KR20240018451A - 커버링 시스템 및 에피택셜 반응기를 구비한 반응 챔버 - Google Patents
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Abstract
반응 챔버(100)는 공동(101) 내에 위치되고 공동의 하부 벽에 놓이는 적어도 하나의 하부 커버링 요소(120) 및 하부 커버링 요소(120)에 놓이는 상부 커버링 요소(130)를 포함하는 커버링 시스템(90)을 포함하고; 하부 커버링 요소(120) 및 상부 커버링 요소(130)는 적어도 하나의 기판을 수용하도록 절연된 내부 공간을 정의하고, 이러한 내부 공간을 둘러싸며 공동 벽으로부터 이격되는 4개의 벽을 만들고; 챔버(100)의 벽은 일반적으로 석영으로 제조되며 커버링 시스템(90)은 일반적으로 석영으로 제조된다.
Description
본 발명은 "커버링 시스템(covering system)"을 갖는 에피택셜 반응기를 위한 반응 챔버(reaction chamber) 및 관련된 반응기에 관한 것이다. 챔버 벽의 (비접촉) "커버링 시스템"은 반응 챔버의 공동(cavity) 내부에 있는 절연된 공간을 정의하는 역할을 한다.
본 출원인은 커버링 시스템을 갖춘 에피택셜 반응기를 위한 반응 챔버와 관련된 국제 특허 출원 WO2010119430의 소유자이다. 반응 챔버에는 4개의 벽으로 둘러싸인 상자 형태의 공동이 제공되고, 기판 상에서 반도체 재료의 반응 및 증착 프로세스(deposition processe)가 발생하며; 이 기판은 회전하는 서셉터 디스크(susceptor disc) 상에 배치된다. 반응 챔버는 공동 내의 내부 공간 및 공동 내의 외부 공간을 정의하는 공동 내에 위치된 커버링 시스템을 포함한다. 커버링 시스템은 세 가지 요소, 즉 제1 수직 카운터벽(first vertical counter-wall)과 상부 및 제2 수직 카운터벽으로 구성되며, 이는 반응 챔버의 하부 벽에 놓이는 뒤집어진 "U"자 형태의 판을 형성한다.
본 특허 출원에서 "카운터벽"이라는 용어는 기준 벽으로부터 소정의 거리에 위치되고 기준 벽과 접촉하지 않으며 사이에 빈 공동이 존재하는 벽을 의미하며 - 반응기는 일반적으로 공동 내에 가스가 존재하고 특히 반응 및 증착 프로세스 중에 공동 내에 가스가 존재하고, 특히 위치 및 실시예에 따라 프로세스 가스 또는 불활성 가스가 존재하는 방식으로 제조된다.
전체가 본 명세서에서 언급되는 WO2010119430에 따른 해결책은 간단하고 효과적인 해결책이지만, 하부 카운터벽이 제공되지 않기 때문에 반응 챔버의 내부 "부분 커버링"을 생성한다.
본 발명의 일반적인 목적은 종래 기술을 개선하는 것이다.
특히, 내부 공간의 "화학적" 분리 및/또는 내부 공간의 "열적" 분리 및/또는 반응 챔버 벽의 내부 표면의 오염(이를 감소시킨다는 의미에서) 및/또는 반응 챔버의 하부 영역에서의 국부적인 온도 제어 가능성을 개선하는 목적이 확인되었다.
반응 챔버 공동의 이러한 내부 공간은 서셉터 디스크를 포함하고, 에피택셜 성장 프로세스 동안 반도체 재료의 에피택셜 증착이 일어나는 기판도 포함하도록 조정(adapting)된다는 점에 유의해야 한다.
알려진 바와 같이, 기판 상에 증착된 반도체 재료 층의 높은 두께 균일성 및 높은 품질에 관심을 가진다.
이러한 일반적인 목적뿐만 아니라 본 설명의 필수적인 부분을 형성하는 첨부된 청구범위에 개시된 내용으로 인해 적어도 이들 목적이 달성된다.
