KR910007109B1 - 화학증기증착 반응기용 반사장치 - Google Patents

화학증기증착 반응기용 반사장치 Download PDF

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제임스 맥다이아미드
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제미니 리서어치 인코오포레이티드
제임스 맥다이아미드
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Abstract

내용 없음.

Description

화학증기증착 반응기용 반사장치
제1도는 종래의 수직형 화학증기증착(CVD) 반응기의 횡단면도로서, 수직형 화학증기증착 반응기 대신 본 발명의 반사장치의 횡단면도.
제2도는 CVD반응기의 서셉터에 대해 반사장치의 일실시예의 기하학적 상호관계를 나타내는 횡단면도.
제3a도는 본 발명의 반사장치와 반사장치의 상부에 램프를 갖는 통형 CVD 반응기의 횡단면도.
제3b도는 통형 서셉터의 상연부 근처에 램프들이 위치된 상태도.
제3c도는 통형 서셉터의 전체기장을 따라 램프들이 설치된 상태도.
본 발명은 기판상에 한 물질층을 증착시키기 위한 반응기용 반사장치에 관한 것으로, 특히 단결정 기판상에 한 물질을 에피택셜 화학증기증착시키기 위한 반응기용 반사장치에 관한 것이다.
기판상에 한 물질층을 화학증기증착(CVD)시키는 것은 공지된 것이지만 복합기술이다. 여기서 기판이라함은 예를 들어 반도체장치 제조시에 사용되는 단결정 실리콘 또는 웨이퍼이다. 그러한 웨이퍼들은 현재 통상적으로 100-125mm 직경이지만, 미래에는 200mm이상의 직경으로 제조될 것으로 기대된다. 이 실리콘 웨이퍼들은 약 0.5mm 두께이다.
그러한 기판들을 고화학증기증착 공정온도(900-1300℃)로 급격히 가열한 다음 그들을 실온으로 냉각시키는 것은 반도체 산업상 중요한 기술적 문제점들을 발생시킨다.
단결정 웨이퍼상에 증착된 물질은(웨이퍼와 동일한 결정방위를 갖는) 에피택셜, (상이한 결정학적 방위들의 수많은 영역들을 갖는)다결정 또는 (본질적으로 결정질 구조를 갖지 않는)무정형 피막일 수도 있다.
여기서 기술된 본 발명은 단결정 실리콘 웨이퍼상에 에피택셜 실리콘 피막을 증착시키도록 특별하게 설계된 반응기들에 적용한다. 그러나 본 발명은 또한 단결정, 다결정 또는 무정형 피막을 증착시킬 목적으로 얇은 평탄한 기판을 고온으로 가열시키기 위해 반응기들에 사용할 수도 있다.
본 기술에서, 웨이퍼들을 반응기내에서 900-1300℃로 가열되는 운반체 또는 서셉터(susceptor)상에 올려 놓고 반응공정실내로 공정가스들을 도입시켜 가열된 서셉터와 웨이퍼들상에서 공정가스와 반응시켜 물질을 증착시킨다. 가스성 부산물을 반응공정실로부터 꺼내고, 그 다음 공정가스를 반응공정실로부터 일소시킨 다음 웨이퍼들을 꺼내기 위해 웨이퍼들과 함께 서셉터를 냉각시킨다.
CVD 반응기들의 문제점은 실리콘 웨이퍼와 증착된 에피택셜 실리콘층 양자에서 발생될 수 있는 바람직하지 않은 결정 결함들이다. 이 결함들은 웨이퍼내에서 온도구배들에 의해 유발되는 열응력에 의해 발생된다. 그로 인해 그 온도구배는 웨이퍼들을 비균일하게 가열시키는 원인이 된다.
이러한 비균일한 가열의 문제점을 해결하기 위해 지금까지 여러가지 형의 가열방법들이 사용되어 왔다.
반응기내의 서셉터를 가열하기 위해 다음과 같은 3가지 가열방법을 개별적으로 또는 조합하여 사용하여 왔다. 즉, (1) 반응공정실 내부 및/또는 외부에서 코일들로서 유도가열하는 방법, (2) 실내부 및/또는 외부에서 히터요소들로서 저항가열하는 방법 그리고 (3) 실외부에 놓인 적외선 램프에 의한 복사가열 방법을 사용하였다.
이 가열방법들은 여러 계층으로 성공을 거둘 수 있으나 슬립(slip)을 줄이거나 가능한한 완전제거해야 하는 공동목표가 여전히 남아 있다.
모든 반응기들에 의해 당면되는 또다른 문제점은 반응공정실 벽상에 증착되는 증착물을 최소화시키기 위해 가열된 서셉터보다 낮은 온도로 공정실 벽들을 유지시켜야 한다는 것이다. 공정실 벽들상에 증착물이 증착되는 것이 문제점이다. 왜냐하면, 그들이 벗겨져서 반도체 제조시에 가장 중요한 기판 청정도를 오염시킬 수 있기 때문이다.
결국 공정실 벽들을 냉각시키기 위해 CVD 반응기는 그들의 벽에 복잡한 냉각시스템을 설계해야 한다.
통상적으로는 조절벽과 공기펌프들로서 일정한 기류를 벽에 불어준다.
