KR100478461B1

KR100478461B1 - 내부지지체를갖는프로세스챔버

Info

Publication number: KR100478461B1
Application number: KR10-1998-0700814A
Authority: KR
Inventors: 존 에프 웬거트; 로렌 알 제이콥스; 마이클 더블유 할핀; 데릭 더블유 포스터; 데어 쥬그드 코넬리우스 에이 반; 로버트 엠 바인; 마크 알 호킨스
Original assignee: 에이에스엠 아메리카, 인코포레이티드
Priority date: 1995-08-03
Filing date: 1996-08-01
Publication date: 2005-09-05
Also published as: JP2007314884A; EP1050602B1; JP4751371B2; KR19990036146A; EP1046728A3; EP1046728A2; EP1050602A3; EP1050602A2; JP2011086958A; EP1046728B1

Abstract

본 발명의 화학증착 반응챔버는 감압처리를 가능하게 하기 위하여 내부의 지지플레이트(40)를 갖는다. 챔버는 양측 볼록형상의 상부 및 하부벽(12, 14) 사이에 넓은 수평크기와 좁은 수직크기를 갖는 수직-측방의 볼록렌즈와 같은 단면형상을 갖는다. 중앙의 수평 지지플레이트(40)는 챔버의 두 개의 측방 사이드레일(16, 18) 사이에 마련되어 있다. 지지플레이트에는 모따기된 사각형의 큰 개구가 형성되어, 그 내부에 웨이퍼가 적치되는 회전가능한 서스셉터가 배치된다. 서스셉터의 샤프트는 개구를 통과한 다음 챔버로부터 하향연장된 하부튜브를 통해 연장된다. 지지플레이트는 반응챔버를 상부영역과 하부영역(66, 68)으로 분할하고, 퍼지가스는 하부튜브를 통해 하부영역으로 도입되어 그 내부에서의 원하지 않는 증착을 방지한다. 서스셉터를 둘러싸고 지지플레이트에 결합된 핑거들에 의해 지지되는 온도보상링이 마련되어 있다. 온도보상링은 원형이거나, 지지플레이트 개구의 모따기된 사각형상과 일치하도록 형성될 수 있다. 링은 서스셉터로부터 상류측보다 하류측으로 더 연장될 수 있다. 원형의 온도보상링과 모따기된 사각개구 사이에 별개의 희생 수정플레이트가 마련될 수 있다. 이 수정플레이트는 수평부와 수직 립부를 가지며, 수직 립부는 개구에 밀접하게 접촉하여 지지플레이트의 탈유리화를 방지한다. 가스인젝터는 챔버의 유입플랜지에 접촉하여 상부영역에 프로세스가스를 하부영역에 퍼지가스를 분사한다. 가스인젝터는 복수의 독립적으로 제어되는 채널을 가지며, 이들은 챔버를 측방으로 가로지르도록 배치되어 있다. 채널들은 인젝터의 유출측에서 병합되어 분리된 유동들이 웨이퍼에 도달하기 훨씬 전에 유동들의 인접한 종방향 연부들이 혼합되도록 한다.

Description

내부지지체를 갖는 프로세스챔버

본 발명은 반도체 등의 화학증착 등의 처리를 위한 프로세서챔버에 관한 것이다. 더 구체적으로는, 본 발명은 고온, 저압처리에 관련된 스트레스에 견딜 수 있고 웨이퍼온도균일성 및 가스유동특성이 개선된 프로세서챔버에 관한 것이다.

반도체웨이퍼의 열적처리를 위한 프로세서챔버는, 방사에너지에 대해 실질적인 투과성을 갖는 수정(유리질 실리카)이나 그 유사재료로 만들어지는 것이 바람직하다. 그래서, 방사히터는 챔버의 외부에 인접하여 설치되며, 챔버 내에서 처리되는 웨이퍼가 가열되어 온도 상승하더라도 챔버벽은 동일레벨까지 가열되지 아니한다. 한편, 수정은 고온에 견딜 수 있기 때문에 바람직하다. 수정은 또한 다양한 처리가스에 의한 열화에 저항할 수 있는 불활성 특성과 그의 고순도특성 때문에도 바람직하다.

수정챔버내부의 압력이 주변의 대기압보다 훨씬 낮게 감압되는 곳에 적용할 경우에는, 챔버를 원통형이나 구형으로 형성하면 강도의 관점에서 그 만곡된 표면이 내부를 향한 힘에 가장 잘 저항할 수 있기 때문에 바람직하다. 그러나, 화학증착을 위해 평탄한 웨이퍼를 배치하여 증착가스를 웨이퍼에 평행하게 유동시킬 경우에는, 챔버벽이 웨이퍼의 대면한 평탄표면에 평행하도록 하는 것이 웨이퍼표면의 균일한 증착을 얻기 위해서는 바람직하다. 균일하게 증착하는 것은 그러한 웨이퍼로부터 만들어지는 수득가능한 제품의 수율을 높이는 데 있어 매우 중요하다. 그러나, 평탄한 벽은 내부압력이 감소되었을 때 동일한 크기와 두께의 외향 만곡된 벽에 비해 붕괴될 가능성이 높다.

