CN103026465A - 基板衬托器及具有其的沉积装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于半导体元件制造的沉积装置，根据本发明，包括：工艺腔；基板衬托器，其安装于所述工艺腔，在同心圆上具有放置基板的多个台；气体供应构件，其为多个，供应反应气体；净化气体供应构件，其供应净化气体；喷射构件，其具有多个独立的导流板，使得能够在与放置于各个所述台上的基板对应的位置，独立地向基板的整个处理面喷射从所述多个气体供应部和所述净化气体供应构件接受供应的反应气体及净化气体；以及驱动部，其使所述基板衬托器或所述喷射构件旋转，使得所述喷射构件的导流板向各个放置于所述台的多个基板依次旋转。所述基板衬托器包括：上部衬托器，其形成有所述台；下部衬托器，其结合于所述上部衬托器底面，安装有提供用于对基板进行加热的热源的发热体；以及屏蔽板，其与各个所述台对应地安装于所述下部衬托器的底面，用于把向所述下部衬托器底面放射的热能重新向所述下部衬托器侧供应，提高热效率。

Description

基板衬托器及具有其的沉积装置
技术领域
本发明涉及用于半导体元件制造的装置，更详细地说，涉及支撑基板的衬托器及具有其的执行沉积工序的装置。
背景技术
在制造半导体元件的沉积过程中，为改善沉积膜质的一致性(conformability)，导入了原子层沉积方式。原子层沉积方式是一种反复进行沉积成相当于原子层厚度的单位反应周期(cycle)，以所需的厚度形成沉积层的方式。但是，原子层沉积方式与化学气相沉积(CVD，chemical vapor deposition)或溅射(sputter)方式相比，沉积速度很慢，因而为了使膜生长为所需厚度需要大量时间，生产率下降。
特别是放置基板的衬托器的温度均一度是左右沉积于基板的薄膜的厚度均一度的重要因素之一。衬托器根据发热体的配置形状而对基板产生热影响，造成膜质的不均衡。因此，为减小因发热体的配置而产生的影响，在衬托器中，使提供发热体的板的厚度加厚，确保温度均一性。
发明内容
本发明的一种目的在于提供一种能够提高热效率的基板衬托器及具有其的沉积装置。
另外，本发明的一种目的在于提供一种能够使从发热体产生的热不用于基板加热而损失的现象实现最小化的基板衬托器及具有其的沉积装置。
另外，本发明的一种目的在于提供一种能够提高温度均一性的基板衬托器及具有其的沉积装置。
本发明的目的并不限定于此，从以下记载中，所属技术领域的技术人员将能够明确理解未提及的其它目的。
为解决上述课题，本发明的沉积装置包括：工艺腔；基板衬托器，其安装于所述工艺腔，在同一平面上放置多个基板；以及喷射构件，其在分别对应于在所述基板衬托器上放置的多个基板的位置，向基板的整个处理面喷射气体；所述基板衬托器包括：上部衬托器，其在上部面形成有放置基板的台；下部衬托器，其结合于所述上部衬托器底面，在与各个所述台对应的区域，安装有提供用于对基板进行加热的热源的发热体；以及屏蔽构件，其安装于所述下部衬托器的底面，用于抑制向所述下部衬托器底面的热能放射。
根据本发明的实施例，所述基板衬托器在所述下部衬托器与所述屏蔽构件之间具有用于热传递的辐射空间。
根据本发明的实施例，所述屏蔽构件包括在与所述辐射空间接触的上面形成有反射涂膜的板状的屏蔽板；所述屏蔽板与所述台对应地配置。
根据本发明的实施例，所述屏蔽板具有弯曲的上面或倾斜的上面。
根据本发明的实施例，所述屏蔽板在上面具有以能够把热能的放射角度集中于特定区间的阴刻或阳刻的凹凸形态构成的图案。
根据本发明的实施例，所述基板衬托器在位于所述台下方的所述上部衬托器与所述下部衬托器之间形成有用于以辐射方式传递所述发热体的热源的空隙。
