심축 환형 상단 표면을 포함하고, 상기 환형 상단 표면 각각은 상이한 수직 평면 상에 배치되는, 장치.
실시예 16. 실시예 12에 있어서, 상기 적어도 하나의 로브는 밑면에 홈을 갖고, 상기 홈은 상기 외부 서셉터 부분의 중심으로부터 반경 방향으로 대면하는 정점을 갖는 형상으로 대략 삼각형인, 장치.
실시예 17. 실시예 12에 있어서, 상기 로브의 에지는 모따기가 되는, 장치.
실시예 18. 실시예 17에 있어서, 상기 로브의 에지는 60° 내지 80° 범위의 모따기 각도를 갖는, 장치.
실시예 19. 실시예 12에 있어서, 상기 내부 서셉터는 상기 기판의 공정 처리 동안에 상기 기판의 오목성에 대응하는 오목 형상을 갖고, 상기 오목 형상은 0.1 mm 내지 1 mm 범위의 깊이를 갖는, 장치.
실시예 20. 실시예 12에 있어서, 상기 내부 서셉터 부분은, 상기 내부 서셉터 부분의 주변부를 따라 복수의 접촉 패드를 포함하고, 상기 패드는 상기 내부 서셉터 부분의 표면으로부터 돌출하여 상기 기판을 지지하고 상기 기판이 표면과 접촉하는 것을 방지하는, 장치.
실시예 21. 기판을 처리하는 장치로서, 상기 장치는,
기판을 수용하도록 구성된 처리 챔버; 및
상기 처리 챔버 내에 배치되고 상기 기판을 지지하도록 구성된 서셉터를 포함하되,
상기 서셉터는 내부 서셉터 부분, 및 상기 내부 서셉터 부분을 둘러싸는 외부 서셉터 부분을 포함하고,
상기 내부 서셉터 부분은, 상기 내부 서셉터 부분의 표면의 주변부를 따라 배치되고 이로부터 바깥쪽으로 연장된 복수의 접촉 패드를 포함하되, 상기 패드는 상기 기판을 지지하고, 상기 기판이 공정 처리 동안에 상기 표면과 접촉하는 것을 방지하는, 장치.
실시예 22. 실시예 21에 있어서, 상기 패드는 상기 내부 서셉터 부분과 일체식으로 형성되는, 장치.
실시예 23. 실시예 22에 있어서, 상기 패드는 반구형 형상을 갖는, 장치.
실시예 24. 실시예 22에 있어서, 상기 패드의 높이는 약 0.15 mm 내지 1 mm의 범위인, 장치.
실시예 25. 실시예 22에 있어서, 상기 패드의 직경은 약 0.75 내지 1.5 mm의 범위인, 장치.
실시예 26. 실시예 21에 있어서, 상기 내부 서셉터 부분은 상기 기판의 공정 처리 동안에 상기 기판의 오목성에 대응하는 오목 형상을 갖고, 상기 오목 형상은 0.1 mm 내지 1 mm 범위의 깊이를 갖는, 장치.
실시예 27. 실시예 21에 있어서, 상기 내부 서셉터 부분은 상기 내부 서셉터 부분의 중심에 근접하게 위치한 복수의 중심 접촉 패드를 포함하는, 장치.
실시예 28. 실시예 27에 있어서, 상기 중심 접촉 패드는 반구형 형상을 갖는, 장치.
실시예 29. 실시예 27에 있어서, 상기 중심 접촉 패드의 높이는 약 0.05 mm 내지 1 mm의 범위인, 장치.
실시예 30. 기판을 지지하기 위한 서셉터로서, 상기 서셉터는,
내부 서셉터 부분(상기 내부 서셉터 부분은,
상기 내부 서셉터 부분의 표면의 주변부에 근접하게 배치되고 이로부터 바깥쪽으로 연장된 복수의 접촉 패드를 포함하고,
상기 패드는 상기 기판을 지지하고 상기 기판이 공정 처리 동안에 상기 표면과 접촉하는 것을 방지하도록 구성됨); 및
상기 내부 서셉터 부분을 둘러싸는 외부 서셉터 부분을 포함하는, 서셉터.
실시예 31. 실시예 30에 있어서, 상기 패드는 상기 내부 서셉터 부분과 일체식으로 형성되는, 장치.
실시예 32. 실시예 31에 있어서, 상기 패드는 반구형 형상을 갖는, 장치.
실시예 33. 실시예 31에 있어서, 상기 패드의 높이는 약 0.15 mm 내지 1 mm의 범위인, 장치.
실시예 34. 실시예 31에 있어서, 상기 패드의 직경은 약 0.75 mm 내지 1.5 mm의 범위인, 장치.
실시예 35. 실시예 31에 있어서, 상기 내부 서셉터 부분은 상기 기판의 공정 처리 동안에 상기 기판의 오목성에 대응하는 오목 형상을 갖고, 상기 오목 형상은 0.23 mm 내지 0.47 mm 범위의 깊이를 갖는, 장치.
실시예 36. 실시예 30에 있어서, 상기 내부 서셉터 부분은 상기 내부 서셉터 부분의 중심에 근접하게 위치한 복수의 중심 접촉 패드를 포함하는, 장치.
실시예 37. 실시예 36에 있어서, 상기 중심 접촉 패드는 반구형 형상을 갖는, 장치.
실시예 38. 실시예 36에 있어서, 상기 중심 접촉 패드의 높이는 약 0.05 mm 내지 1 mm의 범위인, 장치.
실시예 39. 기판을 처리하는 장치로서, 상기 장치는,
기판을 수용하도록 구성된 처리 챔버;
상기 처리 챔버 내에 배치되고 상기 기판을 지지하도록 구성된 서셉터; 및
상기 서셉터의 온도를 측정하도록 구성된 열전대를 포함하되,
상기 서셉터는 내부 서셉터 부분, 및 상기 내부 서셉터 부분을 둘러싸는 외부 서셉터 부분을 포함하고,
상기 내부 서셉터 부분은, 상기 열전대를 수용하기 위해 부피를 정의한 공동을 포함하며, 상기 공동은 상기 내부 서셉터 부분의 중간 부분의 밑면을 통해 형성되고,
상기 공동의 폭은 상기 열전대의 폭보다 크고, 상기 열전대는 공기 갭에 의해 상기 공동의 벽으로부터 분리되는, 장치.
실시예 40. 실시예 39에 있어서, 상기 열전대 팁은 상기 공동의 상부 말단과 접촉하는, 장치.
실시예 41. 실시예 39에 있어서, 상기 열전대 위의 내부 서셉터 부분의 두께는 약 1 mm 이상인, 장치.
실시예 42. 실시예 39에 있어서, 상기 공동의 깊이는 약 2.3 mm 내지 7.7 mm의 범위인, 장치.
실시예 43. 실시예 39에 있어서, 상기 공동의 벽은 실린더를 정의하는, 장치.
실시예 44. 실시예 39에 있어서, 상기 공동의 상부 말단은 평평한, 장치.
실시예 45. 실시예 39에 있어서, 상기 공동 내부의 열전대 팁은 반구형인, 장치.
실시예 46. 기판을 처리하는 방법으로서, 상기 방법은,
상기 기판을 처리 챔버 내의 서셉터 상에 제공하는 단계(상기 서셉터는 내부 서셉터 부분, 및 상기 내부 서셉터 부분을 둘러싸는 외부 서셉터 부분을 포함하고, 상기 내부 서셉터 부분은 열전대를 수용하기 위해 부피를 정의하는 공동을 포함하고, 상기 공동은 상기 내부 서셉터 부분의 중간 부분의 밑면을 통해 형성됨);
공기 갭에 의해 상기 공동의 벽으로부터 분리된 열전대를 상기 공동 내에 제공하는 단계; 및
상기 처리 챔버 내의 서셉터 상에 상기 기판을 처리하는 단계를 포함하되,
상기 기판을 처리하는 단계는, 상기 기판 및 상기 서셉터를 가열하는 단계를 포함하고, 기판 처리 동안에 상기 공기 갭은 유지되는, 방법.
실시예 47. 실시예 46에 있어서, 상기 열전대 팁은 상기 기판을 처리하는 동안 상기 공동의 상부 말단과 접촉하는, 방법.
실시예 48. 실시예 46에 있어서, 상기 열전대를 형성하는 재료는 상기 서셉터를 형성하는 재료보다 더 높은 열 팽창 계수를 갖는, 방법.
실시예 49. 실시예 46에 있어서, 상기 열전대 위의 내부 서셉터 부분의 두께는 약 1 mm 이상인, 방법.
실시예 50. 실시예 46에 있어서, 상기 공동의 깊이는 약 2.3 mm 내지 7.7 mm의 범위인, 방법.
실시예 51. 실시예 46에 있어서, 상기 공동의 벽은 실린더를 정의하는, 방법.
실시예 52. 실시예 46에 있어서, 상기 공동의 상부 말단은 평평한, 방법.
실시예 53. 실시예 46에 있어서, 상기 열전대의 팁은 반구형인, 방법.
도 1a는, 일부 구현예에 따른 내부 서셉터 부분 및 외부 서셉터 부분을 포함한 서셉터의 하향 사시도이다.
도 1b는, 일부 구현예에 따른 내부 서셉터 부분의 접촉 패드의 예이다.
도 2는, 일부 구현예에 따른 내부 서셉터 부분의 하향 사시도이다.
도 3은 내부 서셉터 부분과 외부 서셉터 부분을 포함한 서셉터의 하향 사시도로, 해당 깊이 플롯은 일부 구현예에 따라 서셉터 오목성을 나타낸다.