본 발명은 첨부된 도면과 함께 고려되는 아래의 상세한 설명으로부터 보다 쉽게 명백해질 것이다:
도 1은 본 발명에 따른 반응 챔버의 제1 실시예의 개략적이고 단순화된 (실제 축척이 아님) 제1 단면을 (세로 방향으로) 도시한다 - 이 도면은 세 가지 모습으로 세분되었다: 도 1a는 챔버만을 도시하고, 도 1b는 커버링 시스템의 구성요소만을 도시하며, 도 1c는 내부에 커버링 시스템이 수용된 챔버를 도시하고,
도 2는 도 1의 실시예의 개략적이고 단순화된 제2 단면(실제 축척이 아님)을 도시하고,
도 3은 도 1의 실시예의 제1 높이에서의 개략적이고 단순화된 제1 수평 단면(실제 축척이 아님)을 도시하고,
도 4는 도 1의 실시예의 제2 높이에서의 개략적이고 단순화된 제2 수평 단면(실제 축척이 아님)을 도시하고,
도 5는 도 1의 실시예의 제3 높이에서의 개략적이고 단순화된 제3 수평 단면(실제 축척이 아님)을 도시하고,
도 6은 도 1의 실시예의 개략적이고 단순화된 제4 수평 단면(실제 축척이 아님)을 도시하고,
도 7은 도 1의 실시예의 제5 높이에서의 개략적이고 단순화된 제5 수평 단면(실제 축척이 아님)을 도시하고,
도 8은 도 1의 실시예의 개략적이고 단순화된 제6 수평 단면(실제 축척이 아님)을 도시하고,
도 9는 본 발명에 따른 반응 챔버의 (제1 실시예와 약간 다른) 제2 실시예의 분해 사시도를 도시하며,
도 10은 탱크와 결합된 도 9의 실시예의 개략적이고 부분적인 측단면을 도시한다.
쉽게 이해되는 바와 같이, 본 발명을 실질적으로 구현하는 다양한 방법이 존재하며, 이는 첨부된 청구범위의 주요한 바람직한 측면에서 정의되고 아래의 상세한 설명 또는 약간 다른 두 가지 실시예를 참조하는 첨부된 도면에 의해서 제한되지 않는다.
특정 실시예와 관련하여 이후에 설명되는 기술적인 특징은 엄격하게 상호결합되어 서로 구속하는 것으로 간주되어서는 안 된다는 점을 명시한다.
도 1은 본 발명에 따른 반응 챔버의 제1 실시예의 개략적이고 단순화된 (실제 축척이 아님) 제1 단면을 (세로 방향으로) 도시한다 - 이 도면은 세 가지 모습으로 세분되었다: 도 1a는 챔버만을 도시하고, 도 1b는 커버링 시스템의 구성요소만을 도시하며, 도 1c는 내부에 커버링 시스템이 수용된 챔버를 도시하고,
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도 8은 도 1의 실시예의 개략적이고 단순화된 제6 수평 단면(실제 축척이 아님)을 도시하고,
도 9는 본 발명에 따른 반응 챔버의 (제1 실시예와 약간 다른) 제2 실시예의 분해 사시도를 도시하며,
도 10은 탱크와 결합된 도 9의 실시예의 개략적이고 부분적인 측단면을 도시한다.
쉽게 이해되는 바와 같이, 본 발명을 실질적으로 구현하는 다양한 방법이 존재하며, 이는 첨부된 청구범위의 주요한 바람직한 측면에서 정의되고 아래의 상세한 설명 또는 약간 다른 두 가지 실시예를 참조하는 첨부된 도면에 의해서 제한되지 않는다.
특정 실시예와 관련하여 이후에 설명되는 기술적인 특징은 엄격하게 상호결합되어 서로 구속하는 것으로 간주되어서는 안 된다는 점을 명시한다.
도 1 내지 8의 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 에피택셜 반응기를 위한 반응 챔버(100)는 예를 들어 도 1c에 도시된 바와 같이 서로 결합된 챔버(80) 및 커버링 시스템(90)을 포함하고; 도 1a는 챔버(80)만을 도시하며 도 1b는 커버링 시스템(90)만을 도시한다. 챔버(80)에는 상자 형태의 공동(101)이 제공된다.
도 3 내지 8의 도면의 치수는 이후에 명확해질 것이다.