본 발명은 상술한 문제점들을 제거해준다. 응력을 줄이도록 기판들을 최소량의 온도구배로 가열함으로서, 결국 증착층과 기판들내의 결정슬립과 빗나감을 줄일 수 있다. 그 밖에도 본 발명은 반응공정실 벽을 냉각시켜야 되는 문제점을 해결해 준다.
본 발명은 반응기가 동작하는 동안 공정실 주위에 반사장치를 설치한다. 반사장치는 다수의 면을 갖고 있어, 각 면의 반사표면을 방위 및/또는 정형시켜줌으로서 그 면들로 하여금 예정된 방식으로 서셉터와 웨이퍼들을 가열시킬 수 있다. 예를 들어, 각 면을 조정하여 줌으로서 한번의 반사로 가열된 서셉터로부터 방출되는 복사에너지를 가능한한 많이 서셉터와 웨이퍼로 반사시켜 되돌아오게 할 수 있다. 또한 각 면을 조정하여 줌으로서 가열된 서셉터와 웨이퍼들로부터 방출된 복사에너지가 한 번의 반사로 서셉터의 예정된 부분과 서셉터의 그 부분상의 웨이퍼들로 반사되도록 할 수 있다. 이러한 식으로 반사장치는 CVD 반응기내에서 처리된 웨이퍼들내에서 형성되는 슬립양을 현저히 줄여줄 수 있다.
이러한 반사장치는 특히 중심축을 갖는 CVD 반응기들에 적용된다. 통상적으로, 반응기는 동작하는 동안 중심축 주위에서 회전하는 서셉터를 갖고 있으며, 또한 반응공정실은 석영벨자(bell jar)이다. 이러한 반응기들에 대해 반사기장치는 반응공정실 둘레에 중심축상에 중심을 갖는 환형 면들을 갖고 있다.
반사장치는 또한 CVD 반응기의 벽들에 대한 냉각필요조건을 현저히 줄여주는 추가장점을 갖고 있다. 이러한 형태는 반응기에 대한 냉각장치의 설계를 훨씬 더 쉽고도 경제적으로 만들 수 있게 해준다.
제1도는 본 발명이 적용된 통상의 수직 CVD 반응기를 나타낸다. 반응기는 중심축 30주위에서 회전하는 축수대 18상의 평평한 디스크형 서셉터 16을 지지해주는 밀봉판 12를 갖고 있다. 공정가스는 제어반(도시안됨)으로부터 인입구 11을 통해 시스템으로 들어온 다음 하나 이상의 배기구 17로 배출된다. 공정실은 밀봉판 12와 재구성 가능밀봉재 13을 갖는 벨자형의 착탈가능 석영유리 14에 의해 한정된다. 석영벨자 14는 동작하는 동안 밀봉판 12에 의해 그의 개방단부가 밀폐된다. 밀봉판 12와 벨자 14에 의해 형성된 공정실은 적당한 펌프들(도시안됨)에 의해 1torr 이하에서 7600torr(10기압) 이상의 절대압까지의 범위내에서 동작될 수 있다.
웨이퍼 기판들 40은 서셉터 16상에 올려놓인다. 서셉터 16내에는 웨이퍼들 40이 들어가 유지되는 홈(도시안됨)이 형성되어 있다. 이 홈들은 웨이퍼 40 자체에서 발생되거나 또는 반응기내에 놓인 웨이퍼들상에 증착된 에피택셜층내에서 발생될 수 있는 결정학적 슬립을 줄이기 위해 웨이퍼들내의 온도구배를 최소화하도록 설계되어 있다.
코일 15는 저항가열 또는 고주파 유도가열에 의해 서셉터 16을 가열한다. 코일커버 19는 서셉터 16으로부터 코일 15를 보호 및 분리시켜준다. 서셉터 16은 또한 벨자 14의 벽들외부의 적외선 램프들(도시안됨)로부터의 방사가열에 의해 가열될 수 있다. 램프들은 복사에너지를 제공하며, 이 에너지는 최소의 손실로서 석영 벨자벽을 통해 투과된 다음 서셉터 16과 웨이퍼 40에 의해 흡수된다.
코일 15가 제1도에 보인 유도코일일 경우, 코일 15는 냉각을 위한 물과 같은 액체통로를 가질 수 있다. 기호로 보인 적당히 위치된 홴 또는 펌프들 31은 본 시스템의 각 부분들 특히, 벨자 14의 벽들을 냉각시킨다. 냉각된 벽들은 기판들 40에 증착시킬 물질이 벨자벽들상에 증착되는 것을 방지해준다. 그렇게 하지 않으면 벽위에 증착물이 계속 쌓여 결국 증착물이 벗겨지게 된다. 이 벗겨진 조각들은 항상 청결을 유지해야 되는 반응기 시스템과 웨이퍼들을 오염시키게 된다. 제1도는 또한 CVD 반응기 10의 벨자 14를 들러싸고 있는 본 발명의 반사장치 20를 나타낸다. 장치 20은(중심축 30에 대해 수직 또는)수평으로 배치되는 환형 반사면들 21, 25와 별도의 상부면 26을 갖는다. 면들 21, 25는 함께 연결되어 일반형상의 석영벨자 14를 구성한다. 반사장치 20은 간극 32에 의해 벨자 14로부터 분리된다. 반사장치의 상부에는 별도의 면 26이 올려놓여지는 구멍 33을 갖고 있다. 구리냉각 코일들 24는 반사장치 20의 외부둘레에 감긴다. 반사장치 20이 과열되지 않도록 코일들 24를 통해 물이 펌프된다.