根据本发明的实施例，在所述空隙中，填充有混合了热容量大、导热率低的碳纳米管的碳化硅系物质。
用于达成所述课题的基板衬托器包括：上部衬托器，其在同心圆上具有放置基板的多个台；下部衬托器，其结合于所述上部衬托器底面，安装有提供用于对基板进行加热的热源的发热体；以及屏蔽板，其与各个所述台对应地安装于所述下部衬托器的底面，用于把向所述下部衬托器底面放射的热能重新向所述下部衬托器侧供应，提高热效率。
根据本发明的实施例，所述基板衬托器在位于所述台下方的所述上部衬托器与所述下部衬托器之间形成有用于均一地传递所述发热体的热能的第1空隙，在所述下部衬托器与所述屏蔽构件之间形成有用于把从所述屏蔽构件反射的热能传递给所述下部衬托器的第2空隙。
根据本发明的实施例，所述屏蔽板在与所述第2空隙接触的上面具有反射涂膜，在所述屏蔽板的上面，形成有以能够把热能的放射角度集中于特定区间的阴刻或阳刻的凹凸形态构成的图案。
有益效果
根据本发明，能够使放置于衬托器上的基板的温度分布偏差实现最小化。
另外，根据本发明，能够在加热基板时提高热效率。
附图说明
图1是用于说明本发明的原子层沉积装置的图。
图2及图3是图1所示的喷射构件的立体图及剖面图。
图4是图1所示的基板衬托器的立体图。
图5是基板衬托器的主要部分剖面图。
图6至图9是显示屏蔽构件的多种变形例的图。
图10是用于说明本发明另一实施例的屏蔽构件的图。
图11是显示图10所示的屏蔽构件的变形例的图。
图12是显示屏蔽构件又一实施例的图。
图13是显示出屏蔽构件又一实施例的图。
具体实施方式
下面参照附图，详细说明本发明的优选实施例。通过与附图相关的实施例，上述的本发明要解决的课题、解决课题手段及效果将更容易理解。各图为了进行明确的说明，一部分显示得简略或夸张。在对各图的构成要素赋予参照符号方面需要注意的是，对于相同的构成要素，即使显示于不同的图上，也尽可能图示得使其具有相同的符号。另外，在说明本发明的过程中，当判断认为关于相关公知的构成或功能的具体说明可能混淆本发明要旨时，省略其详细说明。
(实施例)
图1是示意性显示本发明的原子层沉积装置的图。图2是图1的喷射构件的立体图，图3是图1的喷射构件的剖面图。另外，图4是图1的基板衬托器的立体图。
如图1至图4所示，原子层沉积装置(10)包括：工艺腔(process chamber)(100)、作为基板支撑构件(support member)的基板衬托器(200)、喷射构件(300)以及供应构件(400)。
在工艺腔(100)的一侧，提供有出入口(112)。在工序进行时，基板(W)通过出入口(112)出入工艺腔(100)。另外，在工艺腔(100)的上部边缘，可以提供有排气道(exhaust duct)(120)和排气管(exhaust tube)(114)，用于排出向工艺腔(100)供应的反应气体和净化气体及原子层沉积工序中产生的反应副产物。排气道(120)位于喷射构件(300)的外侧，以环状提供。虽然图中未示出，但在排气管(114)上，可以安装有真空泵、压力控制阀、开闭阀、流量控制阀。