공동(101)은 챔버(80)의 적어도 4개의 벽: 하부 벽(105), (좌측의) 제1 측벽(106), 상부 벽(107) 및 (우측의) 제2 측벽(108)에 의해 둘러싸이며; 이러한 실시예에 따르면, 챔버(80)는 전면에서 반응 가스가 들어가고 후면에서 배기 가스가 나가기 때문에 전면 벽이나 후면 벽을 갖지 않는다. 이는 특히 본질적으로 예를 들어 이들의 세로 에지에서 함께 결합되는 투명한 석영으로 제조된 4개의 평평한 슬래브(flat slab)이고; 이후에 볼 수 있는 바와 같이 챔버의 구조는 더욱 복잡할 수 있으며, 예를 들어 전면 및/또는 후면에 있는 플랜지(flange) 및/또는 보강 리브(rib) 및/또는 작은 외부 격벽을 포함한다.
공동(101)에서 기판 상의 반도체 재료의 반응 및 증착 프로세스가 발생하며; 보다 정확하게는, 이후에 명확해지는 바와 같이, 본 발명에 따르면 이러한 프로세스는 오직 공동의 "내부 공간"에서만 발생한다.
반응 챔버(100)는 공동(101) 내에 전체가 위치되는 "커버링 시스템"(90)을 포함하고; (수가 적고 작고 낮은 하부 지지 요소를 제외하고) 챔버 벽과 접촉하지 않는 챔버 벽의 "커버링 시스템"은 "내부 공간"을 정의하는 역할을 한다.
커버링 시스템(90)은 적어도:
- 공동(101)의 하부 벽(105) 상에 직접 또는 간접적으로 놓이는 하부 커버링 요소(120), 및
- 하부 커버링 요소(120) 상에 직접 또는 간접적으로 놓이는 상부 커버링 요소(130)를 포함한다.
하부 커버링 요소(120) 및 상부 커버링 요소(130)는 공동(101)에 포함된 "내부 공간"(102) 및 공동(101)에 포함된 "외부 공간"(103)을 정의하고, 내부 공간(102)을 둘러싸는 적어도 4개의 벽(127, 136, 137, 138)을 생성한다.
내부 공간(102)의 이들 4개의 벽(127, 136, 137, 138)은 위치와 실시예에 따라 가스, 특히 프로세스 가스 또는 비활성 가스가 존재할 수 있는 빈 공간에 의해 공동(101)의 상응하는 4개의 벽(105, 106, 107, 108)으로부터 이격되고; 따라서 이들은 카운터벽으로 간주될 수 있으며; 공동 벽의 전면과 후면에 대해 위에서 고려된 바와 같은 내용이 내부 공간의 벽에도 적용된다. 빈 공간 외에도, 거리두기를 획득하는 데에 기여하는 커버링 시스템의 가능한 지지 요소(예를 들어 도 1의 요소(112 및 122) 참조)가 존재할 수 있다.
내부 공간(102)은 반도체 재료의 증착을 겪는 적어도 하나 이상의 기판을 수용하도록 조정되고; 기판 또는 기판들은 서셉터(150), 특히 서셉터 디스크(152)(예로서 도 2 참조) 상에 (직접 또는 간접적으로) 놓이며; 일반적으로, 서셉터는 반응 챔버 내부에 항상, 즉 반응 및 증착 프로세스 중에 그리고 이러한 프로세스들 전후에 모두 유지되도록 조정된다.
본 발명에 따른 커버링 시스템은 적어도 기판 지지 서셉터(substrate support susceptor)의 디스크를 수용하기 위한 방식으로 구성(configuring)될 수 있다. 이러한 디스크는 흑연으로 제조되며 유도에 의해 가열되도록 조정된다. 도면들에서, 디스크 가열 시스템은 도시되어있지 않으며; 이는 유리하게는 챔버 외부(예를 들어 하부 벽 아래) 디스크에 근접하게 위치된 적어도 하나의 평평한 인덕터로 구성되고; 예를 들어 도 10을 참조하면, 인덕터는 물로부터 적절하게 전기적으로 절연된 공동(301) 내에 있을 수 있다. 유리하게는, 본 발명에 따른 반응 챔버의 가열 시스템은 유도형이지만 (예를 들어 상부 벽 위의) 램프의 사용이 배제되지는 않는다.
내부 공간(102)은 요소(120)와 요소(130) 사이의 지속적이고 균일한 접촉에 의해 외부 공간(103)으로부터 격리된다.