후술한 바와 같이, 이 반사 환형면들 21, 25의 내면들은 슬립을 줄이는데 가장 효과적이도록 조정될 수 있다. 면들 21, 25는 반사될 수 없는 기타 환형면들 22에 의해 함께 연결된다. 면들 21, 22 및 25들은 함께 통합되어 반사장치 20의 구조를 형성한다.
반사장치 20의 형상은 반사장치의 내함과 외함 34, 35에 의해 결정된다. 내함 34는 반사장치 20의 내부경계를 한정한다. 제1도에 보인 바와 같이, 내함 34는 석영벨자 14의 표면과 평행하다. 내함은 벨자 14로부터 약1½인치 떨어져 있다. CVD 반응기 10과 반사장치 20간의 분리는 그들간의 상호관계를 보이기 위해 제1도에서, 과장되어 보이고 있다.
반사장치 20의 외함 35는 또한 벨자 14의 벽들과 평행하다. 반사장치 20은 쉽게 취급될 수 있도록 설계된다. 기판들 40의 탑재 및 비탑재시에 반사장치 20은 서셉터 16이 들어갈 수 있도록 벨자 14와 통해야 한다. 환형면들 21, 25 및 면 26은 조정될 수 있으므로 각 면마다 방사에너지를 서셉터 16으로부터 원하는대로 서셉터 16과 웨이퍼들 40으로 반사시킬 수 있다.
단지 복사에너지를 반응기 시스템으로 불규칙하게 반사시키는 종전의 주위반사판들과 달리 본 발명의 반사장치 20은 계산된 방식으로 복사에너지를 서셉터 16과 웨이퍼들 40으로 반사시켜 준다. 각 면 21, 25 및 26은 각각 원하는대로 독립된 형상과 방위로 할 수 있다.
본 발명의 제1실시예를 제2도에 상세히 나타낸다. 각각의 반사면들 21과 연결면들 22는 평평하여 복잡한 형상보다 쉽게 제조할 수 있다. 각 면 21은 한번의 반사로 서센터 16과 웨이퍼들 40으로 가능한한 많은 에너지를 반사시키도록 서셉터 16에 대해 방위될 수 있다.
이 면들의 배치 또는 방위는 다음과 같다. 환형면들 21은 장치 20의 내함과 외함 34, 35내에 한정된다. 각면 21은 횡단면도(제2도)에서 중앙점 23을 갖고 있다. 각 반사면 21마다 서셉터 16상의 각 지점으로부터의 에너지는 중앙점 23을 향해서만 복사되는 것으로 한다. 면 21에 의해 반사될 수 있는 에너지를 방출하는 서셉터 16상의 반대쪽 종단점들은 중간점 23과 각도 θ를 한정한다. 각도 θ는 2등분선을 한정하도록 반분되며 또한 면 21은 이등분선에 대해 수직으로 방위된다.
예를 들어, 제2도에서 장치 20의 상부 근처의 반사면 21A는 중앙점 23A를 갖는다(통과시에 중앙점 23A의 위치는 정확하다고 말할 수 있다. 제2도의 반사장치 20의 상부의 3개의 큰 환형면들 21로 보이는 것은 사실상 6개의 면들이다. 각각의 큰 면은 사실상 서로 간에 약간 다르게 방위된 2개의 환형면들 21이다). 서셉터 16은 면 21A에 대해 종단점들 A1, A2를 갖고 있다. 지점들 A1-23A-A2는 각도 θ1을 형성한다.각도는 선 23A-A3을 이동분하여 반분되며 또한 반사면 21A는 이등분선 23A-A3에 대해 수직이 되도록 배치된다.
환형면들 21 각각은 이러한 식으로 방위된다. 서셉터 16상의 모든 지점들은 아니지만 약간의 면들 21에 대해 중앙점 23에 도달할 수 있는 에너지를 방출시킬 수 있다. 서셉터의 이 지점들로부터의 에너지는 벨자 14를 통해 가능하면 많이 투과되도록 법선으로부터 아주 큰 각도로 벨자 14의 내면에 충돌한다.
제2도의 면 21B는 이 지점을 나타낸다. 간략화하기 위해 법선으로부터 70도 이상의 각도로 석영벨자의 내면들상에 충돌하는 에너지선들은 중앙점 23B에 도달할 수 없는 것으로 생각된다. 이러한 간략화는 상이한 입사각에서 석영벨자를 통해 투과되는 적외선 에너지양을 심사함으로서 행해진다. 70도 이상의 각도에서, 투과된 에너지양은 큰 효과를 갖기에 불충분한 것으로 추출된다. 그러므로, 지점들 B1으로부터 B2로 방출되는 에너지는 중앙점 23B에 도달할 수 없다. 이 지점을 만들기 위해 B1과 B2에 의해 형성되는 각도간의 벨자 14내의 영역은 빗금을 쳤다. B2와 A2간의 서셉터 지점들로부터의 복사선들만이 중앙점 23B에 도달할 수 있다. 결국, B2-23B-A2에 의한 호각에 대한 각도 θ는 각도 θ2를 형성한다. 이 각도 θ는 선 23B-B3를 이등분하기 위해 반분되며, 또한 환형면 23B는 이선에 수직으로 방위된다.