도 4a는, 일부 구현예에 따른 외부 서셉터 부분의 사시도이다.
도 4b는 일부 구현예에 따른 외부 서셉터 부분의 측단면도이다.
도 4c는, 일부 구현예에 따른 외부 서셉터 부분의 밑면의 사시도이다.
도 5는 일부 구현예에 따른 외부 서셉터의 로브에 대한 두 개의 예시적인 형상 간의 비교이다.
도 6은, 일부 구현예에 따른 내부 서셉터 부분의 밑면의 사시도이다.
도 7의 a 및 도 7의 b는 일부 구현예에 따른 내부 서셉터 부분의 측단면도이다.
도 8은 일부 구현예에 따른 반도체 처리 시스템의 측단면도를 개략적으로 나타낸다.
도 9는, 일부 구현예에 따른 내부 서셉터 부분 및 외부 서셉터 부분을 포함한 서셉터의 하향 사시 분해도이다.
전술한 바와 같이, 다수의 품질 제어 문제점은 처리 중에 발생할 수 있고, 수많은 이들 문제점은 기판과 서셉터 사이의 물리적 상호 작용과 관련될 수 있다. 서셉터 상에 지지된 기판을 처리하는 경우에 발생할 수 있는 한 가지 문제점은 배면 손상, 즉 서셉터를 대면하는 기판의 측면에 대한 손상이다. 일부 경우에, 배면 손상은, 기판 상의 특징부의 리소그래피 및 후속적인 패터닝을 방해하는 광학적 결함을 바람직하지 않게 야기할 수 있다.
배면 손상은 기판과 하부 서셉터의 차등 팽창 및/또는 뒤틀림에 의해 야기될 수 있음을 이해할 것이다. 서셉터는, 전형적으로 반도체 기판을 형성하는 재료와 상이한 재료로 제조된다. 상이한 재료는 상이한 열팽창 계수를 가질 수 있다. 따라서 기판과 서셉터를 가열하는 경우, 이들은 상이한 비율로 팽창할 수 있으며, 이는 상이한 재료가 서로 접촉하는 경우의 마모를 야기한다. 서셉터는 전형적으로 기판보다 단단한 재료로 형성되기 때문에, 전형적으로 서셉터와의 접촉에 의해 긁히거나 손상되는 것은 기판이다.
유리하게는, 본원에 설명된 일부 구현예는 기판과 서셉터 사이에 포인트 접촉을 제공하고, 낮은 수준의 배면 손상을 갖는 고품질 공정 결과를 제공할 수 있다. 예를 들어, 서셉터는 복수의 패드를 가질 수 있고, 이는 기판의 주변부를 따라 개별 지점에서 위에 놓인 기판과 접촉한다. 예를 들어, 6 내지 12개를 포함한 3 내지 12개의 패드는 서셉터의 상단 표면 상에 동일하게 이격되어 제공될 수 있다. 바람직하게는, 기판이 가열 중에 불균일하게 뒤틀릴 시 서셉터의 다른 부분과 기판의 접촉을 방지하도록 보호하는 6개 이상의 패드를 제공한다. 패드는 서셉터와 기판 사이의 접촉을 제한할 수 있고, 이에 따라 배면 손상의 정도를 제한할 수 있다. 또한, 일부 구현예에서, 복수의 패드(1 내지 6개, 또는 3 내지 6개 패드)가 서셉터의 중심 영역에 제공되어 그 영역에서 서셉터-기판 접촉을 더욱 제한할 수 있다. 일부 구현예에서, 중심 영역 내의 접촉 패드는, 서셉터의 밑면 상에 열전대를 수용하기 위해 공동과 대략적으로 바로 대향할 수 있다.
또한 전술한 바와 같이, 반도체 처리는 바람직하게는 엄격하게 제어된 조건 하에서 일어난다. 이들 조건 중 하나는 온도이다. 서셉터는 기판에 걸쳐 온도 균일성에 영향을 미칠 수 있음을 이해할 것이다. 많은 공정 결과가 온도의 함수로서 변하기 때문에(예를 들어, 증착된 재료의 양은 기판에 걸쳐 국부적인 온도 변화에 의존해서 달라질 수 있기 때문에), 기판에 걸친 온도 불균일성은 기판에 걸친 공정 결과의 균일성에 영향을 미칠 수 있다.
일부 구현예에서, 다중 부분 서셉터는, 자동화된 기판 취급을 용이하게 하기 위해 이용될 수 있다. 서셉터는 기판보다 작은 내부 부분, 및 기판을 넘어 연장된 외부 부분을 가질 수 있다. 공정 처리 중에, 내부 및 외부 부분 둘 모두는 기판을 지지할 수 있다. 기판 취급을 허용하기 위해, 내부 부분은 외부 부분 위로 상승할 수 있고, 다른 부분은 기판보다 작기 때문에, 기판의 주변 부분이 노출되어, 로봇 아암이 기판을 접촉하고 취급할 수 있도록 한다.
외부 서셉터 부분은 복수의 로브를 가질 수 있고, 이는 내부 서셉터 부분과 일체식이 되고 이를 지지하도록 내부 서셉터 부분 아래로 연장된다. 바람직하지 않게, 로브의 추가 재료는 위에 놓인 기판에서 온도 불균일성을 야기할 수 있다. 또한, 많은 로브는 내부 부분의 바닥 상의 공동 내에 끼워 맞춤될 수 있고, 내부 부분과 외부 부분 사이의 정밀한 정렬을 요구하여 내부 부분을 안착시킬 수 있다. 일부 구현예에서, 로브는 서셉터의 내부를 향해 뾰족한 정점을 향해 연장되는 만곡 측면에 의해 정의되는, 일반적으로 삼각형 형상을 갖는다. 일반적으로, 삼각형 형상은 내부 부분의 바닥 상의 오목부 내의 로브의 자가 정렬을 용이하게 하며, 이는 유리하게 위에 놓인 기판 아래에서 눈에 띄게 연장되지 않는 낮은 질량의 지지부를 제공한다. 예를 들어, 삼각형 형상은 직사각형 형상의 로브에 비해, 기판 아래로 연장된 재료의 양을 유리하게 감소시킨다. 일부 구현예에서, 로브는 내부 부분의 바닥 상의 유사한 형상의 오목부와 상호 체결하거나 그 내부에 끼워맞춤된다. 따라서, 로브 및 오목부는 서로 유사하고 서로 끼워맞춤되는 상보적인 형상을 갖는다고 말할 수 있다. 오목부는, 오목부의 내측이 점진적으로 더 좁은, 비교적 큰 오목부 개구를 제공하는 각진 측벽을 가질 수 있다. 일부 구현예에서, 로브의 밑면은 이들 로브의 질량을 더욱 감소시키기 위해 디봇(divot) 또는 절개부를 가질 수 있고, 이에 따라 이들 로브가 온도에 미치는 영향을 더욱 감소시킬 수 있다.
이상적인 공정 결과로부터의 또 다른 편차 제공원은, 부정확한 열전대 판독치로 인해 처리 온도를 설정하는 데 있어서 부정확성 때문일 수 있음을 이해할 것이다. 일부 구현예에서, 서셉터는 개구를 포함할 수 있고, 이는 서셉터의 표면 온도(예, 서셉터의 상부 표면의 온도, 상기 상부 표면은 서셉터 상에 기판을 보유할 시 위에 놓인 기판과 직접 대면함)를 측정하기 위해 열전대를 수용한다. 바람직하게는, 개구는 개구부의 측벽과 열전대의 측벽 사이에 공기 갭을 유지하도록 크기가 정해져 있어서, 갭은 공정 처리 동안에 유지되고 서셉터에 비해 열전대에서의 더 높은 열 팽창 계수를 설명한다. 일부 구현예에서, 서셉터의 상부 표면에 가장 가까운 열전대의 상부만이 서셉터의 몸체와 접촉한다. 일부 다른 구현예에서, 공기 갭은 열전대의 측면과 개구와 개구의 상부 사이에 유지된다. 당업자는, 공기 갭이 불활성 가스를 포함한 가스를 함유할 수 있고 공정 조건 하에서 부분 진공으로 있을 수 있음을 이해할 것이다. 바람직하게는, 상기 부피는, 열전대와 서셉터 사이에 전도성 열 전달을 야기할 수 있는 고체 물질이 결여되어 있다.
이제 도면을 참조할 것이며, 여기서 유사 번호는 전체적으로 유사한 부분을 지칭한다. 도면은 반드시 축척대로 도시되지 않음을 이해할 것이다.
본원에서 언급된 바와 같이, 기판 취급을 용이하게 하기 위해, 서셉터는 다수의 분리 가능한 섹션, 예를 들어 내부 서셉터 부분 및 외부 서셉터 부분을 포함할 수 있는 두 개의 섹션을 포함하는 어셈블리의 형태를 취할 수 있다. 본원에 개시된 다중 부분 서셉터는 다양한 반도체 처리 시스템에 사용될 수 있으며, 그 예는 도 8에 나타나 있음을 이해할 것이다.
도 8은 일부 구현예에 따른 반도체 처리 시스템의 측단면도를 개략적으로 나타낸다. 나타낸 바와 같이, 처리 시스템은, 내부 서셉터 부분(152)과 외부 서셉터 부분(154) 모두를 갖는 서셉터(150)를 포함할 수 있다. 내부 서셉터 부분(152)과 외부 서셉터 부분(154)은, 반도체 기판(210)을 함께 지지하도록 공정 처리 중에 함께 끼워맞춤될 수 있다.