도 1c 및 2의 세트로부터 서셉터 디스크(152)의 상부 표면이 요소(120)에 의해 만들어진 벽(127)의 상부 표면과 정렬되며; 특히 이들 표면은 또한 특정 리세스 내에서 서셉터 디스크(152)에 의해 지지되는 임의의 기판(W)의 상부 표면과도 정렬될 수 있음이 이해될 수 있다.
유리하게는, 공동 벽이 전체가 석영으로 제조되고 커버링 시스템이 전체가 석영으로 제조되며; 석영은 위치에 따라 서로 다른 유형을 가질 수 있다. 따라서, 공동의 벽과 커버링 시스템은 공동, 특히 이의 "내부 공간" 및 기판(들)의 가열에 적극적으로 기여하지 않으며; 다시 말해, 본 발명에 따른 반응 챔버는 고온 벽 유형이 아니다. 도면의 실시예의 경우(특히 도 2 내지 10) 공동, 특히 이의 "내부 공간" 및 기판(들)의 가열에 적극적으로 기여하는 유일한 요소는 서셉터, 특히 이것의 회전 디스크이다.
일반적으로 바람직하게는, 커버링 시스템(90)은 공동(101)의 하부 벽(105)에 직접 놓이고 내부 공간(102)의 추가적인 (간접) 폐쇄 요소로서의 역할을 하는 베이스 커버링 요소(110)를 더 포함하고; 이러한 경우, 하부 커버링 요소(120)는 베이스 커버링 요소(110) 상에 직접 또는 간접적으로 놓인다.
커버링 요소(130)는 뒤집어진 "U"자 형태의 판(예로서 도 1b 참조)으로서 도식화될 수 있다. 커버링 요소(120)는 뒤집어진 "U"자 형태의 판(예로서 도 1b 참조)으로서 도식화될 수 있다. 커버링 요소(110)는 이후에 논의될 "피트(feet)"를 제외하고 평평한 슬래브(예로서 도 1b 참조)으로서 도식화될 수 있다.
일반적으로 그리고 바람직하게는, 베이스 커버링 요소(110)는 오직 지지 요소(112)를 통해서만 공동(101)의 하부 벽(105) 상에 직접 놓인다. 도 8에서, "피트"로 알려진 제1 부분에 대한 4개의 지지 요소 및 제2 부분에 대한 4개의 지지 요소인 8개의 지지 요소가 예로서 도시되었지만 그 수는 다를 수 있으며, 즉 더 낮거나 더 높다(그러나 예로서 최소 3에서 최대 30까지의 작은 범위가 존재한다). 지지 요소는 일반적으로 작으며; 예를 들어 각각은 3㎟ 내지 300㎟의 지지 영역을 가질 수 있다. 지원 요소는 일반적으로 낮으며; 예를 들어 이것의 높이는 0.5㎜ 내지 5.0㎜일 수 있다.
베이스 커버링 요소(110)는 본질적으로 평평한 직사각형 슬래브(rectangular slab; 117)의 형태이다.
베이스 커버링 요소(110)는 투명한 석영으로 제조된다.
베이스 커버링 요소(110)는 기계적으로 함께 결합하는 2개의 부분(실질적으로 서로 동일함)으로 구성되고; 특히, 반응 가스의 흐름 방향을 고려하여 두 조각 중 제1 조각은 상류(upstream)에 위치되고 두 조각 중 제2 조각은 하류(downstream)에 위치된다. 이것은 특히 도 9에서 볼 수 있다.
베이스 커버링 요소(110)는 기판 지지 서셉터(150)의 회전 샤프트(154)의 통과를 위해 조정된 (작은) 중앙 구멍(114)을 가지고; 구멍의 지름과 샤프트의 지름은 약간만 상이하다(예로서 2-20㎜). 특히, 판의 두 조각은 각각 이들의 기계적 결합 에지에 의해 구멍의 절반을 정의한다.
상부 커버링 요소(130)는 바람직하게는 평평한 슬래브의 2개의 대향하는 세로방향 에지에 2개의 숄더(shoulder; 132)를 가진 평평한 직사각형 슬래브(137)의 형태이다. 요소(130)는 뒤집어진 U자 형태의 판의 형태라고 할 수 있다. 2개의 숄더(132)는 내부 공간(102)의 2개의 측벽(136, 138)을 생성하며; 판(137)은 내부 공간(102)의 상부 벽을 생성한다.