如图1至图3所示，喷射构件(300)向放置于基板衬托器(200)上的4张基板分别喷射气体。喷射构件(300)从供应构件(400)接受第1、2反应气体及净化气体供应。喷射构件(300)以如下方式提供：能够在与各个基板对应的位置，向基板的整个处理面喷射从供应构件(400)接受供应的气体。喷射构件(300)具有头部(310)和杆(330)。头部(310)具有第1至第4导流板(baffles)(320a-320d)。杆(330)安装于工艺腔(100)的上部中央，对头部(310)进行支撑。头部(310)具有圆盘形状，第1至第4导流板(320a-320d)在头部(310)的内部具有容纳气体的独立的空间。第1至第4导流板(320a-320d)具有以头部(310)的中心为基准依次划分成90度间隔的扇形形状。在第1至第4导流板(320a-320d)的底面形成有气体喷出口(312)。在各个第1至第4导流板(320a-320d)的独立空间，供应从供应构件(400)提供的气体，所述气体通过气体喷出口(312)喷射，提供给基板。各个导流板(320a-320d)中的一部分可以供应种类相异的气体。另外，导流板(320a-320d)中的一部分可以供应种类相同的气体。根据一个示例，在第1导流板(320a)中提供第1反应气体，在与第1导流板(320a)相向的第3导流板(320c)中提供第2反应气体，第2导流板(320b)和第4导流板(320d)提供用于防止第1反应气体与第2反应气体的混合、对未反应气体进行净化的净化气体。
例如，头部(310)按90度间隔、以扇形形成第1至第4导流板(320a-320d)。但是，本发明并非限定于此，根据工序目的或特性，导流板的数量可以以比4个少或比4个多的数量提供。例如，导流板可以提供8个，按45度间隔配置。可选地，导流板可以提供2个，按180度间隔配置。另外，导流板全体或导流板中的一部分，可以大小相异地提供。
再如图1所示，供应构件(400)包括第1气体供应构件(410a)、第2气体供应构件(410b)以及净化气体供应构件(420)。第1气体供应构件(410a)把用于在基板(w)上形成既定的薄膜的第1反应气体供应给第1导流板(320a)。第2气体供应构件(410b)把第2反应气体供应给第3导流板(320c)。净化气体供应构件(420)把净化气体供应给第2及第4导流板(320b，320d)。净化气体供应构件(420)以既定流量持续供应净化气体，而第1气体供应构件(410a)和第2气体供应构件(410b)能够在短时间释放(瞬间供应方式)利用高压填充罐(图中未示出)进行高压填充的反应气体，使反应气体扩散到基板上。
在本实施例中，为供应2种相互不同的反应气体，使用了2个气体供应构件，但是，根据工序特性，也可以应用多个气体供应构件，以便能够供应3种以上相互不同的反应气体。
如图1及图4所示，基板衬托器(200)安装于工艺腔(100)的内部空间。基板衬托器(200)由放置4张基板的分批式(btach type)构成。基板衬托器(200)借助于驱动部(290)而旋转。使基板衬托器(200)旋转的驱动部(290)可以使用安装有能够控制驱动电机的旋转数与旋转速度的编码器的步进电机。借助于编码器，控制喷射构件(300)的1个周期工序(第1反应气体-净化气体-第2反应气体-净化气体)时间。
就基板衬托器(200)而言，台的个数可以应用并非4个的3个或4个以上。
虽然图中未示出，但基板衬托器(200)可以具备使基板(W)在各个台中上升及下降的多个顶升销(图中未示出)。顶升销使基板(W)升降，从而使基板(W)从基板衬托器(200)的台离开，或放置于台上。
基板衬托器(200)包括上部衬托器(210)、下部衬托器(220)、发热体(230)、屏蔽构件(240)以及支撑柱(280)。
上部衬托器(210)以形成有第1至第4台(212a-212d)的圆板形状，层叠地结合于下部衬托器(220)的上部，其中，所述第1至第4台(212a-212d)在上部面放置基板。上部衬托器(210)所具备的第1至第4台(212a-212d)可以以与基板的形状类似的圆形提供。第1至第4台(212a-212d)以基板衬托器(200)的中央为中心，在同心圆上以90度间隔配置。