면 21C에 대한 것과 마찬가지로, C2와 A2간의 서셉터 지점들로부터의 선들만이 중앙점 23C에 도달할 수 있다. 결국 각도 θ는 C2-23C-A2에 한정된다.
제2도의 반사장치 20은 반사표면들이 평평하지 않은 두개의 반사면들 25, 26을 갖고 있다. 환형면 25는 서셉터 16의 연부들에 대향하여 위치된다. 면 25는 서셉터 16의 연부에 수직한 복사선은 어떤 것이든 동일한 서셉터 지점으로 반사되도록 서셉터 16내에 위치된 곡률 반경의 중심을 갖는 원형 횡단면을 갖고 있다.
다른 한편 면 26은 반사장치 20의 상부에서 반사캡을 형성한다. 면 26은 반사장치 20의 상부대로부터 분리되어 서셉터 16의 상부표면의 반사장치 상부 30½인치 위의 개구 33위에 놓인다. 면 26은 중심축 30을 따라 위치된 곡률 반경의 중심점 C4에서 36인치 정도의 곡률 반경을 갖는 구형상의 반사면(횡단면으로 원형 반사면)이다. 이러한 곡률로 하면 23½ 인치 직경으로부터의 어떠한 복사선이든지 서셉터 16의 어떤 다른 지점으로 면 26에 의해 반사될 것이다.
이들 모든 면들 21, 25 및 26의 방위는 한번의 반사로 서셉터 16으로 가열된 서셉터 16에 의해 방출되는 복사에너지를 가능한한 많이 반사시킨다. 기판 40을 가장 균일하게 가열시키기 위해 반사장치 20은 서셉터 16에 대한 가열코일들 15의 높이를 위로 미세조정함으로서 가능해짐이 밝혀졌다.
반사장치 20은 슬립을 줄이는데 탁월한 효과를 갖고 있음이 밝혀졌다. 반사장치 20이 없는 수직형 CVD 반응기들에서는 기판들 40을 유지시켜주는 서셉터 16내의 홈의 특정형상에 따라 슬립을 줄이는데 탁월한 효과를 갖는다. 그 홈의 형상은 기판들 40이 균일하게 가열되고 안되고 여부에 큰 영향을 끼치는 것으로 알려져 있다. 본 반사장치 20에 의하면, 이러한 홈형상에 따른 의존도가 크게 줄어든다. 결국, 본 반사장치 20은 기판 40의 균일한 가열과 슬립 감소에 크게 기여한다.
서셉터 16을 향한 반사장치 20의 내면들은 광택 및 도금되어 있어 서셉터 16과 웨이퍼들 40으로부터 복사에너지를 아주 잘 반사해준다. 제2도에서 도시된 바와 같이, 반사장치 20은 4개 부분 즉, 면 26을 갖는 분리가능 구형 캡 및 지점들 41, 42에 연결된 3개의 조립된 부분들로 제조될 수 있다. 반사면들 21과 연결면들 22는 평평한 표면들로 되어 있어 반사장치 20을 더욱 경제적으로 제조할 수 있도록 해준다.
어떤 기술이 사용되더라도 반사장치 20은 종전의 CVD 반응기들에 비해 추가의 장점을 갖고 있다. 반사장치 20은 벨자 14의 벽들을 아주 쉽게 냉각시키도록 허락한다. 반응기 10으로부터의 열은 간극 32내의 공기를 가열시킨다. 굴뚝에 의해 장치 20의 바닥으로부터 간극 32내로 공기는 펌핑되어 상부의 개구 33을 통해 배출된다. 효과에 있어, 반응기 10과 반사장치 20의 조합은 공기펌프로서 작용하며 또한 시스템을 냉각시키기 위한 공기펌프들에 대한 필요조건은 상당히 줄어든다.
반사장치 20과 벨자 14간의 약 1½인치의 거리는 벨자 14의 벽들을 냉각시키기에 충분한 양의 공기를 간극 32를 통해 충분히 유도할 수 있도록 내함 34가 벨자 14로부터 격리된 거리이다. 다른 한편 내함 34는 반사장치 20의 지그자그 표면을 횡단하는 공기흐름이 층류를 벨자 14의 외벽면을 따라 어느정도 차단시키도록 충분히 밀폐되어 있다. 이러한 좀더 심한 난기류는 간극 32를 통해 대부분의 공기가 흐르도록하여 벨자벽들을 효율적으로 냉각시켜주므로 공기펌프에 대한 필요조건들을 크게 줄여준다.
반사장치 20의 또다른 장점은 CVD 반응기 10주위에서 안전보호판 역할을 한다는 것이다. 이 벨자들 14는 폭발될 수 있는 것으로 알려져 있는데, 반사장치 20은 반응공정실에 대해서 뿐만 아니라 근처에 있는 오퍼레이터에 대한 손상을 줄여줄 수 있다.
면들 21, 25 및 26은 원하는바대로 조정될 수 있으므로 서셉터와 웨이퍼들의 특정부분들로 복사에너지를 반사시킬 수 있도록 면들을 배치할 수 있다. 또다른 하나의 형상은 반사된 에너지의 대부분이 서셉터 16의 외부를 향해 투사되어 대부분의 에너지가 복사에 의해 상실되도록 면들 21, 25 및 26을 방위시키도록 하는 것이다. 그 다음 가열코일들 15의 위치는 기판들 40을 가장 균일하게 가열할 수 있도록 조정될 수 있다.