상부 커버링 요소(130)는 투명한 석영으로 제조된다.
상부 커버링 요소(130)는 단일 조각으로 이루어진다.
하부 커버링 요소(120)는 바람직하게는 평평한 슬래브의 적어도 일부 에지에 대응하는 숄더, 예로서 세로방향 숄더(122) 및/또는 가로방향 숄더(123)를 갖는 직사각형의 평평한 슬래브(127)의 형태이며; 특히 평평한 슬래브의 2개의 대향하는 세로방향 에지에 숄더(122)가 존재한다(예를 들어, 도 1b 및 1c 참조). 또한 요소(120)는 뒤집어진 "U"자 형태의 판의 형태를 가진다고 말할 수도 있다. 판(127)은 내부 공간(102)의 하부 벽을 생성한다.
하부 커버링 요소(120)는 불투명한 석영으로 제조된다.
하부 커버링 요소(120)는 기계적으로 함께 결합하는 2개의 부분(실질적으로 서로 동일함)으로 구성되고; 특히, 반응 가스의 흐름 방향을 고려하여 두 조각 중 제1 조각은 상류에 위치되고 두 조각 중 제2 조각은 하류에 위치된다. 이것은 특히 도 9에서 볼 수 있다.
도 1c에 도시된 바와 같이, 요소(130)의 숄더(132)는 요소(120)의 숄더(122) 상에, 특히 외부 영역 상에 직접 놓이며, 판(127)은 숄더(122)의 내부 영역 상에 놓인다.
하부 커버링 요소(120), 특히 평평한 슬래브(127)은 기판 지지 서셉터(150)의 디스크(152)를 수용하도록 조정된 (큰) 중앙 구멍(124)을 가지고; 구멍의 지름과 디스크의 지름은 약간만 상이하며(예로서 2-20㎜) 공간(102)에서 나가고 벽(127)과 벽(117) 사이의 공간으로 들어가는 반응 가스의 작은 흐름이 관련 간격을 가로지른다. 이것은 특히 도 4 및 5에서 볼 수 있다.
바닥 커버링 요소(120)는 중앙 구멍(124)의 지름보다 약간 더 큰(예로서 2-20㎜) 폭을 가진다.
하부 커버링 요소(120)는 평평한 슬래브의 2개의 대향하는 세로방향 에지에 있는 세로방향 숄더(122) 및/또는 중앙 구멍(124)에 있는 가로방향 숄더(123)를 가진다(예로서 도 6 및 7 참조). 숄더(123)는 가스의 순환을 위해 완전한 데드 스페이스가 존재하지 않도록 숄더(122)에 결합되지 않으며(간격이 있음), 이는 요소(120)의 제조, 특히 요소(120)의 구성요소의 용접을 용이하게 한다는 점에 유의해야 한다.
챔버(80)의 하부 벽(105)에는 기판 지지 서셉터(150)의 회전 샤프트(154)의 통과를 위해 조정된 (작은) 구멍(109)이 있고; 구멍의 지름과 샤프트의 지름은 약간만 상이하다(예로서 2-20㎜).
예를 들어, 구멍(109 및 114)의 영역을 약간의 과압 하에 두고 공동(101), 특히 공간(102) 및 공간(103), 그리고 벽(127)과 벽(117) 사이의 공간으로부터 반응 가스가 빠져나가는 것을 방지하기 위해 수소의 기체 흐름을 서셉터(150)의 회전 샤프트(154)로부터 반응 챔버 내로 주입하는 것이 유리하다.
도 5, 도 6 및 7로부터, 이러한 실시예에 따라 요소(120)의 숄더(122)가 이들의 중간 영역, 특히 구멍(124)의 중심을 통과하는 횡단면에서 약간 얇아지는 것을 볼 수 있다. 이러한 예에서, 최대로 얇아지는 지점은 상류 및 하류 부분이 접촉하게 되는 지점이다. 숄더(122)의 단면에서의 차이는 또한 도 1c와 2를 비교함으로써 볼 수 있다.
이러한 제1 실시예의 도면으로부터 공간(102)은 샤프트(154)와 벽(117)의 구멍(114)의 둘레 사이의 작은(예로서 2-20㎜) 간격을 제외하고는 매우 잘 단열됨이 분명하다.