도 8은 처리 챔버(50)를 상세히 더 나타낸다. 이러한 단면도로부터, 외부 서셉터 부분(154)은 둘러싸고 내부 서셉터 부분(152)에 대한 수직 지지부를 모두 제공할 수 있음을 알 수 있다. 이러한 수직 지지부는 본원에서 추가로 논의되는 바와 같이, 로브로도 지칭되는 상보적인 돌출 플랜지(156)로 구성될 수 있다. 외부 서셉터 부분(154)은 내부 서셉터 부분(152)의 밑면 상의 상보적인 오목부에 끼워맞춤될 수 있는 지지 로브(156)를 제공하도록, 그의 하부 내부 마진을 따라 반경 방향 안쪽으로 돌출될 수 있다. 서셉터 유닛이 그의 최저 위치에 있을 경우, 외부 서셉터 부분(154)은 복수의 지지부(160) 상에 놓일 수 있다. 구동 샤프트(130)는 챔버의 바닥 내의 개구(132)를 통해 처리 챔버로 진입할 수 있고, 챔버의 벽은 구동 샤프트(130)를 둘러싸는 슬리브(134)와 연속적이다. 구동 샤프트(130)의 상부 말단은 처리 챔버 내의 서셉터 유닛 아래에 위치된 지지 스파이더(120)와 관절을 이룰 수 있다. 스파이더(120)는 중심 허브(124)로부터 바깥쪽으로 방사하는 복수의 지지 요소, 또는 아암(122)을 가질 수 있다. 아암(122)의 원위 말단은 지지 포스트 또는 핀(128)에서 종결될 수 있고, 이는 내부 또는 외부 서셉터 부분의 하부 표면에서 오목부 시트(126, 127) 내에 각각 끼워맞춤될 수 있다(이 예시에서, 스파이더는 내부 부분(152)과 체결하도록 나타냄). 스파이더 아암(122)과 오목부 시트(126) 사이의 관절은, 서셉터(150)의 회전 운동에 영향을 미치고 열 팽창 동안 스파이더와 서셉터의 동심도를 유지하기 위한, 양의 결합 수단을 제공할 수 있다.
서셉터(150)는 챔버의 바닥 벽(20) 상에 놓인 다리(141)를 갖는 지지 링(140)으로부터 위쪽으로 연장되는 페그(161) 상에 지지된 온도 보상 링(159)에 의해 둘러싸일 수 있다. 열전대(129)는 링(159)을 통해 삽입되어 그 영역에서 링 및 서셉터의 온도를 감지할 수 있다. 열전대(129)는 내부 서셉터 부분의 중심 부근에서, 내부 서셉터 부분(152)의 바닥 표면 상의 공동(125)을 통해 서셉터 내에 삽입될 수 있다. 열전대(129)는, 예를 들어 도 7의 a 및 도 7의 b에 도시된 바와 같이, 열전대(129)의 적어도 측면이 서셉터(150)와 접촉하지 않도록 공기 갭에 의해 둘러싸일 수 있다.
도 8은 로봇 아암(190)을 또한 나타내고, 엔드 이펙터(200)는 로봇 아암의 원위 말단 상에 배치되고 웨이퍼(210)를 운반한다. 로봇 아암은 액세스 포트(좌측에 위치함)로부터 처리 챔버로 진입할 수 있다. 엔드 이펙터(200)는, 내부 서셉터 부분(152)을 수용하기에 충분히 큰 개방 면적을 아암 사이에 남기면서, 지지 아암(202) 상의 웨이퍼를 크래들링하는 포크형 말단을 가질 수 있다. 결과적으로, 내부 서셉터 부분은 엔드 이펙터의 개방 아암(202) 사이에서 수직으로 이동할 수 있고, 이에 따라 미처리된 웨이퍼를 픽업(로딩)하고, 역순서는 처리된 기판(210)을 언로딩하기 위해 수행될 수 있다. 아암(190)은 후속하여 후퇴될 수 있고, 처리 중에 내부 서셉터 부분(152) 상에 놓인 기판(210)은 가열되고 가스는 처리 챔버(50) 내로 흐른다. 일부 구현예에서, 공정 처리 동안에 심지어 상승된 공정 온도에서, 공동(125)은 열전대(129)의 측면이 서셉터(150)와 접촉하지 않도록 충분히 넓다. 즉, 공정 처리 동안에 열전대(129)의 측면과 서셉터(150) 사이에 공기 갭이 유지된다. 본원에서 추가로 논의되는 바와 같이, 이러한 배열은 정확한 온도 측정을 제공하기 위한 이점을 가질 수 있고, 결과적으로 고품질의 공정 결과를 가질 수 있다.
이제 도 9를 참조하면, 일부 구현예에 따른 내부 서셉터 부분(102) 및 외부 서셉터 부분(104)을 포함한 서셉터의 사시 분해도가 나타나 있다. 도 9는, 내부 및 외부 부분을 갖는 서셉터가 기판 로딩 및 언로딩을 위해 분리될 수 있는 방법을 나타낸다. 내부 서셉터 부분(102)은 그 내부 부분(102) 상에 보유될 기판보다 작은 면적을 갖음을 이해할 것이다. 내부 서셉터 부분(102)은 기판 로딩 및 언로딩 동안 외부 서셉터(104)로부터 상승할 수 있다. 예를 들어, 기판은, 내부 서셉터 부분(102)을 지나 연장되는 기판의 부분과 접촉하는 로봇 아암(미도시)을 사용하여, 내부 부분(102) 상에 로딩될 수 있다. 따라서, 로봇 아암은 기판을 내부 서셉터 부분(102) 상으로 하강시킨 다음 후퇴할 수 있다. 그 다음, 내부 서셉터 부분(102)은 외부 서셉터 부분(104) 상으로 하강될 수 있다. 내부 서셉터 부분(102)의 상승 및 하강은, 예를 들어 외부 서셉터 부분(104)을 이동시키지 않고 내부 서셉터 부분(102)과 접촉하고 내부 서셉터 부분을 상하로 이동하는 리프트 핀을 사용하여, 달성될 수 있다. 기판 언로딩 동안에 유지된 반도체 기판에 대한 접근을 제공하기 위해, 내부 서셉터 부분(102)은 상승될 수 있고, 로봇 아암은 기판과 접촉하여 기판을 들어 올리기 위해 기판 아래로 연장될 수 있다.
도 1a는, 내부 서셉터 부분(102) 및 외부 서셉터 부분(104)을 포함한 서셉터(100)의 하향 사시도를 나타낸다. 상기 내부 서셉터 부분(102)은 외부 서셉터 부분(104)에 의해 둘러싸일 수 있다. 서셉터(100)는 도 8의 서셉터(150) 및 도 9의 서셉터에 대응할 수 있고, 내부 서셉터 부분(102) 및 외부 서셉터 부분(104)은 내부 서셉터 부분(152) 및 외부 서셉터 부분(154)에 각각 대응할 수 있음을 이해할 것이다(도 8). 일부 구현예에서, 서셉터(100)는, 그래파이트를 원하는 형상으로 가공하고 실리콘 카바이드(SiC) 코팅을 적용함으로써 형성된다. 서셉터(100)는 상이한 형상으로 형성될 수 있지만, 바람직하게는 지지될 기판의 형상과 일치한다. 예를 들어, 반도체 웨이퍼와 같은 원형 반도체 기판의 경우, 서셉터(100)는 원형일 수 있고, 내부 서셉터 부분(102) 및 외부 서셉터 부분(104) 모두는 원형일 수 있다(예를 들어, 내부 서셉터 부분(102)은 일반적으로 원형 플레이트 형상일 수 있고, 외부 서셉터 부분(104)은 내부 서셉터 부분(102)을 둘러싸는 평평한 링 형상일 수 있음).
외부 서셉터 부분(104)은 레지(105a)를 포함할 수 있고, 이는 외부 서셉터 부분(104)의 외부 에지를 향해 위쪽으로 기울기를 갖거나 경사지는 베젤을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 베젤은, 서셉터(100) 상에 기판을 보유할 시 기판의 주변부 주위로 연장되도록 위치한다. 일부 구현예에서, 기판이 내부 서셉터 부분(102)에 의해 지지되는 경우, 레지(105a)는 레지(105a)의 위쪽 경사로 인해 기판과 접촉할 수 있다. 일부 구현예에서, 레지(105a)와 기판 사이의 접촉은 기판이 이동하는 것을 방지할 수 있으며, 이는 기판 배면 손상을 감소시키는 것을 도울 수 있다.
내부 서셉터 부분(102)은 내부 서셉터 부분(102)의 주변부를 따라 복수의 접촉 패드 또는 범프(106)를 포함할 수 있다. 접촉 패드(106)는 내부 서셉터 부분(102)의 상단 표면 상에 있을 수 있다. 내부 서셉터 부분(102)이 기판을 유지하는 경우, 복수의 접촉 패드(106)는 기판과 접촉할 것이다. 유리하게는, 복수의 접촉 패드(106)는 기판에 대한 지지를 제공하는 한편, 전체적으로는 기판의 작은 표면적만을 접촉하여, 웨이퍼 처리 및 취급 중에 발생할 수 있는 배면 손상의 사례를 감소시킬 수 있다.