또다른 실시예는 환형면들 21의 표면들을 만곡시키는데 있다. 제2도의 면들 21의 방위에 관한 앞의 설명으로부터 서셉터 16으로부터의 에너지 복사선들만이 면21의 중앙점 23에 충돌한다는 가정을 접근시킨 것임이 명백하다. 각 면 21의 표면은 오목면식으로 만곡될 수 있어 면 21의 표면에 수직인 선은 어떤 것이든지 서셉터 16의 표면과 이등분선의 교점에 의해 한정된 지점과 교차할 수 있다. 이 지점들은 제2도에서 예시된 면들 21A-C에 대해 각각 A3, B3및 C3이었다. 물론 특정시스템의 요구에 맞도록 면들 21, 25 및 26마다 다른 곡률들을 사용할 수도 있다.
반사장치 20은 또한 가열램프들과 조합될 수도 있다. 예를 들어, 상부면 26 대신에 램프들의 조합과 반사장치를 사용하는 것도 가능하다. 그렇게하므로서 기판들 40을 가열하도록 추가에너지를 얻을 수 있다. 환형면들 21, 22 및 25가 있는 구멍들내에 램프들과 반사기들을 두는 또다른 조합도 가능하다. 이러한 모든 조합들은 기판들이 반응기 10내에 균일하게 가열되는 것을 보장하도록 사용될 수도 있다.
또한 본 발명의 반사장치는 제1 및 제2도에 보인 수직 반응기들에만 국한되지 않는다. 제3a도는 웨이퍼들 40을 유지시키기 위한 서셉터 50을 갖는 통형 반응기를 나타낸다, 통형 서셉터 50은 벨자 14의 외부 또는 서셉터 50 내부에 위치될 수 있는 유도코일들에 의해 가열된다. 제3a도에서, 유도코일들 56은 외부에 도시되어 있다. 통상적으로 만일 코일들이 서셉터 50 내부에 위치될 경우에, 이 코일들은 내부 벨자에 의해 봉함되어 있어 반응공정실로부터 내부코일들을 분리시켜준다.
가스는 반응기의 중심축 30상에서 긴 튜브의 형상으로된 인입구 61에 의해 반응공정실내로 도입된다. 반사장치 20A의 환형 반사면들은 에너지가 서셉터 50의 예정된 부분들을 향해 투사될 수 있도록 설계될 수 있다. 서셉터 50은 서셉터 연부 51을 통해 복사에 의한 열의 대부분을 상실시키기 때문에, 환형면들은 서셉터 50으로부터 복사에너지의 대부분을 연부 51을 향해 반사시키도록 면들의 표면을 만곡 및/또는 방위시킴으로서 조정될 수 있다.
제3a도는 또한 연부 51을 향해 램프에너지를 복사시키도록 반사기 53에 의해 촛점잡을 수 있는 램프 52를 나타낸다. 다른 구성으로는 서셉터 연부 51 근처의 반사장치내에 램프들을 위치시킬 수도 있다. 그러한 배치는 제3b도에 나타낸다. 램프들 54(촛점잡는 반사기들 55를 가짐)는 벨자 14 둘레에 놓여지므로 반사장치 단독에 의한 반사보다 연부 51에 더 많은 에너지를 반사시켜 준다.
제3c도는 다중램프들 57, 그들과 연관된 반사기들 58 및 반사장치 20C로 구성된 또다른 구성을 나타낸다. 이 경우에, 램프들 57은 벨자 14 둘레에 서셉터 50의 길이를 따라 위치된다. 램프들은 제3c도에 보인 바와 같이 내부벨자 60에 의해 분리된 내부유도코일들 59를 갖는 상보형으로 조합되거나 또는 단독의 에너지원으로서 동작될 수 있다. 긴 튜브형의 가스인입구 62는 그의 일단이 가스원(도시안됨)에 연결되어 있다.
튜브 62는 시스템 30의 중심축상에 있으므로 튜브의 타단에 있는 공정실내로 가스를 도입하도록 내부벨자 60을 통해 통과한다. 내부코일들 59와 내부벨자 60으로 원통형대 61은 서셉터 50을 회전시키는데 사용된다.
그러한 통형 반응기 시스템에 대한 특정 배치들은 CVD 반응기들의 설계에서 경험된 것들로 공지되어 있다. 선택된 에너지원의 배치가 어떤 것이든지 반사장치 20C를 전술한 바와 같이 수정하여 웨이퍼들 40의 균일한 가열을 보장해 줄 수 있다.
램프들이 반사장치의 벨자형 부분과 조합될 때 램프들(및 램프용 촛점잡는 반사기들)은 본 발명의 반사장치로 통합되어야 함을 주지해야 한다. 단일 구조로의 통합은 공정실의 석영벨자벽들의 효과적인 냉각에 대해 전술한 바와 같이 그 조립체가 동작되도록 허락해준다.
결국 지금까지 본 발명은 방사상 대칭을 갖는 CVD 반응기들에 관해 설명해 왔다. 반응기는 서셉터가 회전하는 중심축을 갖고 있으므로 그에 따라 공정실은 방사상으로 대칭이다. 전술한 바와 같이 환형 반사면들을 조정함으로서, 방사에너지를 중심축을 따라 어디로든지 반사시킬 수 있으므로 결국 반사된 에너지는 평평한 디스크형 서셉터(제1 및 2도)와 같은 중심축에 수직으로 방위되든지 또는 통형 서셉터(제3a, 3b 및 3c도)와 같은 중심축에 평행하게 방위되든지 서셉터의 어떤 부분으로든지 투과되도록 허락할 수 있다.