제1 실시예에 따르면, 반응 챔버의 요소는 예시적이고 비제한적인 목적으로 다음과 같은 치수를 가질 수 있다:
- 도 1a의 요소(106 및 108)의 길이(즉 방(80)의 높이): 75㎜,
- 도 1a의 요소(105 및 107)의 길이(즉 챔버(80)의 폭): 800㎜,
- 도 1a의 요소(105-108)의 두께: 8㎜,
- 도 1b의 요소(132)의 길이: 50㎜,
- 도 1b의 요소(137)의 길이: 780㎜,
- 도 1b의 요소(132 및 137)의 두께: 3㎜,
- 도 1b의 요소(122)의 길이: 20㎜,
- 도 1b의 요소(127)의 길이: 780㎜,
- 도 1b의 요소(122)의 두께: 40㎜,
- 도 1b의 요소(127)의 두께: 3㎜,
- 도 1b의 요소(117)의 길이: 780㎜,
- 도 1b의 요소(117)의 두께: 3㎜,
- 도 4의 요소(106 및 108)의 길이(즉 챔버(80)의 길이): 1100㎜,
- 요소(152)의 지름: 720㎜,
- 구멍(124)의 지름: 740㎜.
도 3 내지 8을 참조하면, 제1 높이(즉, 도 3의 높이)는 벽(137)의 상부 표면보다 약간 높은 평면에 대응하고, 제2 높이(즉, 도 4의 높이)는 벽(137)과 벽(127) 사이의 중간 평면에 대응하고, 제3 높이(즉, 도 5의 높이)는 벽(127)을 통과하는 평면에 대응하고, 제4 높이(즉, 도 6의 높이)는 벽(127)의 하부 표면보다 약간 낮은 평면에 대응하고, 제5 높이(즉, 도 7의 높이)는 벽(117)의 상부 표면보다 약간 높은 평면에 대응하고, 제6 높이(즉, 도 8의 높이)는 벽(117)을 통과하는 평면에 대응한다는 점이 명시되어야 한다. 이들 도면에서는 시각적 명확성을 위해 단면 해칭이 생략되었다는 점에 유의해야 한다.
도 9 및 10은 본 발명에 따른 반응 챔버의 제2 실시예(200)를 도시한다.
이러한 제2 실시예는 오직 챔버에서만 제1 실시예와 상이하며; 실제로, 챔버(280)는 챔버(80)와 다소 다르다.
챔버(280)는 챔버(80)의 것과 정확히 일치하는 석영으로 제조된 상자 형태의 요소(281)를 포함한다.
상자 형태의 요소(281)에도 제1 실시예의 시스템(90)과 동일(또는 유사)할 수 있는 커버링 시스템이 수용되는 상자 형태의 공동이 제공되고; 도 9에서, 커버링 시스템의 구성요소(110, 120, 130)는 시스템(90)의 구성요소와 동일한 참조번호로 도시되었다.
챔버(280)는 요소(281)의 세로방향 단부(end)에 2개의 플랜지(282, 283)를 가진다. 2개의 플랜지는 각각 챔버 공동으로 들어가는 반응 가스 및 챔버 공동에서 나가는 배기 가스를 위한 개구(opening)를 가진다.
이러한 제2 실시예에서, 커버링 시스템의 요소는 이것이 적어도 부분적으로 플랜지 개구에 들어갈 때까지 연장하지만, 이러한 개구로부터 돌출하지 않는다.
챔버(280)는 상부 외부 표면 상에 2개의 격벽(286, 287)을 가지고, 이의 기능이 아래에서 설명될 것이며; 이들은 챔버(280)의 세로방향을 가로지르게 연장하고 곡선 형태이고; 이러한 형태는 실질적으로 커버링 시스템에 의해 정의되는 내부 공간의 서셉터 디스크의 형태를 반영한다.
챔버(280)는 서셉터 또는 기판의 온도를 측정하도록 조정된 자신의 상부 벽에 투명한 창(예로서 10-20㎜의 폭)을 가진다.
도 10에서, 챔버(280)는 반응기의 동작 동안 (바람직하게는 탈염된) 물 또는 등가의 액체로 채워지도록 조정된 공동(301)이 제공된 탱크(300)와 연관되어 도시된다.