평탄한 벽의 챔버에 가해지는 내향한 힘을 처리하기 위하여, 미국특허 제4,920,918호에서 볼 수 있는 바와 같이, 벽에 거의 직각으로 연장되어 결합되는 보강재를 벽의 외부에 마련하였다. 이 특허는 또한 큰 곡률반경의 외향 만곡된 상부 및 하부의 타원형상 벽을 가지고 그에 의해 다소 평탄하지만 만곡되어 있는 형상을 나타내는 챔버의 외부에 설치되는 보강재를 개시하고 있다. 이 절충안은 만곡된 벽에 의해 약간의 추가적 보강을 제공하지만 증착의 균일도에는 그다지 영향을 미치지 아니한다. 이 디자인의 중요한 한가지 단점은, 방사가열램프를 외부에 설치할 때 이를 복잡하게 하고 그와 간섭되게 된다는 데 있다. 더욱이, 수정보강재의 복잡성과 부피 때문에 재료비용 및 제조비용이 증대된다.

물론, 평탄한 벽을 두껍게 하여 강도를 높일 수는 있지만, 비용이 증대하고 챔버의 가열과 냉각특성에 부정적 영향을 미치게 된다.

미국특허 제 5,085,887호에 개시된 챔버는 그 벽이 원형의 약간 돔형상으로 되어 즉 상부의 챔버벽이 만곡되어 감소된 챔버압력의 부하를 수용한다. 이 원형의 벽에는 매우 두껍게 만들어진 둘레플랜지가 마련되어 있고, 이 플랜지는 상부벽을 반경방향에서 제한하여 그 돔형상의 벽이 열팽창에 의해 외측으로 휘어지게 함으로써, 진공이 가해질 때 외부의 대기압에 대한 저항을 보조한다. 이 챔버는 상부 및 하부 챔버벽의 두꺼워진 외부플랜지를 클램핑하는 데 복잡한 메카니즘이 필요로 한다.

화학증착과정에서의 열작용과 관련한 고온 때문에, 프로세스챔버의 벽은 어느 정도까지 가열되기도 하며, 그 표면에는 화학적 입자가 침착된다. 이들 입자는 처리된 웨이퍼 결과물의 순도에 심각한 문제를 야기시킬 수 있다. 그래서, 반응챔버벽에 입자재료가 착상되는 것을 감소시키기 위해 많은 노력이 있어왔다. 그 한가지 해결책은, 입자가 위험한 수준에까지 누적되기 전에, 프로세서챔버의 내면을 주기적으로 엣칭하여 입자를 제거하는 것이다. 하지만, 수정프로세서챔버는 방사열의 투과성이 높기 때문에 가열하는 데 시간이 많이 걸리며, 그래서 느린 엣칭사이클을 주기적으로 행하면 기계의 최대 생산성이 떨어질 수밖에 없다.

가스유동의 프로파일이 피처리 웨이퍼를 가로질러 평행하게 되도록 제어함으로써 보다 균일한 증착을 얻고자 하는 시도도 행하여졌었다. 예를 들어, 미국특허 제 5,221,556호에 개시된 시스템에서는 가스유입구 매니폴드의 구멍이 치수변경되어 보다 많은 가스가 다른 구간들에 비해 일 구간 통상적으로는 중앙구간을 통과하도록 한다. 미국특허 제 5,269,847호는 피처리 웨이퍼의 상류에 측방으로 분배되는 다수의 독립된 유동으로 합병되는 가스유동의 쌍들을 조절하기 위한 밸브들을 가지고 있다. 이 시스템은 웨이퍼 선단연부의 직전에까지 다양한 가스유동을 분리하여 보냄으로써, 너무 이른 혼합을 방지하고, 웨이퍼를 가로지르는 반응물질과 캐리어가스의 유동 및 집중 프로파일에 대한 제어성을 높이는 것의 중요성을 강조하고 있다.

종래 기술에서 충분히 고려하지 못했던 또 하나의 문제점은, 평행유동 반응기내에서 프로세스가스가 재순환한다는 것이다. 더 구체적으로 말하면, 가스는 웨이퍼 및 서스셉터 상에서 평행하게 이동한 다음, 고온의 서스셉터와 냉각기 챔버벽 사이에서 온도구배를 겪을 수 있다. 또한, 가스유동은 배출도관에 인접한 곳에서 교축되어 난류와 재순환을 발생시킬 수 있다. 어느 한 원인에 의한 재순환은 상류로 이행되어 웨이퍼의 영역에서 유동균일도에 영향을 미치며, 나아가서는 필름증착의 균일도를 떨어뜨린다.

더욱이, 웨이퍼상의 온도구배는 선단연부로부터 후단연부에 이르기까지 불균일하다. 즉, 가스의 온도는 기본적으로, 웨이퍼의 하부에 있는 열흡수 서스셉터에 대한 가스의 근접도에 의해 결정된다. 가스가 서스셉터에 접근하여 그를 통과할 때, 가스는 서스셉터의 하류측 연부를 향하여 갈수록 최대온도까지 매우 빠르게 가열되고, 그리고 그 점을 벗어난 후 떨어진다. 이 온도불균일은 필름증착의 균일도에 부정적인 영향을 부가한다.