본 발명의 조정가능 반사면들은 수평 CVD 반응기들과 같은 비방사상으로 대칭인 반응기들에서 사용될 수도 있다. 예를 들어, 면들을 서셉터의 기장을 따라 수평으로 배치할 수 있어 복사선을 서셉터와 웨이퍼로부터 대부분의 복사선이 손실되는 서셉터의 연부들로 반사되도록 조정할 수 있다. 기타 배치들도 또한 가능하다.
결국 지금까지 본 발명을 양호한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 정신과 청구범위로부터 벗어나지 않는 범위내에서 여러 수정변경 가능함을 본 분야의 기술자는 이해할 것이다.

Claims (32)

  1. 기판들을 유지시켜 주기위한 서셉터와, 상기 서셉터와 기판들을 가열시키기 위한 수단과, 반응기가 동작하는 동안 상기 서셉터와 기판들로부터의 복사에너지에 대해 투명한 상기 서셉터를 에워싸고 있는 공정실과, 그리고 상기 공정실을 둘러쌓고 있는 반사장치를 갖고 있는 화학증기증착 반응기에 있어서, 상기 반사기는 다수의 면들로 구성되며, 각 면에 의해 상기 서셉터와 기판들로부터의 복사에너지가 예정된 방식으로 상기 서셉터로 반사되도록 각 면이 상기 서셉터에 대해 조정될 수 있는 것이 특징인 화학증기증착 반응기용 반사장치.
  2. 제1항에서, 상기 면들중 적어도 하나는 상기 서셉터에 대해 상기 면을 방위시킴으로서 조정되는 것이 특징인 화학증기증착 반응기용 반사장치.
  3. 제1항에서, 상기 면들중 적어도 하나는 상기 서셉터에 대해 상기 면을 형상화함으로서 조정되는 것이 특징인 화학증기증착 반응기용 반사장치.
  4. 제1항에서, 상기 반사기는 벨자형을 갖고 있으며, 또한 상부와 하부가 개방되어 있는 것이 특징인 화학증기증착 반응기용 반사장치.
  5. 제4항에서, 상기 면들은 환형인 것이 특징인 화학증기증착 반응기용 반사장치.
  6. 동작하는 동안 중심축 주위에서 회전하는 반도체 웨이퍼들을 유지시키기 위한 서셉터와, 상기 서셉터와 상기 중심축 둘레에 공정실을 갖는 화학증기증착 반응기용 반사장치에 있어서, 상기 반사장치는 다수의 반사환형면들로 구성하되, 각각의 환형면이 상기 중심축에 수직으로 배치되어 상기 공정실 주위에서 통합구조로 함꼐연결되어 구성되며, 상기 환형면의 표면은 동작하는 동안 상기 서셉터와 웨이퍼들로부터 방출되는 복사에너지의 최대량이 한번 반사로 상기 서셉터와 웨이퍼들로 반사되도록 상기 서셉터에 대해 방위되는 것이 특징인 화학증기증착 반응기용 반사장치.
  7. 제6항에서, 상기 공정실은 벨자형상이며, 또한 상기 환형면들의 상기 통합구조는 상기 공정실과 평행한 것이 특징인 화학증기증착 반응기용 반사장치.
  8. 제7항에서, 상기 통합구조는 바닥과 상부를 갖고 있으며, 상기 바닥과 상부는 개방되어 있는 것이 특징인 화학증기증착 반응기용 반사장치.
  9. 제8항에서, 상기 통합구조의 상기 상부위에 배치되는 별도의 반사면을 더 포함하되 상기 별도의 면은 구형상의 오목형상으로 된 것이 특징인 화학증기증착 반응기용 반사장치.
  10. 제8항에서, 상기 서셉터는 주변연부를 갖는 평평한 디스크이며, 상기 디스크는 상기 중심축에 수직이며, 또한 상기 반사장치는 상기 공정실을 횡단하는 상기 디스크 연부와 대향하여 배치되는 환형 반사표면을 갖고 있는 것이 특징인 화학증기증착 반응기용 반사장치.
  11. 제10항에서, 상기 환형 반사표면은 상기 서셉터 연부내의 반경중심으로 만곡되어 있으며, 그에 의해 환형 반사표면을 향하는 상기 연부로부터 복사되는 에너지가 상기 연부로 반사되는 것이 특징인 화학증기증착 반응기용 반사장치.
  12. 제7항에서, 적어도 하나의 환형면의 상기 반사표면은 횡단면이 평평한 것이 특징인 화학증기증착 반응기용 반사장치.
  13. 동작하는 동안 중심축 주위에서 회전하는 반도체 웨이퍼들을 유지시키기 위한 서셉터와, 상기 서셉터와 상기 중심축 둘레에 공정실을 갖는 화학증기증착 반응기용 반사장치에 있어서, 상기 반사장치는 다수의 반사환형면들로 구송하되, 각각의 환형면이 상기 중심축에 수직으로 배치되어 상기 공정실 주위에서 통합구조로 함께 연결되어 구성되며, 상기 환상면의 표면은 동작하는 동안 상기 서셉터와 웨이퍼들로부터 방출되는 복사에너지를 한번 반사로 상기 서셉터와 웨이퍼들로 반사되도록 상기 서셉터에 대해 방위되는 것이 특징인 화학증기증착 반응기용 반사장치.