일부 구현예에서, 복수의 접촉 패드(106)는 내부 서셉터 부분(102)의 주변부 주위에서 동일한 거리만큼 분리된다. 일부 구현예에서, 접촉 패드(106)는 내부 서셉터 부분(102)의 에지에 바로 근접하여 배치된다. 복수의 접촉 패드(106)는 일부 구현예에서 총 3개 이상, 3개 내지 12개의 접촉 패드, 또는 6개 내지 12개의 접촉 패드이다. 평면을 정의하고 기판을 지지하기 위해 세 개의 접촉 패드만이 필요할 수 있지만, 여섯 개의 접촉 패드는 가열 및 공정 처리 동안에(예를 들어, 에피택셜 실리콘 증착 동안에) 불균일한 기판 뒤틀림을 유리하게 해결하는 것으로 밝혀졌다. 이러한 뒤틀림에도 불구하고, 여섯 개의 접촉 패드는 뒤틀린 부분과의 충분한 접촉을 제공하여 기판과 내부 서셉터 부분(102)의 주 표면 사이의 접촉을 방지하는 것으로 여겨진다.
계속해서 도 1a를 참조하면, 일부 구현예에서, 복수의 접촉 패드(106)는 내부 서셉터 부분(102)과 일체로 형성될 수 있으며, 이는 접촉 패드에 양호한 열 안정성 및 무결성을 제공한다. 예를 들어, 접촉 패드(106)는 내부 서셉터 부분(102) 상에 형성하도록 기계 가공될 수 있다. 일부 다른 구현예에서, 접촉 패드(106)는 별도로 형성되어 내부 서셉터 부분(102)의 본체에 부착될 수 있다. 접촉 패드(106)가 다양한 형상을 가질 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 접촉 패드(106)는 도 1b에 설명된 반구형 형상일 수 있고, 이는 기판과 접촉하는 비교적 작은 표면적을 제공할 수 있다. 일부 다른 구현예에서, 복수의 접촉 패드(106)는 실린더 형상일 수 있다. 접촉 패드(106)의 직경은, 일부 구현예에서 약 1 mm를 포함하여, 약 0.5 mm 내지 3 mm, 0.5 mm 내지 2 mm, 0.75 mm 내지 1.50 mm의 범위일 수 있다. 접촉 패드(106)는 하향식 도면에서 볼 수 있는 바와 같이 대칭 단면 형상(예, 일반적으로 원형, 또는 육각형, 직각형 등과 같은 다변형)을 가질 수 있다. 접촉 패드(106)의 형상은, 위에 놓인 기판과 적은 양의 접촉 면적을 갖는 양호한 기판 안정성을 제공하도록 구성될 수 있다. 일부 구현예에서, 복수의 접촉 패드(106)는 연마될 수 있고 이는 기판과 보다 균일한 접촉 표면을 제공할 수 있는 반면, 내부 서셉터 부분의 다른 부분은 연마되지 않을 수 있다. 연마는 위에 놓인 기판과 접촉할 것으로 예상되는 접촉 패드(106)의 적어도 상부 표면에 대해 0.4 마이크로미터 Ra 미만, 0.3 마이크로미터 Ra 미만, 또는 0.2 마이크로미터 Ra 미만의 거칠기를 제공할 수 있다. 일부 다른 구현예에서, 복수의 접촉 패드(106)는 연마되지 않을 수 있다.
바람직하게는, 접촉 패드의 높이는, 기판이 내부 서셉터 부분(102) 상으로 하강되는 기판 로딩 중에 바람직하지 않은 측방향 기판 이동을 야기하는 가스 쿠션을 방지하기에, 충분히 높은 속도로 공기가 내부 서셉터 부분(102)과 기판 사이에서 빠져나갈 수 있게 하기에 충분하다. 일부 구현예에서, 반경 방향 홈은 내부 서셉터 부분(102)의 표면에 제공되어, 기판 로딩 동안에 내부 서셉터 부분(102)으로부터 멀리 가스가 빠져나가는 것을 돕는 벤트를 형성할 수 있다. 또한, 접촉 패드(106)의 높이는, 기판 및 내부 서셉터 부분(102)을 충분히 이격시켜 공정 처리 동안에 기판 뒤틀림을 책임지도록 선택될 수 있다. 일부 구현예에서, 접촉 패드의 높이는 약 0.10 mm 내지 1 mm, 약 0.10 mm 내지 0.5 mm, 또는 약 0.15 mm 내지 0.2 mm의 범위일 수 있다. 일부 구현예에서, 상기 높이는 약 0.18 mm이다. 일부 구현예에서, 홈이 존재하지 않으며, 내부 서셉터 부분(102)의 상단 표면은 접촉 패드(106)를 제외하고는 평평하다.
도 2는 추가적인 복수의 중심 접촉 패드(108)를 갖는 내부 서셉터 부분(102)의 하향 사시도를 나타낸다. 중심 접촉 패드(108)는, 내부 서셉터 부분(102)의 기판 대면 상부 표면 상의 내부 영역에서 접촉 패드(106)의 안쪽으로 위치한다. 예를 들어, 중심 접촉 패드(108)는 내부 서셉터 부분(102)의 중심에 근접하여 위치할 수 있고, 내부 서셉터 부분(102)의 중심점을 둘러쌀 수 있다. 이들 중심 접촉 패드(108)는 내부 서셉터 부분(102)으로 하여금 위에 놓인 기판의 중심 영역과 접촉시키고 지지시키고, 기판이 공정 처리 중에 변형되면(예를 들어, 공정 처리 중에 기판의 중심 영역이 처지는 경우) 상부 주 서셉터 표면과의 접촉을 방지시킨다. 복수의 중심 접촉 패드(108)는 일부 구현예에서 총 1 내지 6개, 또는 3 내지 6개의 접촉 패드일 수 있다. 일부 구현예에서, 내부 서셉터 부분(102)은 세 개의 전체 중심 접촉 패드(108)를 포함할 수 있다.
상기 언급한 조성물, 및/또는 접촉 패드(106)에 대한 형상이 중심 접촉 패드(108)에 적용됨을 이해할 것이다. 예를 들어, 중심 접촉 패드(108)는 내부 서셉터 부분(102)의 본체와 일체로 형성된 반구형 형상의 마운드일 수 있다. 일부 구현예에서, 중심 접촉 패드(108)는 실린더 형상일 수 있다. 중앙 접촉 패드(108)는 하향식 도면에서 알 수 있는 바와 같이 대칭 단면을 가질 수 있다. 일부 구현예에서, 중심 접촉 패드(108)의 높이는 접촉 패드(106)의 높이보다 작을 수 있으며, 이는 공정 처리 동안에 기판의 휨 또는 변형을 해결하는 것을 도울 수 있다. 예를 들어, 중심 접촉 패드(100) 중 개별 패드의 높이는 일부 구현예에서 약 0.05 mm 내지 1 mm, 약 0.05 mm 내지 0.5 mm, 또는 약 0.05 mm 내지 0.2 mm의 범위일 수 있다. 일부 구현예에서, 상기 높이는 약 0.1 mm일 수 있다. 일부 구현예에서, 접촉 패드(106) 및 중심 접촉 패드(108)는 유사한 형상 및 높이를 가질 수 있다. 일부 다른 구현예에서, 접촉 패드(106) 및 중심 접촉 패드(18)는 유사한 형상 및 높이를 가질 수 있다.
도 3을 이제 참조하면, 내부 서셉터 부분(102) 및 외부 서셉터 부분(104)을 포함한 서셉터(100)의 하향 사시도를 나타낸다. 또한, 내부 서셉터 부분(102)에 대한 대응하는 깊이 플롯(110)의 예가 나타나 있다. 가열하는 동안, 기판의 차등 열팽창을 포함하는 다양한 메커니즘으로 인해 기판이 변형되거나 휘어질 수 있음이 관찰되었다. 예를 들어, 기판은, 가장 안쪽 부분이 가장 큰 깊이에 있도록 휠 수 있고, 기판은, 기판의 에지까지의 거리가 감소함에 따라 깊이를 점진적으로 감소시키고, 따라서 기판은 오목한 형상을 형성할 수 있다. 일부 구현예에서, 웨이퍼 휨에 대응하는 오목성을 서셉터(100)에 제공하면 배면 손상을 감소시킬 수 있다. 기판으로 하여금 오목성을 갖게 하는 이러한 변형을 보상하기 위해, 서셉터 조립체(100)는 실질적으로 일치하는 오목성을 또한 포함할 수 있다.
계속해서 도 3을 참조하면, 깊이 플롯(110)은 서셉터(100)의 오목성의 예를 나타낸다. 중심 영역은 가장 큰 깊이에 있고, 다른 다양한 패턴은 내부에서 외부로, 주변부를 따라 가장 얕은 깊이까지 점진적으로 깊이를 감소시켜 나타낸다. 용이한 예시를 위해, 깊이 플롯(110)은 (단면에서 단면으로) 딱딱한 깊이 변화로 보이는 것의 깊이를 도시하지만, 깊이는 실제로 점진적으로 변화한다.
일부 구현예에서, 깊이 플롯(110)에 도시된 바와 같이 서셉터(100)의 중심에서의 최대 깊이는 약 0.1 mm 내지 1 mm, 약 0.15 mm 내지 0.8 mm, 또는 약 0.23 mm 내지 0.47 mm의 범위일 수 있다. 일부 구현예에서, 서셉터의 중심에서의 깊이는 약 0.35 mm일 수 있다.
일부 다른 구현예에서, 깊이 플롯(110)에 도시된 바와 같이 서셉터(100)의 중심에서의 최대 깊이는 약 0.4 mm 내지 1 mm의 범위일 수 있다. 일부 구현예에서, 서셉터의 중심에서의 깊이는 약 0.48 mm일 수 있다. 또한, 서셉터(100)의 구형 반경은 일부 구현예에서 19000 mm 내지 25000 mm, 또는 21901.28 mm일 수 있다. 본원에 기술된 총 서셉터 깊이를 달성하기 위해, 내부 서셉터 부분(102)은 약 0.1 mm 내지 0.4 mm 범위의 깊이를 가질 수 있고, 외부 서셉터 부분(104)은 일부 구현예에서 약 0.4 mm 내지 1 mm 범위의 깊이를 가질 수 있다. 일부 구현예에서, 내부 서셉터 부분(102)의 중심에서의 깊이는 약 0.38 mm일 수 있고, 외부 서셉터 부분(104)의 중심에서의 깊이는 약 0.48 mm일 수 있다.