이에, 화학증착용이나 기타 고온처리용의 챔버를 수정이나 그와 유사한 재료로 만들고 감압처리에 수반되는 스트레스에 견딜 수 있도록 개선하여야 할 필요가 있다. 그리고, 웨이퍼를 둘러싸는 온도와 유동환경을 보다 균일하게 하여 보다 균일한 증착이 보장되도록 할 필요도 있다. 또한, 더욱 응답적인 유동제어시스템이 필요하다. 끝으로, 보다 높은 생산성으로 보다 에너지 효율적인 화학증착시스템도 필요하다.

도 1은 본 발명에 따른 프로세서챔버의 일 실시형태의 사시도,

도 2는 도 1의 2-2선에 따른 단면도,

도 3은 도 1의 3-3선을 따라 수직종방향 평면으로 절단한 프로세서챔버의 절반의 사시도,

도 4는 챔버의 평면도,

도 5는 챔버의 유입단의 정면도,

도 6은 챔버의 유출단의 정면도,

도 7은 챔버의 측면도,

도 8은 웨이퍼처리시스템의 일부에 연결된 챔버를 나타낸 단면도,

도 9는 내부챔버 지지플레이트의 개구 내에서 서스셉터를 둘러싸고 있는 대안적 링의 평면도,

도 10은 챔버지지플레이트내의 개구내부에 위치한 희생 플레이트의 평면도,

도 11은 본 발명의 프로세서챔버의 제 실시예와 관련하여 사용되는 처리시스템환경을 설명하는 단면도,

도 11a는 도 11의 프로세서챔버의 단면도,

도 12는 확대된 온도보상링과 희생 수정플레이트를 갖는 프로세서챔버의 제 2실시예의 분해사시도,

도 12a는 온도보상링의 단면도,

도 13은 도 12에 도시된 희생 수정플레이트의 평면도,

도 14는 도 13의 희생 수정플레이트의 단면도,

도 15는 본 발명의 챔버 내에 사용되는 대안적 희생 수정플레이트의 사시도,

도 16은 도 15에 도시된 희생 수정플레이트의 평면도,

도 17은 도 16의 희생 수정플레이트의 단면도,

도 18a는 본 발명의 챔버 내에 설치된 도 13의 희생 수정플레이트를 나타내는, 도 11의 18-18선에 따른 평면도,

도 18b는 도 15의 희생 수정플레이트를 나타내는 설치상태 평면도,

도 18c는 챔버지지플레이트 개구의 상류측 모서리에 분리 배치된 한 쌍의 희생 수정플레이트를 나타내는 평면도,

도 19는 도 18c에 도시된 분리된 희생 수정플레이트중 하나의 정면도,

도 20은 도 19의 분리된 희생 수정플레이트의 저면도,

도 21은 본 발명의 챔버에 사용되는 다중 조화된 포트들을 가진 가스인젝터의 수직단면도,

도 21a는 프로세스가스 유동챔버를 나타내는 가스인젝터의 일부의 상세단면도,

도 22는 프로세서챔버로부터 분리하여 내부의 가스유동채널을 나타낸 도 21의 가스인젝터의 배면도,

도 23은 도 21의 23-23선을 따른 가스인젝터의 후방플랜지 절반의 정면도,

도 24는 프로세스가스가 팽창되는 영역을 나타내는 도 21의 24-24선을 따른 가스인젝터의 수평단면도,

도 25는 내부 유체냉각채널을 나타내는 도 21의 25-25선을 따른 후방플랜지 절반의 수직단면도,

도 26은 본 발명의 가스인젝터에 사용되는 니들밸브의 확대단면도,

도 27은 서스셉터를 둘러싸며 서스셉터와 피처리 웨이퍼의 하류에 연장된 수정된 온도보상링을 가진 프로세서챔버의 다른 실시예를 나타낸 단면도,

도 28a는 서스셉터와 웨이퍼에 관련한 하류측 구조를 나타낸, 도 27에 도시된 것과 유사한 프로세서챔버의 개략적 수직단면도,

도 28b는 도 28a의 평면도,

도 29a는 외부램프로부터의 방사열유동을 나타내는, 하류측 구조가 없는 프로세서챔버의 개략적 수직단면도,

도 29b는 챔버 내에서의 방사열유동의 변화를 나타내는, 하류측 구조가 추가된 도 29a와 유사한 도면,

도 30a는 피처리 웨이퍼를 가로지르는 통상적 온도분포를 화살표로 나타낸, 하류측 구조가 없는 프로세서챔버의 개략적 수평단면도,

도 30b는 피처리 웨이퍼를 가로지르는 온도분포의 변경을 나타낸, 하류측 구조가 추가된 도 30a와 유사한 도면,

도 31a는 챔버 내에서의 통상적 증착 나타낸, 하류측 구조가 없는 프로세서챔버의 개략적 수평단면도,

도 31b는 증착영역의 변경을 나타낸, 하류측 구조가 추가된 도 31a와 유사한 도면,

도 32a 및 32b는 각각, 가스재순환 가능성을 나타낸 하류측 구조가 없는 프로세서챔버의 개략적 수평 및 수직단면도,

도 33a 및 33b는 각각, 가스유동의 변경을 나타낸, 하류측 구조가 추가된 도 32a 및 32b와 유사한 프로세서챔버의 개략적 수평 및 수직단면도,

도 34는 온도보상링으로부터 하류측에 구조부를 갖는 대안적 프로세서챔버의 단면도,

도 35는 하류측이 연장된 온도보상링을 갖는 도 34의 프로세서챔버의 단면도,

도 36은 유동조절채널을 갖는 프로세서챔버의 상류측 부분을 나타낸 단면도,

도 37은 챔버의 유입플랜지를 향하여 본 도 36의 유동조절채널의 단면도,

도 38a는 도 36의 챔버 및 유동조절채널의 단면도,

도 38b 내지 도 38d는 다양한 유동조절채널을 나타내는 도 36의 챔버의 평면도이다.