  14. 제13항에서, 상기 공정실은 벨자의 형상이며, 또한 상기 환형면들의 상기 통합구조는 상기 공정실과 평행한 것이 특징인 화학증기증착 반응기용 반사장치.
  15. 제14항에서, 상기 통합구조는 바닥과 상부를 갖고 있으며, 상기 바닥과 상부는 개방되어 있는 것이 특징인 화학증기증착 반응기용 반사장치.
  16. 제15항에서, 상기 통합구조의 상기 상부위에 배치되는 별도의 반사면을 더 포함하되 상기 별도의 면은 구형상의 오목형상으로 된 것이 특징인 화학증기증착 반응기용 반사장치.
  17. 제15항에서, 상기 서셉터는 주변연부를 갖는 평평한 디스크이며, 상기 디스크는 상기 중심축에 수직이며, 또한 상기 반사장치는 상기 공정실을 횡단하는 상기 디스크 연부와 대향하여 배치되는 환형 반사표면을 갖고 있는 것이 특징인 화학증기증착 반응기용 반사장치.
  18. 제17항에서, 상기 환형 반사표면은 상기 서셉터 연부내의 반경중심으로 만곡되어 있으며, 그에 의해 환형 반사표면을 향하는 상기 연부로부터 복사되는 에너지가 상기 연부로 반사되는 것이 특징인 화학증기증착 반응기용 반사장치.
  19. 제13항에서, 적어도 하나의 환형면의 상기 반사표면은 횡단면이 평평한 것이 특징인 화학증기증착 반응기용 반사장치.
  20. 중심축 주위에서 회전가능한 반도체 웨이퍼들을 유지시키기 위한 서셉터와, 동작하는 동안 상기 서셉터와 웨이퍼들에 의해 방사되는 에너지에 대해 투명하며, 또한 상기 서셉터와 웨이퍼들을 둘러싸는 공정실과, 상기 공정실을 둘러싸는 반사장치를 갖는 화학증기증착 반응기에 있어서, 상기 반사장치는 다수의 환형반사표면들로 구성하되, 각 환형 반사표면은 상기 중심축 주위에서 대칭으로 배치되며, 상기 서셉터와 웨이퍼로부터 복사되는 에너지는 예정된 방식으로 상기 중심축을 따라 상기 서셉터와 웨이퍼들로 한번 반사로 반사되도록 각 표면이 상기 축을 따라 횡단면도에서 조정될 수 있는 것이 특징인 화학증기증착 반응기용 반사장치.
  21. 제20항에서, 적어도 하나의 반사표면은 상기 표면을 만곡시켜 조정되는 것이 특징인 화학증기 증착 반응기용 반사장치.
  22. 제20항에서, 적어도 하나의 반사표면은 상기 서셉터에 대해 상기 표면을 방위시킴으로서 조정되는 것이 특징인 화학증기증착 반응기용 반사장치.
  23. 제22항에서, 상기 하나의 반사표면은 상기 표면을 만곡시킴으로서 더 조정되는 것이 특징인 화학증기증착 반응기용 반사장치.
  24. 제20항에서, 상기 환형 반사표면은 통합구조를 형성하며, 또한 상기 공정실 둘레에 내함을 한정하며, 상기 내함은 냉각가스가 공정실과 상기 환형 반사표면간의 분리간극으로 유도될 수 있도록 상기 공정실로부터 떨어져 있는 것이 특징인 화학증기증착 반응기용 반사장치.
  25. 제20항에서, 상기 서셉터는 주위연부를 갖는 평평한 디스크이며, 상기 디스크는 상기 중심축에 수직이며, 또한 상기 반사장치는 상기 공정실을 횡단하여 상기 디스크연부에 대향하여 배치되는 환형 반사표면을 갖는 것이 특징인 화학증기증착 반응기용 반사장치.
  26. 제25항에서, 상기 환형 반사표면은 상기 서셉터 연부내의 반경중심으로 만곡되어 있으며, 그에 의해 환형 반사표면을 향하는 상기 연부로부터 복사되는 에너지가 상기 연부로 반사되는 것이 특징인 화학증기증착 반응기용 반사장치.
  27. 제20항에서, 상기 환형 반사표면들의 대부분은 횡단면이 평평하며 또한 에너지의 최대량을 상기 서셉터에 한 번 반사로 반사시키도록 방위되는 것이 특징인 화학증기증착 반응기용 반사장치.
  28. 제27항에서, 상기 공정실은 벨자형이며, 또한 상기 반사장치는 상기 벨자의 상부위에 반사표면을 더 포함하는 것이 특징인 화학증기증착 반응기용 반사장치.
  29. 제28항에서, 상기 반사표면은 구형의 오목형상을 갖는 것이 특징인 화학증기증착 반응기용 반사장치.
  30. 제20항에서, 상기 환형 반사표면들의 대부분은 횡단면이 평평하며, 또한 상기 서셉터로부터 복사되는 에너지를 상기 서셉터의 연부들로 한번 반사로 반사시키도록 방위되는 것이 특징인 화학증기증착 반응기용 반사장치.