이제 도 4a를 참조하면, 외부 서셉터 부분(104)의 사시도가 나타나 있다. 일부 구현예에서, 외부 서셉터 부분(104)은 약 330 mm 내지 370 mm, 약 340 mm 내지 360 mm, 또는 약 351.53 mm 내지 352.05 mm 범위의 직경을 가질 수 있다. 일부 구현예에서, 외부 서셉터 부분의 직경은 약 351.79 mm일 수 있다. 외부 서셉터 부분(104)의 직경은 공정 처리되는 반도체의 크기에 따라 달라질 수 있다. 외부 서셉터 부분(104)은 바람직하게는 내부 서셉터 부분(102)을 지지하기 때문에, 외부 서셉터 부분(104) 직경은 웨이퍼 직경으로부터 유도될 수 있다. 일부 구현예에서, 외부 서셉터 부분(104)은 약 4 mm 내지 8 mm, 약 5 mm 내지 7 mm, 또는 약 6.09 mm 내지 6.61 mm 범위의 두께를 가질 수 있다. 일부 구현예에서, 외부 서셉터 부분의 두께는 약 6.35 mm일 수 있다. 직경에서와 같이, 외부 서셉터 부분(104)의 두께는 반도체 및 내부 서셉터 부분(102)의 두께에 의해 영향을 받을 수 있다. 외부 서셉터 부분이 (후술하는 바와 같이, 상이한 높이의 표면을 포함하는) 표면 층으로 만들어지기 때문에, 각 층의 두께는 층에 의해 지지되는 내부 서셉터 부분(102)의 두께에 의존할 수 있다. 결과적으로, 내부 서셉터 부분(102)의 두께는 웨이퍼의 두께에 의존할 수 있다. 일부 구현예에서, (후술하는 바와 같이) 가장 낮은 상단 표면(104c)의 내부 에지에 의해 정의되는 외부 서셉터 부분(104)의 중심에 있는 구멍은 약 200 mm 내지 250 mm, 약 210 mm 내지 240 mm, 또는 약 225.34 mm 내지 225.4 mm 범위의 직경을 가질 수 있다. 일부 구현예에서, 상단 표면(104b)의 내경은 약 225.37 mm일 수 있다. 외부 서셉터 부분(104)의 내경은 공정 처리되는 반도체의 크기에 따라 달라질 수 있다. 외부 서셉터 부분(104) 환형부의 내부 에지는 내부 서셉터 부분(102)을 지지할 수 있고, 따라서 내부 서셉터 부분(102)을 수용하기 위해 크기가 조절될 수 있다. 내부 서셉터 부분(102)은 웨이퍼를 수용하도록 크기가 조절될 수 있다.
계속해서 도 4a를 참조하면, 외부 서셉터 부분(104)은 상이한 높이에서 복수의 상단 표면(104a, 104b, 104c)을 가질 수 있으며, 각각의 상단 표면은 도 4a에 나타낸 바와 같이 상이한 평면(상이한 수직 레벨)에 배치된다. 상단 표면(104a, 104b, 104c)은 도넛 또는 링 형상을 가질 수 있다. 상단 표면(104a, 104b, 104c)은, 상단 표면(104a, 104b, 104c)이 하향 뷰로 고려하면 서로 동심축이 되도록 공유 중심축을 따라 정렬될 수 있다. 상단 표면(104a, 104b, 104c)은, 외부 서셉터 부분과 내부 서셉터 부분이 상호 체결됨으로써 서로에 대해 (예를 들어, 도 9와 관련하여 설명된 바와 같이) 구성 요소를 제자리에 유지하도록, 내부 서셉터 부분(102)의 디스크와 정렬할 수 있다. 외부 서셉터 부분(104)은 레지(105a, 105b)를 포함할 수 있다. 레지(105a)는 상단 표면(104a, 104b)을 연결하고, 레지(105b)는 상단 표면(104b, 104c)을 연결한다. 레지(105a, 105b)는 상단 표면(104a, 104b, 104c)에 대해 기울어질 수 있다(예, 레지(105a, 105b)는 상단 표면(104b, 104c)을 향해 각각 아래쪽으로 각이 질 수 있음). 전술한 바와 같이, 외부 서셉터 부분(104)은 내부 서셉터 부분(102)을 지지하며, 이는 결국 공정 처리 동안에 기판을 지지한다. 내부 서셉터 부분(102)을 제 자리에 단단히 유지하기 위해, 외부 서셉터 부분(104)은 복수의 로브 또는 탭(402)을 포함할 수 있고, 이는 내부 서셉터 부분(102)과 접촉하고 이를 지지한다(도 1a). 일부 구현예에서, 가장 낮은 상단 표면(104c)은 탭(402)을 가질 수 있다. 일부 다른 구현예에서, 다른 상단 표면(104a, 104b)은 탭(402)을 가질 수 있다. 일부 구현예에서, 탭(402)의 수는 3개의 탭일 수 있다. 그러나, 탭의 수는, 내부 서셉터 부분(102)을 여전히 단단히 유지하면서 제조의 용이성을 위해 선택될 수 있다. 바람직하게는, 외부 서셉터 부분은 3개 이상의 탭(402)을 포함한다. 일부 구현예에서, 탭(402)은 약 5 mm 내지 약 9 mm, 약 6 mm 내지 8 mm, 약 6.87 mm 내지 7.13 mm 범위의 길이를 가질 수 있다. 일부 구현예에서, 탭의 길이는 약 7 mm일 수 있다.
탭(402)이 최저 상단 표면(104c)과 동일한 평면 상에 위치하는 구현예에서, 최저 상단 표면(104c)은 내부 서셉터 부분이 그 위에 놓일 수 있는 내부 슬롯을 형성할 수 있다. 최저 상단 표면(104c)과 다음 표면(104b) 사이의 거리는 내부 슬롯 깊이일 수 있다. 일부 구현예에서, 내부 슬롯은 약 200 mm 내지 약 300 mm, 약 230 mm 내지 270 mm, 약 244.16 mm 내지 244.32 mm 범위의 직경을 가질 수 있다. 일부 구현예에서, 내부 슬롯의 직경은 약 244.24 mm일 수 있다. 내부 슬롯은 약 2 mm 내지 약 3 mm, 약 2 mm 내지 2.5 mm, 약 2.26 mm 내지 2.36 mm 범위의 직경을 가질 수 있다. 일부 구현예에서, 내부 슬롯의 깊이는 약 2.31 mm일 수 있다.
도 4b는, 일부 구현예에 따른 외부 서셉터 부분의 측단면도이다. 렛지(105a, 105b)는 서셉터의 수평 축(예를 들어, 서셉터가 안착하는 수평 평면)에 대해 약 2.9°~3.1°, 또는 약 2.95°~3.05° 범위의 각도로 위쪽으로 경사질 수 있다. 일부 구현예에서, 상기 각도는 약 3°일 수 있다. 레지는 전체적으로 연마될 수 있거나 베벨에서만 연마될 수 있다. 일부 구현예에서, 레지는 약 0.4 μm 이하, 약 0.3 μm 이하, 또는 약 0.2 μm 이하의 평균 조도 프로파일 Ra를 가질 수 있다.
도 4c는, 일부 구현예에 따른 외부 서셉터 부분의 밑면의 사시도이다. 이제 도 4c를 참조하면, 홈(402a)이 각 탭(402)의 밑면 상에 형성된다. 홈(402a)은, 일반적으로 삼각형인 형상의 정점에서 반경 방향으로 형성될 수 있다. 홈(402a)은 반경 방향 축을 가로지르는 평면을 따라 취한 단면에서 보았을 때 V 형상의 단면 형상을 가질 수 있다. 홈(402a)은 탭(402)의 열적 질량을 감소시킬 수 있으며, 이는, 예를 들어 탭(402)에 의해 흡수된 열의 양을 감소시킴으로써, 내부 서셉터 부분(102)에 걸친 온도에 대한 탭(402)의 영향을 감소시킬 수 있다. 따라서, 내부 서셉터 부분(102)은, 기판 처리 중에 내부 서셉터 부분(102)이 탭(402)과 접촉하는 경우에, 그 표면에 걸쳐 보다 균일한 온도를 유지할 수 있다. 결과적으로, 전체 기판에 걸쳐 보다 균일한 온도가 유지될 수 있으며, 이는 기판 온도 불균일성 및 이와 관련된 공정 처리 불균일성을 감소시킬 수 있다. 홈(402a)은 서셉터 지지 핀 또는 다른 지지 구조를 수용하기 위해 형상이 정해지고 크기가 정해질 수 있음을 이해할 것이다. 탭(402)의 형상은 온도 불균일성의 양 및 또한 외부 서셉터 부분(104)과 내부 서셉터 부분(102)의 정렬의 용이성을 추가로 결정할 수 있음을 발견하였다. 이제 도 5를 참조하면, 탭(402)에 대한 2개의 예시적인 형상 간의 비교가 나타나 있다. 제1 탭 형상(504)은 일반적으로 직사각형인 반면에, 제2 탭 형상(502)은 일반적으로 삼각형이다. 일부 구현예에서, 제2 탭 형상(502)은, 그 형상의 측면의 주 확장부가 연장될 경우에 이들이 공통점에서 수렴하도록 각을 이룬다는 점에서 일반적으로 삼각형인 것으로 이해될 수 있다. 대조적으로, 일반적으로 직사각형인 제1 탭 형상(504)의 측면의 주 확장부는 평행하고 수렴 없이 무한대 쪽으로 연장될 수 있다.