간단히 말하면, 본 발명은 평탄화된 외관을 형성하는 얇은 상부 및 하부의 만곡된 벽을 갖는 프로세서챔버를 제공한다. 상부 및 하부의 만곡된 벽은 볼록한 외표면과 오목한 내표면을 갖는다. 이들 벽은 그들의 측연에서 사이드레일에 결합되어, 챔버의 단면형상을 거의 평탄화된 타원형 혹은 양면볼록형상으로 되게 하며, 이때 챔버의 내부높이는 폭 즉 양 사이드레일 사이의 거리보다 작다. 사이드레일을 가로질러 그에 결합된 내부지지체는 챔버내부의 압력이 챔버외부의 압력보다 낮은 모드에서 운전될 때 챔버의 붕괴를 방지하기에 충분한 강도를 제공한다.

바람직한 실시형태에서, 챔버상부벽과 하부벽은 거의 사각형 형상을 가지며, 이격되어 있는 사이드레일은 벽의 길이를 연장시킨다. 이에 의해 가늘고 긴 외관이 얻어지게 된다. 내부지지체는 유입플랜지까지 연장된 유입구간과 유출플랜지까지 연장된 유출구간을 갖는 플레이트의 형상을 가지며, 양 구간 사이에는 큰 개구가 마련되어 있다. 지지플레이트는 반드시 챔버를 상부 및 하부영역으로 구획한다. 서스셉터는 플레이트의 개구내에 위치되며, 챔버의 하부벽에 하향연장된 튜브를 통하여 연장되는 샤프트에 지지된다. 처리될 반도체 웨이퍼 등은 유입플랜지를 통하여 삽입될 수 있으며 지지플레이트의 유입구간과 거의 직선정렬된 서스셉터에 지지되어, 처리가스는 지지플레이트의 유입구간을 넘어 피처리 웨이퍼의 표면을 가로질러 매끄럽게 유동할 수 있다. 이러한 점에서, 챔버의 상부영역은 전적으로 웨이퍼처리작업에 제공되는 것이 바람직하다.

챔버상부벽과 하부벽은 수정으로 만들어지는 것이 바람직하며, 큰 직경의 원통관을 여러 조각으로 절단하여 만들거나 혹은 만곡된 플레이트로 성형할 수 있다. 이들 조각은 사이드레일에 용접되며, 사이드레일은 몰드성형 혹은 절삭가공되어 상부 및 하부벽의 연부와 용이하게 용접될 수 있는 형상을 가질 수 있다. 바람직하지는 않지만, 간단한 원형, 타원형 혹은 포물선 형상에 의해 잘 만들어지지 아니하는, 타원, 포물선 혹은 함몰플레이트단면을 갖는 요소들을 사용하여 전술한 구조를 구축할 수도 있다.

지지플레이트는 수정으로 만들어지고 상부 및 하부벽 사이의 중앙에 위치하여 이들 벽에 대한 스트레스를 균일하게 하는 것이 바람직하다.

이러한 챔버는, 감압처리과정을 견딜 수 있고, 단일의 유니트로 만들어질 수 있으며, 얇은 상부 및 하부의 수정벽을 통해 방사에너지를 전달하는 방사히터의 위치설정에 간섭되는 외부지지요소를 필요로 하지 아니한다는 잇점을 갖는다. 또한 내부지지플레이트는 챔버를 통과하는 처리가스의 유동과 간섭되지 아니하며, 실제로는 가장자리에 비해 유동경로의 중앙에서 가스유동을 더 많이 안내함으로써 원하는 가스유동을 제공하는 데 유리하다. 또한 내부지지체는 웨이퍼, 서스셉터 혹은 서스셉터링을 챔버에 삽입하거나 제거할 때 간섭되지 아니한다.

본 발명의 다른 분야에 따르면, 챔버가스 유입구와 유출구를 갖는 증착챔버를 형성하는 벽들을 구비한 화학증착장치가 제공된다. 거의 수평의 수정유입벽은 챔버의 유입구로부터 서스셉터의 수용을 위한 개구의 일부를 형성하는 하류측 연부까지 연장되어 있다. 거의 원형의 서스셉터 개구 내에 수평으로 위치하여 증착용 반도체기재를 수용한다. 본 장치는 또한, 수평부와, 상기 유입벽 하류측 연부에 밀접하게 상기 개구 내로 연장되어 상기 하류측 연부에의 증착과 상기 하류측 연부의 탈유리질화를 최소화하는 수직의 립부를 갖는 희생 수정플레이트를 포함한다. 일 실시예에서는, 수정플레이트의 수평부가 유입벽 상에 지지된다. 하류측 연부에 의해 형성되는 상기 개구의 일부는 만곡되어 있고, 상기 수직 립부는 유사하게 만곡되어 하류측 연부의 일부를 보호하도록 칫수결정되어 있다. 서스셉터 혹은 서스셉터 둘레에 배치된 링의 만곡된 연부에 일치하도록 만곡된 수직 립부를 가진 제 2희생 플레이트를 마련하며, 하류측 연부의 제 2절반을 보호하도록 할 수 있다.