下部衬托器(220)在上面具有对放置于上部衬托器(210)的各台(212a-212d)上的基板(W)进行加热的发热体(230)。作为发热体(230)，可以使用加热线。发热体(230)以被支架(232)支撑的状态，位于在下部衬托器(220)的上面形成的插入槽(228)。支架(232)可以安装于整个发热体(230)。可选地，支架(232)可以每隔既定长度或既定角度(例如90度、45度角度)安装，使发热体(230)固定。发热体(230)为了使基板(W)的温度上升至已设定的温度(工序温度)而对上部衬托器(210)与下部衬托器(220)进行加热。就发热体(230)而言，可以在放置基板的台区域(密集配置加热线)与此外区域(分散配置加热线)中不同地配置加热线，使放置基板的台区域的温度提高，此外区域保持较低，使得只在基板上实现薄膜沉积。
图5是基板衬托器的主要部分剖面图。如图5所示，在上部衬托器(210)与下部衬托器(220)之间，提供数毫米(mm)的第1空隙(250)，在下部衬托器(220)与屏蔽构件(240)之间，也提供数毫米(mm)的第2空隙(260)。
第1空隙(250)形成在位于台下方的上部衬托器(210)与下部衬托器(220)之间。发热体(230)的热能借助于第1空隙(250)，并非以传导方式，而是以辐射传递方式，传递给上部衬托器(210)，因此，上部衬托器(210)的温度均一性得到提高。作为另一示例，虽然图中未示出，但可以在第1空隙(250)安装由热容量大、导热率低的碳化硅系物质构成的热传递片，提高热传递速度。对于热传递片，可以把在碳化硅中混合了单向进行热传递的碳纳米管的热传递片安装成单层或复层使用，按热传递片的区域(中央部分与边缘部分)调节碳纳米管的混合率，调节热传递片的各区域的热传递率。
再如图5所示，屏蔽构件(240)切断由发热体(230)产生的热能的一部分向下部衬托器(220)的底面放射并损失，其中，所述发热体(230)安装于下部衬托器(220)的上面。屏蔽构件(240)安装于下部衬托器(220)的底面。在屏蔽构件(240)与下部衬托器(220)之间，形成有作为用于热传递的辐射空间的第2空隙(260)。
屏蔽构件(240)在与台对应的下部衬托器(220)的底面，与台相同地以基板衬托器(200)的中央为中心，以90度间隔配置于同心圆上。屏蔽构件(240)具有涂布有反射涂膜(244)的圆形板状的屏蔽板(241)，以便能够把向下部衬托器(220)底面放射的热能重新向下部衬托器(220)侧供应，提高热效率。屏蔽板(241)由诸如石英的热容量小的材料构成，在其表面上，为增加反射效率而可以涂布热化学稳定的铂、钼等薄薄的薄膜(反射涂膜)(244)。
屏蔽板(241)除如图4所示的平坦的板状之外，还可以由多种形状构成。
图6至图9是显示屏蔽构件的多种变形例的图。
如图6、图7所示，屏蔽板(241)可以凹陷地或凸出地形成。在屏蔽板(241)以从边缘向中央部分凹陷的形态形成的情况下，辐射能的再反射角度可以集中于中央。在屏蔽板(241)凸出地形成的情况下，辐射能的再反射角度可以集中于边缘。屏蔽板(241)的形状可以多样地变更，以便能够把辐射能的反射角集中于特定区域，进一步提高特定区域的温度。
如图8所示，在屏蔽构件(240c)的屏蔽板(241)上面，可以形成有凹凸形态的图案。图案使从下部衬托器(220)的底面放射的辐射能的再反射效率提高，调节再反射角度。屏蔽构件(240c)可以利用图案，进一步提高特定区域的温度，提高反射率。图案可以以阴刻或阳刻形成。另外，图案可以具有点状、多边形、V形以及圆锥等多种形状。