계속해서 도 5를 참조하면, 제2 탭 형상(502)은, 제1 탭 형상(504)과 비교할 경우, 감소된 주변부 길이 및 감소된 접촉 면적을 갖는다. 제2 탭 형상(502)의 면적은 제1 탭 형상(504)의 면적의 절반 이하일 수 있다. 일부 구현예에서, 제2 탭 형상(502)의 면적은 제1 탭 형상(504)의 면적의 약 24%이다. 또한, 제2 탭 형상(502)의 주변부 길이는 또한 제1 탭 형상(504)의 면적의 절반 이하일 수 있다. 일부 구현예에서, 제2 탭 형상(502)의 주변부의 길이는 제1 탭 형상(504)의 원주의 약 43%이다. 복수의 탭은 내부 서셉터 부분(102)과 외부 서셉터 부분(104) 사이의 접촉 지점이며, 따라서 더 작은 표면적을 갖는 탭은 더 작은 접촉 표면적을 제공할 것이며, 이는 기판에 걸친 면적 및/또는 온도 불균일성을 감소시킬 수 있다.
제2 탭 형상(502)의 실질적으로 삼각형인 탭 디자인은, 내부 서셉터 부분(102)을 외부 서셉터 부분(104)과 정렬시킬 경우, 특히 제1 탭 형상(504)의 실질적으로 직사각형 형상과 비교할 경우, 자기 중심화 작용을 제공할 수 있다. 일부 구현예에서, 제1 탭 형상(504)과 제2 탭 형상(502)의 에지는 자기 중심화를 더욱 용이하게 하도록 모따기될 수 있다. 예를 들어, 탭(502 및 504)이 수평으로 평평하게 배향된 상태에서, 탭의 에지의 벽은, 탭의 하부 부분이 탭의 상부 부분보다 큰 면적을 차지하도록 일정 각도로 경사지는 것으로 이해할 수 있다. 일부 구현예에서, 에지 모따기(외부 서셉터 부분(104)이 평평하게 놓이는 수평 평면에서 에지에 의해 형성된 각도)는 약 60° 내지 80°, 약 62° 내지 78°, 약 64° 내지 76°, 약 65° 내지 75°, 약 66° 내지 74°, 약 67° 내지 73°, 약 68° 내지 72°, 또는 약 69° 내지 71°의 범위일 수 있다. 일부 구현예에서, 에지 모따기는 약 70°일 수 있다.
도 6은 내부 서셉터 부분(102)의 밑면의 사시도를 나타낸다. 일부 구현예에서, 내부 서셉터 부분(102)이 일부인 서셉터(150) 상에서 공정 처리될 기판의 크기에 따라, 일부 구현예에서 내부 서셉터 부분(102)은 약 245 mm 내지 265 mm, 약 250 mm 내지 260 mm, 또는 약 257.46 mm 내지 257.62 mm 범위의 직경을 가질 수 있다. 일부 구현예에서, 내부 서셉터 부분(102)의 직경은 약 257.54 mm일 수 있다. 일부 구현예에서, 내부 서셉터 부분(102)은 약 4.5 mm 내지 약 6.5 mm, 약 5 mm 내지 6 mm, 약 5.47 mm 내지 5.73 mm 범위의 두께를 가질 수 있다. 일부 구현예에서, 내부 서셉터 부분(102)의 두께는 약 5.6 mm일 수 있다.
일부 구현예에서, 내부 서셉터 부분(102)은, 각각 상이한 직경을 갖는 제1 디스크(102a)와 제2 디스크(102b)가 밑면으로부터 보았을 때 서로 동심축으로 중첩되는 형상을 가질 수 있다. 나타낸 바와 같이, 제2 디스크(102b)는 제2 디스크(102a)에 걸쳐 그리고 그 너머로 완전 연장될 수 있다. 내부 서셉터 부분(102) 및 외부 서셉터 부분(104)이 단일 유닛을 형성하도록 통합되는 경우, 제1 디스크(102a)는 외부 서셉터 부분의 상단 표면(104c)의 개구에 끼워맞춤될 수 있고, 제2 디스크(102b)는 외부 서셉터의 상단 표면(104b)의 개구에 끼워맞춤될 수 있다. 외부 서셉터의 상단 표면(104c)은 제2 디스크(102b)의 주변부를 지지할 수 있다. 제1 디스크(102a)는 약 200 mm 내지 약 250 mm, 약 210 mm 내지 240 mm, 약 220 mm 내지 230 mm, 또는 일부 구현예에서 약 225.12mm 내지 225.28 mm 범위의 직경을 가질 수 있다. 일부 구현예에서, 제1 디스크(102a)의 직경은 약 225.20 mm일 수 있다. 제2 디스크(102b)는 약 220 mm 내지 약 270 mm, 약 230 mm 내지 260 mm, 약 240 mm 내지 250 mm, 또는 일부 구현예에서 약 244.11mm 내지 244.37 mm 범위의 직경을 가질 수 있다. 일부 구현예에서, 제2 디스크(102b)의 직경은 약 244.24 mm일 수 있다.
제1 디스크(102a)는 디스크의 내부 주변부 주위에 오목한 시트(126)를 가질 수 있다. 오목부 시트(126)는 원형 압입부의 형태를 취할 수 있고, 도 8과 관련하여 설명된 바와 같이, 지지 스파이더(120)의 대응하는 로봇 아암을 수용할 수 있다. 제1 디스크(102a)는 하나 이상, 세 개 이상, 또는 여섯 개 이상의 오목부 시트(126)를 가질 수 있다. 일부 구현예에서, 제1 디스크(102a)는, 내부 서셉터 부분(102)이 지지 스파이더(120) 상에 놓일 수 있는 오목부 시트(126)를 세 개 가질 수 있다. 제1 디스크(102a)는, 열전대(606)를 수용하기 위해 내부 서셉터 부분(102)의 중심 근처에 공동(125, 604)을 또한 가질 수 있다(도 7의 a 및 도 7의 b).
내부 서셉터 부분(102)의 밑면은 오목부(404)를 포함한다. 예를 들어, 디스크(102a)는 오목부(404)를 가질 수 있다. 이들 오목부(404)는, 도 4a에 나타낸 외부 서셉터 부분(104)의 탭(402)에 대향하고 대응한다. 오목부(404)의 형상, 수 및 위치는 바람직하게 탭(402)의 형상, 수 및 위치에 대응한다. 내부 서셉터 부분(102)이 외부 서셉터 부분(104) 상으로 하강될 때, 오목부(404) 및 탭(402)은 정렬되고 짝을 이루며, 탭(402)은 오목부(404) 내에 끼워맞춤된다. 대응하는 오목부(404) 및 탭(402)을 가짐으로써, 내부 서셉터 부분(102)은 외부 서셉터 부분(104)에 대해 고정된 위치에 유지되며, 이는, 기판이 내부 서셉터 부분(102) 상에 존재하는 경우에 내부 및 외부 서셉터 부분(102, 104)의 상대적인 이동에 의해 유지된 기판이 손상되는 것을 방지한다.
바람직하게는, 오목부(404)의 에지는 모따기 된다. 일부 구현예에서, 에지는 모따기가 되어 이들이 비교적 큰 오목부 개구를 제공하도록 하고, 이는 높이가 증가할수록 점차 작아진다.
이제 도 7의 a 및 도 7의 b를 참조하면, 내부 서셉터 부분(102)의 측단면도가 나타나 있다. 내부 서셉터 부분(102)의 중간 부분(602)의 확대도를 제공하였다. 중간부(602)는 내부 서셉터 부분(102) 내에 공동(604)을 포함할 수 있으며, 그 안에 열전대(606)가 수용될 수 있다. 열전대(606)는 내부 서셉터 부분(102)의 온도를 측정하고 있음을 이해할 것이다. 열전대(606)와 내부 서셉터 부분(102) 사이의 밀착 접촉이 가장 정확한 온도 측정을 제공할 것으로 예상되었지만, 열전대(606)와 내부 서셉터 부분(102) 사이의 접촉을 제한하는 것이 온도 측정의 정확도를 개선할 수 있음을 발견하였다. 이론에 의해 제한되지 않는다면, 열전대(606)는 히트 싱크로서 작용할 수 있고, 내부 서셉터 부분(102)의 온도를 측정하면서 내부 서셉터 부분(102)으로부터 부주의하게 열을 전달할 수 있는 것으로 여겨진다. 열전대(606)가 내부 서셉터 부분(102)의 중간 부분(602)의 벽과 접촉하지 않도록 열전대(606)를 위치시키는 것은, 내부 서셉터 부분(102)의 내부로부터 전달되는 열의 양을 감소시킴으로써, 보다 정확한 온도 판독을 제공하는 것으로 밝혀졌다. 일부 구현예에서, 공동(604)은 열전대(606)의 팁보다 크다. 예를 들어, 공동(604)은 열전대(606)의 폭보다 더 넓을 수 있다. 공동(604)은 도 8과 관련하여 설명된 공동(125)과 유사할 수 있음을 이해할 것이다.