일 실시예에서, 희생 플레이트는 유입벽의 하부에 지지되며, 그 수직 립부는 유입벽의 하류측 연부에 인접하여 상향연장된다. 희생 플레이트는 서스셉터의 하부에 연장되며 서스셉터를 회전가능하게 지지하는 샤프트를 수용하는 중앙구멍을 갖는 트레이의 형상을 가질 수 있다. 본 장치는 서스셉터로부터 그로부터 이격되어 하류측에 연장되는 거의 수평의 수정 외부벽을 가질 수 있으며, 이에 의해 트레이의 유입단부는 유입벽의 하부에 지지되고 트레이의 하류측 연부는 유출벽의 하부에 지지된다.

다른 분야에서, 본 발명은 화학증착챔버를 이용하는 방법을 제공하며, 챔버는 기재를 수령하는 수평연장된 서스셉터가 위치되는 개구의 일부를 형성하는 하류측 연부를 가진 수평의 수정유입벽을 가진다. 이 방법은, 유입벽의 하류측 연부에 대한 증착 및 하류측 연부의 탈유리질화를 최소화하기 위해, 유입벽의 하류측 연부와 서스셉터 사이에 희생 수정플레이트의 수직 립부를 위치시키는 단계를 포함한다. 서스셉터를 둘러싸고 유입벽의 하류측 연부와 서스셉터 사이에 연장되는 온도보상링을 마련하여도 좋다. 희생 플레이트의 수직 립부를 온도보상링과 유입벽의 하류측 연부 사이의 틈새내에 위치시키는 것이 바람직하다. 이 방법은 수직 립부의 상측 연부에 유입벽의 하류측 연부를 넘어 상류측에 연장되도록 짧은 수평연장된 플랜지를 마련하는 단계를 포함할 수 있다.

또 다른 실시예에서, 챔버는 유입벽 및 챔버의 하류측 연부와 조합하여 서스셉터가 위치되는 개구를 형성하는 상류측 연부를 가진 수평의 수정 유출벽을 더 포함한다. 링은 원형이고, 희생 수정플레이트는 링의 외경과 밀접하게 일치하는 내경을 갖는다. 희생 수정플레이트는, 바람직하게는 모따기된 사각형상을 가지는 개구에 일치하는, 바람직하게는 접하는, 외부형상을 갖는다. 이에 의해 개구의 연부는 반응챔버의 반복된 가열에 기인한 탈유리화에 대해 보호된다. 희생 수정플레이트는 개구내에 최소의 여유를 두고 밀접하게 끼워맞춤되도록 형상화되는 것이 바람직하며, 유입벽 및 유출벽에 부착되는 수정된 핑거들이나 지지요소들에 의해 지지될 수 있다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시형태에 따르면, 반도체웨이퍼를 지지하도록 되어 있는 서스셉터를 수용하기 위한 거의 원형의 개구를 형성하는 내측연부와 거의 사각형의 외측연부를 갖는 온도보상링을 포함하는 화학증착챔버에 사용되는 장치가 제공된다. 바람직하게는, 링은 모따기된 외측모서리, 선단연부, 후단연부 및 한쌍의 외측연부를 가진다. 선단외측연부와 내측연부간의 최단거리는 후단연부와 내측연부간의 최단거리보다 작은 것이 바람직하다. 링은 흑연으로 만들어지고, 하나 혹은 다수의 온도센서를 수용하도록 되어 있는 거의 고리상의 내측 중공부를 갖는 것이 바람직하다. 링은 중공부로부터 전방으로 연장된 비관상의 거의 평탄한 선단연부와 중공부로부터 후방으로 연장된 비관상의 거의 평탄한 후단연부를 갖는다.

또 하나의 바람직한 실시형태에서, 본 발명은 프로세서챔버 가스인젝터를 가지며, 이 인젝터는 인젝터의 폭을 가로질러 측방으로 분배되어 있는 다수의 조화된 포트들을 구비하여, 피처리 웨이퍼 상에서의 프로세스가스의 속도프로파일을 조절한다. 인젝터는 바람직하게는 두 개의 연계된 플레이트로 형성되며, 그중 하나 내에 복수의 유동조절밸브가 장착되어 있다. 단일의 가스유입이 유동조절밸브들의 공동 공간에 공급되어, 동일한 압력의 가스가 각 밸브의 밸브메카니즘의 상류에 제공된다. 좁은 채널이 각 밸브들로부터 인젝터 내에 형성된 분리된 확장챔버로 이어져, 독립적으로 계량된 유동들은 인젝터의 유출구를 형성하는 슬릿형상의 개구를 통과할 때 혼합된다. 그리하여 소정의 가스속도프로파일을 가진 프로세스가스의 매끄러운 리본은 챔버내부의 웨이퍼 위로 향하게 된다. 가스유동의 리본은 웨이퍼의 선단연부의 상류에서 상당한 거리를 두고 형성되어, 분리된 유동들이 확산에 의해 상호 혼합되는 데 충분한 거리 및 시간을 제공하게 되며, 이에 의해 웨이퍼를 측방으로 가로지르는 가스밀도 프로파일이 매끄럽게 된다.