图9的屏蔽构件(240d)可以在屏蔽板(241)的上面构成中央附近与边缘附近的形状不同的图案，以便能够使辐射能的反射角集中于特定区域。
图10显示了本发明的另一实施例。在图10中，屏蔽构件(240e)安装于下部衬托器(220)的上面。在这种情况下，屏蔽构件(240e)对从上部衬托器(210)的底面释放的辐射能及发热体的下部放射能进行再反射。此时，为提高屏蔽构件(240e)的反射效率，使发热体(230)的位置高于下部衬托器(220)的上面，以便较多地露出于第1空隙。在发热体(230)被以露出于下部衬托器(220)的上面的方式安装的情况下，能够使从发热体(230)向下部衬托器(220)的上面方向释放的辐射能向上部衬托器(210)方向反射，能够提高热效率。
图11是显示图10的变形例的图，发热体(230)直接安装于屏蔽构件(240f)的上面，位于下部衬托器上面，发热体(230)借助于支架(232)而固定于屏蔽构件(240f)的上面，支架(232)可以每隔既定间隔或既定角度安装于发热体(230)。
图12及图13是显示屏蔽构件另一实施例的图。
如图12、13所示，屏蔽构件(240g，240h)包括涂布有反射涂膜(244)的圆形板状的屏蔽板(241)和外壳(249)，其中，所述外壳(249)对屏蔽板(241)进行密封，在上部形成作为用于热传递的辐射空间的第2空隙(260)。外壳(249)由透明的石英材质构成，外壳(249)能够阻止工艺气体(反应气体)的侵入，防止因屏蔽板(241)及反射涂膜(244)的污染、异常反应、杂质而造成的反射率低下等。
这种结构的屏蔽构件(240g)如图8所示，可以安装于下部衬托器(220)的上面，在这种情况下，发热体(230)安装于屏蔽构件的外壳(249)上面。
另外，如图13所示，上述结构的屏蔽构件(240h)可以安装于下部衬托器(220)的底面，屏蔽构件(240h)由于自身具有用于热传递的辐射空间，因而在屏蔽构件(240h)与下部衬托器(220)之间不提供另外的空间，贴紧安装。
以上的说明只是示例性地说明本发明的技术思想而已，只要是本发明所属技术领域的技术人员，均能够在不超出本发明的本质性特性的范围内实现多种修改及变形。因此，在本发明中公开的实施列并非用于限定本发明的技术思想，仅是用于说明，本发明的技术思想的范围并非由这种实施例所限定。本发明的保护范围应根据以下权利要求书进行解释，在与其同等的范围内的所有技术思想应解释为包含于本发明的权利范围。

Claims (18)

1.一种沉积装置，该沉积装置的特征在于，包括：
工艺腔；
基板衬托器，其安装于所述工艺腔，在同一平面上放置多个基板；以及
喷射构件，其在分别对应于在所述基板衬托器上放置的多个基板的位置，向基板的整个处理面喷射气体；
所述基板衬托器包括：
上部衬托器，其在上部面形成有放置基板的台；
下部衬托器，其结合于所述上部衬托器底面，在与各个所述台对应的区域，安装有提供用于对基板进行加热的热源的发热体；以及
屏蔽构件，其安装于所述下部衬托器的底面，用于抑制向所述下部衬托器底面的热能放射。
2.根据权利要求1所述的沉积装置，其特征在于：
所述基板衬托器在所述下部衬托器与所述屏蔽构件之间，具有用于热传递的辐射空间。
3.根据权利要求2所述的沉积装置，其特征在于：
所述屏蔽构件包括在与所述辐射空间接触的上面形成有反射涂膜的板状的屏蔽板；
所述屏蔽板与所述台对应地配置。
4.根据权利要求3所述的沉积装置，其特征在于：
所述屏蔽板具有弯曲的上面或倾斜的上面。
5.根据权利要求3所述的沉积装置，其特征在于：