또한, 내부 서셉터 부분(102) 및 열전대(606) 둘 모두는 가열될 때 열적으로 팽창하고, 따라서 공동(604)의 직경은, 내부 서셉터 부분(102)의 측벽이 열전대(606)와 접촉하지 않도록 열 팽창을 고려하도록 조절될 수 있음을 이해할 것이다. 열전대 및 서셉터에 전형적으로 사용되는 재료는 상이한 열 팽창 계수를 가지며, 열전대는 전형적으로 서셉터보다 많이 팽창하는 것으로 밝혀졌다. 일부 구현예에서, 공동(604)의 단면적은 바람직하게는 열전대(606)의 대응하는 단면적보다 커서, 반도체 처리에 사용되는 상승 온도에서(예, 200 내지 1300°C, 200 내지 1000°C, 또는 250 내지 500°C의 온도에서) 공동(604) 내의 열전대(606) 사이에 갭이 유지되도록 한다. 일부 구현예에서, 열전대(606)와 공동(604)의 벽 사이의 갭은 일부 구현예에서 진공 하에 있을 수 있는 가스(예, 불활성 가스)를 함유하는 공기 갭으로서 유지될 수 있다. 일부 다른 구현예에서, 갭은 낮은 열 전도성을 갖는 적절한 재료로 충진될 수 있다. 열전대(606)는 일반적으로 공동(604) 내로 삽입된 말단 상의 돔형 팁을 갖는 형상의 원통형일 수 있다. 공동(604)은, 내부 서셉터 부분(102) 내에 평평한 말단을 갖는 일반적으로 원통형일 수 있다. 도 7의 a에 나타낸 바와 같이, 일부 구현예에서, 공기 갭은 열전대(606)의 팁의 측면 및 상단 주위로 연장될 수 있어서, 열전대(606)는 내부 서셉터 부분(102)과 전혀 접촉하지 않도록 한다. 보다 바람직하게 그리고 도 7의 b에 나타낸 바와 같이, 열전대(606)의 상부 부분은 내부 서셉터 부분(102)과 접촉해서 유지된 기판과 매우 근접하게 서셉터의 상부 표면 부근에서 서셉터 온도의 측정을 제공하면서, 내부 서셉터 부분(102)과 열전대(606) 사이에 낮은 수준의 접촉 및 열 전도만을 제공할 수 있다. 바람직하게는, 열전대(606) 위의 내부 서셉터 부분(102)의 두께는 열전대를 직접적인 적외선 광(예, 공정 처리 챔버를 가열하기 위해 사용되는 가열 램프로부터의 적외선 광)으로부터 보호하기에 충분하다. 일부 구현예에서, 열전대(606) 위의 내부 서셉터 부분(102)의 두께는 약 1 mm 이상, 약 1.2 mm 이상, 또는 약 1.3 mm 이상이고, 일부 구현예에서는 약 1.3 mm를 포함하고 상한치 1.5 mm를 포함한다. 내부 서셉터 부분(102)의 총 두께는 약 3 mm 내지 약 8 mm, 약 4 mm 내지 7 mm, 또는 일부 구현예에서 약 5 mm 내지 6 mm 범위의 두께를 가질 수 있다. 공동(604)의 깊이는 약 2.3 mm 내지 7.7 mm, 약 4.3 mm 내지 6.7 mm, 또는 일부 구현예에서 약 4.22 mm 내지 4.38 mm의 범위에 있을 수 있다. 일부 구현예에서, 내부 서셉터 부분(102)의 총 두께는 약 5.6 mm일 수 있고, 공동(604)은 약 4.3 mm 깊이일 수 있고, 열전대(606) 위의 내부 서셉터 부분(102)의 두께는 약 1.3 mm이다.
내부 서셉터 부분(102)에 대한 열전대(606) 상부의 위치는 열전대 온도 판독의 정확도에 영향을 미칠 수 있음을 이해할 것이다. 일부 구현예에서, 열전대(606)는 공동(604)의 상단 부분과 직접 접촉할 수 있어서, 열전대(606)는 열전대(606)와 서셉터 사이의 낮은 열 전도 수준을 유지하면서 특정 접촉 지점에서 서셉터의 온도를 측정할 수 있고, 이에 따라 열전대(606)에 의해 야기될 수 있는 기판 전체에 걸친 온도 불균일성을 감소시킬 수 있다. 일부 다른 구현예에서, 열전대(606)는 열전대가 서셉터와 전혀 접촉하지 않도록 공기 갭에 의해 둘러싸일 수 있다. 이러한 구현예에서, 열전대(606)는 서셉터로부터 소정의 거리 내에 위치할 수 있어서 열전대(606)가 서셉터의 중심에 대한 정확한 온도를 계속 얻을 수 있다. 완전-주변 공기 갭을 갖는 구현예에서, 열전대(606)와 공동(604)의 상단 사이의 공기 갭 대(vs) 열전대의 측면과 공동의 벽 사이의 공기 갭의 비율은, 약 1:1 이하, 약 1:2 이하, 약 1:4 이하, 또는 약 1:8 이하일 수 있다. 공동(604)의 크기는, 열전대(606)와 적어도 공동(604)의 측면 사이의 직접 접촉을 여전히 방지하면서, 정확한 열 판독을 유지하기에 충분히 작을 수 있음을 또한 이해할 것이다. 일부 구현예에서, 공동의 직경은 4 mm 내지 5 mm를 포함하여 3 mm 내지 8 mm의 범위일 수 있다. 일부 구현예에서, 공동의 직경은 약 4.32 mm일 수 있다.
일부 구현예에서, 외부 서셉터 부분(104)의 표면은 그리드를 포함할 수 있고, 이는 홈에 의해 분리된 서셉터 재료의 평탄부 또는 섬부에 의해 형성될 수 있다. 일부 다른 구현예에서, 외부 서셉터 부분(104)의 표면은 매끄러울 수 있고 그리드를 생략할 수 있다. 바람직하게는, 외부 서셉터 부분(104)의 표면은 예리한 그리드 홈 에지와의 접촉으로 인한 기판 손상의 위험을 감소시키기 위해 매끄럽다.
본 발명이 소정의 구현예의 관점에서 설명되었지만, 본원에 기재된 모든 특징 및 이점을 제공하지 않는 구현예를 포함하여 당업자에게 명백한 다른 구현예도 또한 본 발명의 범주 내에 있다. 당업자가 이해할 수 있는 바와 같이, 본원에 설명되고 예시된 각각의 개별 변형은 본 개시의 범주 또는 사상으로부터 벗어나지 않으면 다른 여러 구현예 중 어느 하나의 특징으로부터 쉽게 분리되거나 조합될 수 있는 이산적 구성 요소 및 특징을 갖는다. 예를 들어, 일부 구현예에서, 서셉터는 본원에 개시된 모든 다양한 특징(전술된 레지, 패드, 오목성, 로브 및 열전대 배열 포함)을 가질 수 있다. 일부 구현예에서, 서셉터는 전술한 모든 특징 중 단지 하나 이하(예를 들어, 전술한 레지, 패드, 오목성, 로브, 및 열전대 배열 중 단지 하나 이하)를 포함할 수 있다. 이러한 모든 변형은 본 개시와 연관된 청구범위의 범주 내에 있는 것으로 의도된다.

Claims (53)

  1. 기판을 처리하는 장치로서, 상기 장치는,
    기판을 수용하도록 구성된 처리 챔버; 및
    상기 처리 챔버 내에 배치되고 상기 기판을 지지하도록 구성된 서셉터를 포함하되,
    상기 서셉터는 내부 서셉터 부분, 및 상기 내부 서셉터 부분을 둘러싸는 외부 서셉터 부분을 포함하고,
    상기 내부 서셉터 부분은 복수의 오목부를 포함하고, 상기 외부 서셉터 부분은 상기 내부 서셉터 부분을 지지하도록 상기 내부 서셉터 부분 아래로 연장된 복수의 로브를 포함하고,
    상기 로브 각각은 일반적으로 삼각형 형상을 갖고 상기 오목부 중 대응하는 하나 안에서 정렬하고, 상기 로브의 삼각형 형상의 정점이 상기 내부 서셉터 부분의 중심을 향해 돌출하는, 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 내부 서셉터 부분은 상기 기판보다 작고, 상기 외부 서셉터 부분은 상기 기판을 지나 연장되는, 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 내부 서셉터 부분은 제1 디스크와 제2 디스크가 서로 동심축으로 중첩되는 형상을 갖고, 상기 제1 디스크는 상기 제2 디스크의 직경보다 작은 직경을 갖는, 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 외부 서셉터 부분은 복수의 동심축 환형 상단 표면을 포함하고, 상기 환형 상단 표면 각각은 상이한 수직 평면 상에 배치되는, 장치.
  5. 제1항에 있어서, 각각의 로브는 상기 로브의 밑면에 반경 방향의 홈을 갖는, 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 로브의 에지는 모따기가 되는, 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 로브의 에지는 60° 내지 80° 범위의 모따기 각도를 갖는, 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 내부 서셉터는 상기 기판의 공정 처리 동안에 상기 기판의 오목성에 대응하는 오목 형상을 갖고, 상기 오목 형상은 0.15 mm 내지 0.8 mm 범위의 깊이를 갖는, 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 내부 서셉터 부분은, 상기 내부 서셉터 부분의 주변부를 따라 복수의 접촉 패드를 포함하고, 상기 패드는 상기 내부 서셉터 부분의 표면으로부터 돌출하여 상기 기판을 지지하고 상기 기판이 표면과 접촉하는 것을 방지하는, 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 접촉 패드는 반구형 형상을 갖는, 장치.
  11. 제9항에 있어서, 상기 패드의 높이는 약 0.10 mm 내지 0.5 mm의 범위인, 장치.