또 다른 형태에서, 본 발명은 서스셉터와 그 위의 웨이퍼에 대한 지지구조를 갖는 수정 프로세서챔버를 제공한다. 온도보상링은 서스셉터를 둘러싸고, 이것은 바람직하게는 서스셉터와 동일한 열적 질량재료로 만들어져 서스셉터의 온도가 더욱 균일하게 유지되도록 보조한다. 가열램프의 상부 및 하부뱅크는 챔버의 외부에 배치되어 서스셉터와 링을 가열한다. 바람직하게는, 램프는 링의 외부크기와 동일한 크기를 가지고 방사에너지를 필요로 하는 곳에 집중시키며 시스템이 사용하는 에너지를 보존한다. 일 실시예에서, 링은 서스셉터를 밀접하게 둘러싸는 크기를 가진 원형의 내부 연부와, 내부챔버 지지플레이트에 있는 유사한 형상의 개구 내에 밀접하게 끼워지는 크기의 모따기된 사각형 외부 연부를 갖는다.

볼록렌즈형상의 가공챔버

도면 1 내지 11은 화학적 진공처리및 그와 유사한 처리를 위한 반응용기 또는 챔버(10)의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다. 이들 도면에서 볼 수 있는 바와 같이, 챔버(10)는 횡단면이 볼록렌즈형상을 가지고 전반적으로 길고 평탄한 외관을 형성하고 있다. 볼록렌즈형상은 대향하는 한 쌍의 볼록한 표면을 가지며, 원호상의 곡률을 가질 수 있다. 챔버(10)는 볼록한 외벽면 및 오목한 내벽면을 가지는 상부벽(12)과, 역시 볼록한 외벽면 및 오목한 내벽면을 가지는 하부벽(14)을 가지고 있다. 벽(12, 14)들은 수직방향으로 짧은 사이드레일(16, 18)에 의해 연결되어 있다. 그리고, 이들 벽과 사이드레일은 상류측의 유입단 플랜지(20)와 하류측의 유출단 플랜지(22)에 의해서도 결합되어 있다. 상류와 하류는 처리가스의 유동방향과 관련되며, 후술하는 바와 같이, 본 발명의 설명에서 전방 및 후방과 동의어이다.

챔버의 높이는 챔버의 폭보다 작다. 그래서, 챔버(10)의 길이방향은 유입단 플랜지(20)로부터 유출단 플랜지(22)까지 즉, 절단선 3-3을 따라 연장된다. 폭방향은 사이드레일(16, 18) 사이 즉, 절단선 2-2를 따라 연장되어 있다. 높이방향은 길이방향과 높이방향의 축선에 대하여 직교한다. 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 볼록렌즈형상의 챔버(10)는 사이드레일(16, 18) 사이의 장측 크기와, 상부 및 하부벽(12, 14)의 정점들 사이의 단측 크기를 가진다.

도 4를 참조하면, 상부벽(12)과 하부벽(14)은 사각형상의 평평한 수직투영형상을 가지는 얇은 만곡된 판상의 요소들이다. 벽(12, 14)들은 원호상의 곡률반경을 가지는 것이 바람직하고, 수정이나 이와 유사한 재질로 만들어진 원통상의 관상체를 부분절단하여 형성할 수 있다. 챔버가 클 경우에는, 평탄한 수정판을 가열 및 성형하여 만들 수 있다. 다양한 반경을 가지는 만곡된 벽들에 의해 원치 않는 스트레스가 유발될 수 있으므로, 일정한 곡면을 형성하는 원형 벽으로 제작하는 것이 적절하다. 바람직한 일실시예로서, 상부벽(12)과 하부벽(14)이 약 24inch의 곡률반경과, 4 내지 6mm 보다 바람직하게는 약 5mm의 두께를 갖는다. 수정이 바람직하지만, 이와 유사한 요구되는 특성을 가지는 다른 재료로 대체할 수 있다. 이들 요구되는 특성중에는 고용융점, 과도하고 급격한 온도변화에 대한 내성, 화학적 비활성, 및 높은 광투광성을 포함한다.

두꺼운 사이드레일(16, 18)은 직사각단면형상의 수정막대를 기계가공하거나, 도 2에서 볼 수 있는 바와 같은 횡단면형상을 가지도록 성형하여 얻을 수 있다. 보다 상세하게는, 각 사이드레일(16, 18)은 상부벽(12)의 만곡된 외벽면과 연속하는 상부면(24) 및 하부벽(14)의 외벽면과 연속하도록 만곡된 하부면(26)을 가지는 보강된 본체를 가진다. 각 사이드레일(16, 18)의 외표면은 편평하고 수직방향으로 연장되어 있다. 각 사이드레일(16, 18)의 내표면에는 상부, 중앙, 그리고, 하부 리브벽부(32a, 32b, 32c)를 형성하는 길이방향의 상부홈과 하부홈(30a, 30b)이 형성되어 있다. 상부와 하부 리브벽부(32a, 32c)는 길이방향의 용접부(39)에서 상부벽(12) 및 하부벽(14)의 측연과 결합한다. 일 실시예에서는, 사이드레일(16, 18)의 본체가 약 20mm의 두께 또는 폭과 21mm의 높이를 가진다.