챔버(280)는 챔버의 내부 표면이 탱크(300)의 공동(301)을 향하는 방식으로 탱크(300) 상에 장착되고; 특히 플랜지(282 및 283)가 탱크(300) 외부에 있으며 실질적으로 탱크(300)의 수직 벽에 인접한다.
도 10에 개략적으로 도시된 바와 같이, 사용 시에 공동(301) 내의 물의 수위는 챔버(280)의 하부 표면에 약간 닿으며 이를 냉각시키기 위해 하부 표면을 약간, 예로서 1-10㎜만큼 초과한다. 일반적으로, 이러한 물은 순환되고 냉각된다.
챔버(280)의 하부 표면 상에서, 냉각은 부분적으로는 기체 흐름(일반적으로 공기 흐름)에 의해 그리고 부분적으로는 액체 흐름(일반적으로 바람직하게는 탈염수의 흐름)에 의해 이루어진다.
액체 흐름은 2개의 격벽(286, 287) 사이에서 전개되어 챔버(280)의 상부 벽의 에지로부터 아래로 떨어지는 탱크(300)의 공동(301)에서 종료하며; 이는 도 10에서 화살표에 의해서 개략적으로 표시된다. 기체 흐름은 다른 곳에서 발생한다.
도 10에 도시되지 않았지만, (적절하게 전기적으로 절연된) 인덕터는 커버링 시스템에 의해 정의되는 내부 공간에 위치된 적어도 하나의 서셉터 디스크를 전자기 유도에 의해서 가열하도록 공동(301) 내에 위치되고; 예를 들어, 특허 문서 WO2018083582를 참조할 수 있다.
전술한 내용으로부터 본 발명에 따른 반응 챔버는 특히 실리콘 기판 상의 실리콘 성장을 위해 에피택셜 반응기에 적용될 수 있음이 이해된다.
본 발명의 기술적 특징 중 하나 이상은 예를 들어 본 명세서에 참조로서 포함되는 국제 특허 출원 WO2016001863, WO2017137872, WO2017163168, WO2018065852 및 WO2018083582에 기술되고 도시된 동일한 출원인의 이전 발명의 기술적 특징 중 하나 이상과 유리하게 결합될 수 있다.
추가적인 측면에 따르면, 본 발명은 정확하게 반응 챔버의 내부 커버링 요소, 즉 예를 들어 도 1에 도시된 커버링 시스템(90)을 참조하여 커버링 시스템을 구성하는 구성요소에 관련되며, 커버링 요소는 110, 120, 130으로 지칭된다. 유리하게는, 이들 요소 각각은 전체가 석영으로 제조될 수 있다. 유리하게는, 이들 요소 각각은 이들 구성요소가 조립되고 장착될 때 커버링 시스템을 형성하도록 특별히 조정된 자체 구성(도 1에서 세 가지 서로 다른 구성 및 세 가지 서로 다른 크기를 가짐)을 가질 수 있다.
Claims (20)
- 에피택셜 반응기(epitaxial reactor)를 위한 반응 챔버(reaction chamber; 100)로서,
상기 챔버에는 기판 상의 반도체 재료의 반응 및 증착 프로세스(deposition processe)가 발생하는 공동(cavity; 101)이 제공되고 상기 공동(101) 내에 위치된 커버링 시스템(covering system; 90)을 포함하며,
상기 공동(101)은 4개의 벽(105, 106, 107, 108)에 의해 둘러싸이고,
상기 커버링 시스템(90)은:
- 상기 공동(101)의 하부 벽(105)에 놓이는 하부 커버링 요소(120), 및
- 상기 하부 커버링 요소(120)에 놓이는 상부 커버링 요소(130)를 포함하고;
상기 하부 커버링 요소(120) 및 상기 상부 커버링 요소(130)는 상기 공동(101)에 포함된 내부 공간(102) 및 상기 공동(101)에 포함된 외부 공간(103)을 정의하고, 상기 내부 공간(102)을 둘러싸는 4개의 벽(127, 136, 137, 138)을 생성하며,
상기 내부 공간(102)의 벽(127, 136, 137, 138)은 빈 공간에 의해 상기 공동(101)의 벽(105, 106, 107, 108)으로부터 이격되고,
상기 내부 공간(102)은 반도체 재료의 증착을 거치는 적어도 하나의 기판을 수용하도록 조정(adapting)되며,
상기 내부 공간(102)은 상기 외부 공간(103)으로부터 격리되는, 반응 챔버(100). - 제1항에 있어서,
상기 챔버(100)의 벽(105, 106, 107, 108)은 전체가 석영으로 제조되며,
상기 커버링 시스템(90)은 전체가 석영으로 제조되는, 반응 챔버(100). - 제2항에 있어서,