  12. 기판을 지지하기 위한 서셉터로서, 상기 서셉터는,
    복수의 오목부를 포함한 내부 서셉터 부분; 및
    상기 내부 서셉터 부분을 둘러싸는 외부 서셉터 부분을 포함하되,
    상기 외부 서셉터 부분은, 상기 내부 서셉터 부분을 지지하도록 상기 내부 서셉터 부분 아래로 연장된 복수의 로브를 포함하고,
    상기 로브 각각은 일반적으로 삼각형 형상을 갖고 상기 오목부 중 대응하는 하나 안에서 정렬하고, 상기 로브의 삼각형 형상의 정점이 상기 외부 서셉터 부분의 중심을 향해 돌출하는, 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 내부 서셉터 부분은 상기 기판보다 작고, 상기 외부 서셉터 부분은 상기 기판을 지나 연장되는, 장치.
  14. 제12항에 있어서, 상기 내부 서셉터 부분은 제1 디스크와 제2 디스크가 서로 동심축으로 중첩되는 형상을 갖고, 상기 제1 디스크는 상기 제2 디스크의 직경보다 작은 직경을 갖는, 장치.
  15. 제12항에 있어서, 상기 외부 서셉터 부분은 복수의 동심축 환형 상단 표면을 포함하고, 상기 환형 상단 표면 각각은 상이한 수직 평면 상에 배치되는, 장치.
  16. 제12항에 있어서, 상기 적어도 하나의 로브는 밑면에 홈을 갖고, 상기 홈은 상기 외부 서셉터 부분의 중심으로부터 반경 방향으로 대면하는 정점을 갖는 형상으로 대략 삼각형인, 장치.
  17. 제12항에 있어서, 상기 로브의 에지는 모따기가 되는, 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 로브의 에지는 60° 내지 80° 범위의 모따기 각도를 갖는, 장치.
  19. 제12항에 있어서, 상기 내부 서셉터는 상기 기판의 공정 처리 동안에 상기 기판의 오목성에 대응하는 오목 형상을 갖고, 상기 오목 형상은 0.15 mm 내지 0.8 mm 범위의 깊이를 갖는, 장치.
  20. 제12항에 있어서, 상기 내부 서셉터 부분은, 상기 내부 서셉터 부분의 주변부를 따라 복수의 접촉 패드를 포함하고, 상기 패드는 상기 내부 서셉터 부분의 표면으로부터 돌출하여 상기 기판을 지지하고 상기 기판이 표면과 접촉하는 것을 방지하는, 장치.
  21. 기판을 처리하는 장치로서, 상기 장치는,
    기판을 수용하도록 구성된 처리 챔버; 및
    상기 처리 챔버 내에 배치되고 상기 기판을 지지하도록 구성된 서셉터를 포함하되,
    상기 서셉터는 내부 서셉터 부분, 및 상기 내부 서셉터 부분을 둘러싸는 외부 서셉터 부분을 포함하고,
    상기 내부 서셉터 부분은, 상기 내부 서셉터 부분의 표면의 주변부를 따라 배치되고 이로부터 바깥쪽으로 연장된 복수의 접촉 패드를 포함하되, 상기 패드는, 상기 기판을 지지하고 상기 기판이 공정 처리 동안에 상기 표면과 접촉하는 것을 방지하도록 구성되는, 장치.
  22. 제21항에 있어서, 상기 패드는 상기 내부 서셉터 부분과 일체식으로 형성되는, 장치.
  23. 제22항에 있어서, 상기 패드는 반구형 형상을 갖는, 장치.
  24. 제22항에 있어서, 상기 패드의 높이는 약 0.10 mm 내지 0.5 mm의 범위인, 장치.
  25. 제22항에 있어서, 상기 패드의 직경은 약 0.75 내지 1.5 mm의 범위인, 장치.
  26. 제21항에 있어서, 상기 내부 서셉터 부분은 상기 기판의 공정 처리 동안에 상기 기판의 오목성에 대응하는 오목 형상을 갖고, 상기 오목 형상은 0.15 mm 내지 0.8 mm 범위의 깊이를 갖는, 장치.
  27. 제21항에 있어서, 상기 내부 서셉터 부분은 상기 내부 서셉터 부분의 중심에 근접하게 위치한 복수의 중심 접촉 패드를 포함하는, 장치.
  28. 제27항에 있어서, 상기 중심 접촉 패드는 반구형 형상을 갖는, 장치.
  29. 제27항에 있어서, 상기 중심 접촉 패드의 높이는 약 0.15 mm 내지 0.5 mm의 범위인, 장치.
  30. 기판을 지지하기 위한 서셉터로서, 상기 서셉터는,
    내부 서셉터 부분(상기 내부 서셉터 부분은,
    상기 내부 서셉터 부분의 표면의 주변부에 근접하게 배치되고 이로부터 바깥쪽으로 연장된 복수의 접촉 패드를 포함하고,
    상기 패드는 상기 기판을 지지하고 상기 기판이 공정 처리 동안에 상기 표면과 접촉하는 것을 방지하도록 구성됨); 및
    상기 내부 서셉터 부분을 둘러싸는 외부 서셉터 부분을 포함하는, 서셉터.
  31. 제30항에 있어서, 상기 패드는 상기 내부 서셉터 부분과 일체식으로 형성되는, 장치.
  32. 제31항에 있어서, 상기 패드는 반구형 형상을 갖는, 장치.
  33. 제31항에 있어서, 상기 패드의 높이는 약 0.15 mm 내지 0.5 mm의 범위인, 장치.
  34. 제31항에 있어서, 상기 패드의 직경은 약 0.75 mm 내지 1.5 mm의 범위인, 장치.
  35. 제31항에 있어서, 상기 내부 서셉터 부분은 상기 기판의 공정 처리 동안에 상기 기판의 오목성에 대응하는 오목 형상을 갖고, 상기 오목 형상은 0.23 mm 내지 0.47 mm 범위의 깊이를 갖는, 장치.
  36. 제30항에 있어서, 상기 내부 서셉터 부분은 상기 내부 서셉터 부분의 중심에 근접하게 위치한 복수의 중심 접촉 패드를 포함하는, 장치.
  37. 제36항에 있어서, 상기 중심 접촉 패드는 반구형 형상을 갖는, 장치.
  38. 제36항에 있어서, 상기 중심 접촉 패드의 높이는 약 0.15 mm 내지 0.5 mm의 범위인, 장치.
  39. 1. 기판을 처리하는 장치로서, 상기 장치는,
    기판을 수용하도록 구성된 처리 챔버;
    상기 처리 챔버 내에 배치되고 상기 기판을 지지하도록 구성된 서셉터; 및
    상기 서셉터의 온도를 측정하도록 구성된 열전대를 포함하되,
    상기 서셉터는 내부 서셉터 부분, 및 상기 내부 서셉터 부분을 둘러싸는 외부 서셉터 부분을 포함하고,
    상기 내부 서셉터 부분은, 상기 열전대를 수용하기 위해 부피를 정의한 공동을 포함하며, 상기 공동은 상기 내부 서셉터 부분의 중간 부분의 밑면을 통해 형성되고,
    상기 공동의 폭은 상기 열전대의 폭보다 크고, 상기 열전대는 공기 갭에 의해 상기 공동의 벽으로부터 분리되는, 장치.
  40. 제39항에 있어서, 상기 열전대의 팁은 상기 공동의 상부 말단과 접촉하는, 장치.
  41. 제39항에 있어서, 상기 열전대 위의 상기 내부 서셉터 부분의 두께는 약 1 mm 이상인, 장치.
  42. 제41항에 있어서, 상기 두께는 1.5mm 미만인, 장치.
  43. 제39항에 있어서, 상기 공동의 벽은 실린더를 정의하는, 장치.
  44. 제39항에 있어서, 상기 공동의 상부 말단은 평평한, 장치.
  45. 제39항에 있어서, 상기 공동 내부의 열전대의 팁은 반구형인, 장치.
  46. 기판을 처리하는 방법으로서, 상기 방법은,
    상기 기판을 처리 챔버 내의 서셉터 상에 제공하는 단계(상기 서셉터는 내부 서셉터 부분, 및 상기 내부 서셉터 부분을 둘러싸는 외부 서셉터 부분을 포함하고, 상기 내부 서셉터 부분은 열전대를 수용하기 위해 부피를 정의하는 공동을 포함하고, 상기 공동은 상기 내부 서셉터 부분의 중간 부분의 밑면을 통해 형성됨);
    공기 갭에 의해 상기 공동의 벽으로부터 분리된 열전대를 상기 공동 내에 제공하는 단계; 및
    상기 처리 챔버 내의 서셉터 상에 상기 기판을 처리하는 단계를 포함하되,
    상기 기판을 처리하는 단계는, 상기 기판 및 상기 서셉터를 가열하는 단계를 포함하고, 기판 처리 동안에 상기 공기 갭은 유지되는, 방법.
  47. 제46항에 있어서, 상기 열전대의 팁은 상기 기판을 공정 처리하는 동안 상기 공동의 상부 말단과 접촉하는, 방법.
  48. 제46항에 있어서, 상기 열전대를 형성하는 재료는 상기 서셉터를 형성하는 재료보다 더 높은 열 팽창 계수를 갖는, 방법.
  49. 제46항에 있어서, 상기 열전대 위의 내부 서셉터 부분의 두께는 약 1 mm 이상인, 방법.
  50. 제49항에 있어서, 상기 두께는 1.5 mm 미만인, 방법.
  51. 제46항에 있어서, 상기 공동의 벽은 실린더를 정의하는, 방법.
  52. 제46항에 있어서, 상기 공동의 상부 말단은 평평한, 방법.
  53. 제46항에 있어서, 상기 열전대의 팁은 반구형인, 방법.
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