내부챔버지지체

본 발명에 따르면, 사이드레일(16, 18)들 사이에 연장되는 사각형상의 평탄한 플레이트(40)의 형상으로 된 지지체 또는 스트링거가 마련되어 있다. 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 지지플레이트(40)는 챔버(10)의 폭방향을 가로질러 빈공간 또는 개방부(44)를 형성하여, 지지플레이트(40)를 유입구간(46a)과 유출구간(46b)으로 구획하는 개구(42)를 가지고 있다. 유입구간(46a)은 유입플랜지(20)로 부터 연장되어 개구(44)의 상류측 연부를 형성하고, 유출구간(46b)은 개구(44)의 하류측 연부로 부터 유출플랜지(22)까지 연장되어 있다. 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 지지플레이트(40)의 유입구간(46a)의 길이방향 길이는 유출구간(46b)의 그것보다 짧다. 좀 더 구체적으로는, 유입구간(46a)이 유출구간(46b)의 길이에 약 70%가 되도록 구성하는 것이 바람직하다. 이러한 비율에 따른 구성은 챔버벽의 강도특성보다는 챔버내의 프로세스가스의 유동과 밀접한 관계가 있다.

도 2에 잘 나타나 있는 바와 같이, 각 사이드레일(16, 18)은, 실제적으로, 지지플레이트(40)의 연장면을 형성하는 내향 연장된 중앙 리브벽부(32b)를 가지고 있다. 그래서, 실제로, 지지플레이트(40)는 사이드레일(16, 18)의 본체 즉, 상하부 홈(30a, 30b)의 측면 외부연장부에 대면한다. 지지플레이트(40)의 길이방향 측연과 각 사이드레일(16, 18)의 중앙 리브벽(32b)은 상호 용접되어 조인트부를 형성하고 있다.

챔버(10)에서 중요한 점은, 중앙 리브벽이 상하부 벽(12, 14) 사이를 정확하게 이등분구획하고, 이에 의해 지지플레이트(40)가 정확한 중앙선 또는 중앙평면상에 놓이게 된다는 것이다. 이러한 바람직한 위치고정은 사이드레일(16, 18)의 측변위에 의한 스트레스를 지지플레이트(40)의 판면내에서만 발생되도록 한다. 이러한 변위는 압력이 줄어들어 벽(12, 14)들이 편평해지고 이에 의해 외측방향으로 가압력이 주어질 때 일어난다. 이러한 좌우대칭적인 설계에 의해, 지지플레이트(40)는 뜻하지 않은 벤딩 또는 전단스트레스를 견딜 수 있고, 전반적이고 전형적인 과도한 스트레스에 저항가능하게 된다.

말단 플랜지들

도 1및 도 3을 참조하면, 각 유입, 유출단플랜지(20, 22)들은 각각 각진 모서리들(52)을 가지는 사각형상의 외부판(50, 51)과 볼록렌즈형상이 내부연장부(54)를 가진다. 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 내부연장부(54)는 상하부벽(12, 14)및 중앙 지지플레이트(40)와 동일한 형상을 가지고 있다. 보다 상세하게는, 내부연장부(54)는 외부판(50)으로 부터 길이방향을 따라 연장되어 판상의 부재들과 각각 연결되어 있다. 만곡된 상부및 하부벽(12, 14)과 상하 내부연장부(54) 사이에는 곡선상의 용접부(56)가 마련되어 있고, 한편, 중앙 내부연장부(54)와 지지플레이트(40)의 길이방향 말단 사이에는 선형의 용접부(58)가 마련되어 있다. 유입플랜지(20)의 외부판(50)에는 외측으로부터 챔버(10)내의 지지플레이트(40)와 상부벽(12) 사이에 형성된 상부영역(66)내로 개구된 유입공(60)이 형성되어 있다. 이에 대향하여 유출플랜지(22)의 외부판(51)에도 상하 유출공(62, 64)이 형성되어 있다. 상부유출공(62)은 상술한 챔버(10)의 상부영역(66)과 상호 연통하고, 하부유출공(64)은 지지플레이트(40)와 하부벽(14) 사이의 챔버(10)내의 하부영역(68)과 상호 연통한다. 사이드레일(16, 18)의 원형의 상하부홈(30a, b)은 상부영역(66)과 하부영역(68)의 측면 경계를 형성한다. 후술하는 바와 같이, 웨이퍼가공은 가공구역의 저부면을 형성하는 지지플레이트(40)를 가지고 상부영역(66)에서 이루어진다.