상기 커버링 시스템(90)은 기판 지지 서셉터(substrate supporting susceptor; 150)의 적어도 하나의 회전 디스크(152)를 수용하도록 구성(configuring)되고, 상기 디스크(152)는 흑연으로 제조되고 유도에 의해 가열되도록 조정되는, 반응 챔버(100). - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 커버링 시스템(90)은 상기 공동(101)의 하부 벽(105)에 직접 놓이는 베이스 커버링 요소(110)를 더 포함하며,
상기 하부 커버링 요소(120)는 상기 베이스 커버링 요소(110)에 놓이는, 반응 챔버(100). - 제4항에 있어서,
상기 베이스 커버링 요소(110)는 피트(feet; 112)에 의해서만 상기 공동(101)의 상기 하부 벽(105)에 직접 놓이는, 반응 챔버(100). - 제4항 또는 제5항에 있어서,
상기 베이스 커버링 요소(110)는 평평한 직사각형 슬래브(rectangular slab; 117)의 형태인, 반응 챔버(100). - 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 베이스 커버링 요소(110)는 투명한 석영으로 제조되는, 반응 챔버(100). - 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 베이스 커버링 요소(110)는 서로 기계적으로 결합하는 두 조각으로 이루어지고, 특히 반응 가스 흐름 방향을 고려하여 두 조각 중 제1 조각은 상류(upstream)에 위치되고 두 조각 중 제2 조각은 하류(downstream)에 위치되는, 반응 챔버(100). - 제4항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 베이스 커버링 요소(110)는 기판 지지 서셉터(150)의 회전 샤프트(154)의 통과를 위해 조정된 중앙 구멍(114)을 갖는, 반응 챔버(100). - 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 상부 커버링 요소(130)는 바람직하게는 평평한 슬래브(flat slab)의 2개의 대향하는 에지에 2개의 숄더(shoulder; 132)를 갖는 평평한 직사각형 슬래브의 형태인, 반응 챔버(100). - 제10항에 있어서,
상기 상부 커버링 요소(130)는 투명한 석영으로 제조되는, 반응 챔버(100). - 제10항 또는 제11항에 있어서,
상기 상부 커버링 요소(130)는 단일 조각으로 이루어지는, 반응 챔버(100). - 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하부 커버링 요소(120)는 바람직하게는 평평한 슬래브의 적어도 일부 에지에 대응하는 숄더(122, 123)를 갖는 평평한 직사각형 슬래브의 형태인, 반응 챔버(100). - 제13항에 있어서,
상기 하부 커버링 요소(120)는 불투명한 석영으로 제조되는, 반응 챔버(100). - 제13항 또는 제14항에 있어서,
상기 하부 커버링 요소(120)는 서로 기계적으로 결합하는 두 조각으로 이루어지고, 특히 반응 가스 흐름 방향을 고려하여 두 조각 중 제1 조각은 상류에 위치되고 두 조각 중 제2 조각은 하류에 위치되는, 반응 챔버(100). - 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하부 커버링 요소(120)는 기판 지지 서셉터(150)의 디스크(152)를 수용하도록 구성된 중앙 구멍(124)을 갖는, 반응 챔버(100).
- 제15항 또는 제16항에 있어서,
상기 하부 커버링 요소(120)는 평평한 슬래브의 2개의 대향하는 에지에 있는 숄더(122) 및/또는 상기 중앙 구멍(124)에 있는 숄더(123)를 가지는, 반응 챔버(100). - 에피택셜 반응기의 반응 챔버를 위한 내부 커버링 요소(110, 120, 130)로서,
상기 요소는 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 반응 챔버의 커버링 시스템(90)의 구성요소가 되도록 구성되는, 내부 커버링 요소(110, 120, 130). - 제18항에 있어서,
상기 요소는 전체가 석영으로 제조되는, 내부 커버링 요소(110, 120, 130). - 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 반응 챔버를 포함하는 에피택셜 반응기.
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