  31. 제30항에서, 상기 공정실은 벨자형이며, 또한 상기 반사장치는 상기 벨자의 상부위에 반사표면을 더 포함하는 것이 특징인 화학증기증착 반응기용 반사장치.
  32. 제31항에서, 상기 반사표면은 구형 오목형상을 갖는 것이 특징인 화학증기증착 반응기용 반사장치.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101226249B1 (ko) * 2010-12-20 2013-01-25 엘아이지에이디피 주식회사 피드 스루 및 이를 이용한 화학기상 증착장치

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2618799B1 (fr) * 1987-07-27 1989-12-29 Inst Nat Rech Chimique Reacteur de depot en phase vapeur
US4895102A (en) * 1987-10-29 1990-01-23 Techna Vision Incorporated Spin coater
US5156820A (en) * 1989-05-15 1992-10-20 Rapro Technology, Inc. Reaction chamber with controlled radiant energy heating and distributed reactant flow
US5179677A (en) * 1990-08-16 1993-01-12 Applied Materials, Inc. Apparatus and method for substrate heating utilizing various infrared means to achieve uniform intensity
JP2998903B2 (ja) * 1990-11-14 2000-01-17 東京エレクトロン株式会社 熱処理装置
US5444217A (en) * 1993-01-21 1995-08-22 Moore Epitaxial Inc. Rapid thermal processing apparatus for processing semiconductor wafers
US5580388A (en) * 1993-01-21 1996-12-03 Moore Epitaxial, Inc. Multi-layer susceptor for rapid thermal process reactors
TW289839B (ko) * 1993-02-09 1996-11-01 Gen Instrument Corp
US6002109A (en) * 1995-07-10 1999-12-14 Mattson Technology, Inc. System and method for thermal processing of a semiconductor substrate
US6072160A (en) * 1996-06-03 2000-06-06 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for enhancing the efficiency of radiant energy sources used in rapid thermal processing of substrates by energy reflection
US6046439A (en) 1996-06-17 2000-04-04 Mattson Technology, Inc. System and method for thermal processing of a semiconductor substrate
US6021152A (en) * 1997-07-11 2000-02-01 Asm America, Inc. Reflective surface for CVD reactor walls
US6771895B2 (en) * 1999-01-06 2004-08-03 Mattson Technology, Inc. Heating device for heating semiconductor wafers in thermal processing chambers
US6082296A (en) * 1999-09-22 2000-07-04 Xerox Corporation Thin film deposition chamber
KR100375985B1 (ko) * 2000-08-17 2003-03-15 삼성전자주식회사 반사부를 구비하는 박막 형성 장치
KR20020088091A (ko) * 2001-05-17 2002-11-27 (주)한백 화합물 반도체 제조용 수평 반응로
EP1293587A1 (en) * 2001-09-14 2003-03-19 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Vacuum coating apparatus with central heater
DE10320597A1 (de) * 2003-04-30 2004-12-02 Aixtron Ag Verfahren und Vorrichtung zum Abscheiden von Halbleiterschichten mit zwei Prozessgasen, von denen das eine vorkonditioniert ist
JP2012028544A (ja) * 2010-07-23 2012-02-09 Ulvac Japan Ltd 基板加熱炉
US9793144B2 (en) * 2011-08-30 2017-10-17 Evatec Ag Wafer holder and temperature conditioning arrangement and method of manufacturing a wafer
JP5920188B2 (ja) * 2012-11-26 2016-05-18 信越半導体株式会社 加熱装置
JP6094605B2 (ja) * 2015-01-20 2017-03-15 トヨタ自動車株式会社 単結晶製造装置
WO2016126554A1 (en) * 2015-02-05 2016-08-11 Dow Corning Corporation Furnace for seeded sublimation of wide band gap crystals
JP6818402B2 (ja) * 2015-07-17 2021-01-20 株式会社日立ハイテク プラズマ処理装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3862397A (en) * 1972-03-24 1975-01-21 Applied Materials Tech Cool wall radiantly heated reactor
GB2089840B (en) * 1980-12-20 1983-12-14 Cambridge Instr Ltd Chemical vapour deposition apparatus incorporating radiant heat source for substrate
JPS58201185A (ja) * 1982-05-19 1983-11-22 Toshiba Corp 位置検出装置
JPS60116778A (ja) * 1983-11-23 1985-06-24 ジエミニ　リサーチ，インコーポレイテツド 化学蒸着方法及び装置
JPS60153116A (ja) * 1984-01-20 1985-08-12 Toshiba Mach Co Ltd 縦型拡散炉型気相成長装置
JPS62113034A (ja) * 1985-11-13 1987-05-23 Kokusai Electric Co Ltd ランプ加熱中の半導体基板の温度測定装置
JP3353386B2 (ja) * 1993-06-01 2002-12-03 株式会社タツノ・メカトロニクス 給油装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101226249B1 (ko) * 2010-12-20 2013-01-25 엘아이지에이디피 주식회사 피드 스루 및 이를 이용한 화학기상 증착장치

Also Published As

Publication number Publication date
EP0291273A3 (en) 1990-05-16
US4823735A (en) 1989-04-25
EP0291273A2 (en) 1988-11-17
KR880014653A (ko) 1988-12-24
JPS6471117A (en) 1989-03-16

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