所述屏蔽板具有凹陷或凸出的上面。
6.根据权利要求3所述的沉积装置，其特征在于：
所述屏蔽板在上面形成有以能够把热能的放射角度集中于特定区间的阴刻或阳刻的凹凸形态构成的图案。
7.根据权利要求2所述的沉积装置，其特征在于：
所述基板衬托器在位于所述台下方的所述上部衬托器与所述下部衬托器之间，形成有用于以辐射方式传递所述发热体的热源的空隙。
8.根据权利要求7所述的沉积装置，其特征在于：
在所述空隙中，填充有热容量大、导热率低的碳化硅系物质。
9.一种沉积装置，该沉积装置的特征在于，包括：
工艺腔；
基板衬托器，其安装于所述工艺腔，在同心圆上具有放置基板的多个台；
气体供应构件，其为多个，供应反应气体；
净化气体供应构件，其供应净化气体；
喷射构件，其具有多个独立的导流板，使得能够在与放置于各个所述台上的基板对应的位置，独立地向基板的整个处理面喷射从所述多个气体供应部和所述净化气体供应构件接受供应的反应气体及净化气体；以及
驱动部，其使所述基板衬托器或所述喷射构件旋转，使得所述喷射构件的导流板向各个放置于所述台的多个基板依次旋转；
所述基板衬托器包括：
上部衬托器，其形成有所述台；
下部衬托器，其结合于所述上部衬托器底面，安装有提供用于对基板进行加热的热源的发热体；
以及屏蔽板，其与各个所述台对应地安装于所述下部衬托器的底面，用于把向所述下部衬托器底面放射的热能重新向所述下部衬托器侧供应，提高热效率。
10.根据权利要求9所述的沉积装置，其特征在于：
所述基板衬托器在位于所述台下方的所述上部衬托器与所述下部衬托器之间形成有用于均一地传递所述发热体的热能的第1空隙，
在所述下部衬托器与所述屏蔽构件之间形成有用于把从所述屏蔽构件反射的热能传递给所述下部衬托器的第2空隙。
11.根据权利要求10所述的沉积装置，其特征在于：
所述屏蔽板具有形成有反射涂层的凹陷或凸出的上面。
12.根据权利要求11所述的沉积装置，其特征在于：
在所述屏蔽板的上面，形成以阴刻或阳刻的凹凸形态构成的图案。
13.一种基板衬托器，该基板衬托器的特征在于，包括：
上部衬托器，其在同心圆上具有放置基板的多个台；
下部衬托器，其结合于所述上部衬托器的底面；
发热体，其安装于所述下部衬托器与所述上部衬托器之间，提供用于对基板进行加热的热源；以及
屏蔽构件，其与各个所述台对应地安装于所述下部衬托器，在上面具有反射涂膜，用于把从所述下部衬托器放射的热能重新向所述下部衬托器侧供应，提高热效率。
14.根据权利要求13所述的基板衬托器，其特征在于：
所述基板衬托器在位于所述台下方的所述上部衬托器与所述下部衬托器之间具有供所述屏蔽构件安装的第1空隙，
所述发热体安装于所述屏蔽构件上面。
15.根据权利要求13所述的基板衬托器，其特征在于，
所述屏蔽构件包括：屏蔽板，其为板状，在上面形成有所述反射涂膜；外壳，其为透明，对所述屏蔽板进行密封；
所述发热体安装于所述屏蔽构件的外壳上面。
16.根据权利要求13所述的基板衬托器，其特征在于：
所述屏蔽构件包括：屏蔽板，其为板状，在上面形成有所述反射涂膜；外壳，其为透明，对所述屏蔽板进行密封；
所述屏蔽构件安装于所述下部衬托器的底面。
17.根据权利要求15或16所述的基板衬托器，其特征在于：
所述屏蔽构件在所述屏蔽板的反射涂膜与所述外壳之间形成有第2空隙。
18.根据权利要求13所述的基板衬托器，其特征在于：
所述屏蔽构件在形成有所述反射涂膜的上面，形成有以能够把热能的放射角度集中于特定区间的阴刻或阳刻的凹凸形态构成的图案。
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