지지플레이트의 개방부

개방부(44)는, 도 8에서 볼 수 있는 바와 같이, 70과 70을 둘러싸는 온도보상링(72)을 수용가능하게 형성되어 있다. 70은 고정된 온도보상링(72)내에 회전가능하게 배치되어 있고, 온도보상링(72)과 약 0.5mm에서 1mm의 원형상의 틈새을 가지도록 하는 것이 바람직하다. 온도보상링(72)의 센터라인은 파선서클(74)로서 도 4에 도식적으로 도시되어 있다. 온도보상링(72)이 둘러싸는 지지플레이트(40)의 개구(42)형상은 또한 원형상을 가지며, 이에 의해 수용부의 연부가 온도보상링(72)에 거의 근접하게 된다. 하지만, 지지플레이트(40)의 개구(42)는 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 모따기된 모서리를 가지는 거의 사각형상을 가지도록 하는 것이 바람직하다. 지지플레이트(40)의 유입구간(46a)과 유출구간(46b)은 정확하게 절취하여 형성할 수 있으며, 한편, 용이하고 간단한 제작 및 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 거의 삼각형상의 보강부(76)를 위하여 판부와 챔버 사이드레일(16, 18)을 상호 용접하여도 바람직한 구성을 제공할 수 있다.

사용중에, 챔버(10)의 내부와 외부를 둘러싸는 압력차는 상하부벽(12, 14) 및 사이드레일(16, 18) 상호간에 스트레스를 발생시킨다. 사이드레일(16, 18)의 내측 또는 외측으로의 유동은 그들이 중앙지지플레이트(40)에 고정결합되어 있으므로 제한받는다. 상기한 바와 같이, 진공상태의 가공중에, 벽(12, 14)들은 편평하게 되려 할 것이고, 이에 의해 외향 가압력이 사이드레일(16, 18)에 주어질 것이다. 이 때, 지지플레이트(40)는 텐션상태가 되어 사이드레일(16, 18)의 외향 변위를 제한한다. 하지만 유입구간(46a)과 유출구간(46b) 사이에는 사이드레일(16, 18)을 위한 지지부가 없으며, 이에 의해 이들 부분의 변위에 의해 레일상에 스트레스가 유발될 수 있다. 유한요소분석에 따르면, 전술한 지지플레이트(40)상의 최대 스트레스는 개구의 직경방향을 가로질러 분산되기 때문에 모따기된 사각형상의 개구(42)가 완전히 원형의 개구보다 바람직한 것으로 나타났고, 반면에, 원형상의 개구에서는, 최대 스트레스 포인트가 지지플레이트(40)상에 그 센터라인을 따라 형성되었다. 달리 말하면, 사각형상의 개구(42)는 양 사이드레일(12, 14) 사이에 측방으로 연장되는 두 개의 길이부분을 형성하고, 이들에 걸쳐 최대 스트레스는 분산된다. 하지만 원형 개구에서는 두 개의 점에 집중된다.

도 4에서 볼 수 있는 서클(74)은 챔버(10)의 상류말단과 하류말단 또는 개방부(44)에 대하여 중앙에 위치하지 아니한다. 서클(74)의 상류연부 또는 선단부는, 그 하류연부 또는 말단부가 유출구간(46b)의 상류연부와 상호 접촉하는 길이보다 더 가깝게 유입구간(46a)의 하류연부와 상호 대향하고 있다. 이러한 구성은 유출구간(46b)의 상류연부에서의 실투율을 줄임으로써, 챔버(10)의 강도가 유지되도록 한다. 즉, 유동가스는 서스셉터(84)를 지나가며 온도가 증가하게 되고, 이에 따라 챔버벽의 온도는 서스셉터(84)에 인접한 하류영역에서 최대로 된다. 따라서, 상류연부가 서스셉터(84)에 다소 가깝게 배치되면 과도한 온도 사이클링 및 실투현상에 노출될 수 있고, 그래서, 개방부(44)내에서 전방측으로 기울어지며 이들 사이에 틈이 벌어지게 된다. 어떠한 경우에는, 이러한 기울어짐이 챔버내의 처리가스의 유동에 영향을 미치게 된다. 보다 상세하게는, 온도보상링(72)에 의해 둘러싸여진 서스셉터(84)에 놓여진 웨이퍼는 유입구간(46a)의 하류연부에 인접하게 배치되어 있으며, 이에 의해 웨이퍼의 상류측 개방부(44)로 유출되는 반응가스의 량이 줄어들게 되는 것이다. 이것은 서스셉터(84)의 하부 즉, 챔버(10)의 하부영역(68)내에 반응가스가 저장되는 것을 최소화시킬 수 있다.

서스셉터와 관련된 구조

도 8에서 볼 수 있는 바와 같이, 온도보상링(72)은 지지플레이트에 용접되어 수직방향으로 연장되어 있는 연장부를 가지는 3개의 엘보형상의 지지요소에 의해 지지되어 있다. 보다 상세하게는, 전방 지지요소 즉, 전방핑거(80)는 챔버(10)의 사이드레일(16, 18) 사이에 전방플래이트의 후방 중앙영역에 용접되어 있고, 요소의 말단이 개방부(44)내를 향해 후방측으로 수평하게 연장되어 온도보상링(72)의 선단연부 하측에 배치되어 있다. 공간상에 배치된 한 쌍의 요소 즉, 핑거(82)는 도 2내지 도 8에서 볼 수 있는 바와 같이, 온도보상링(72)의 말단 연부의 하측에서 전방을 향해 연장된 수평방향의 연장부를 가지고 있다. 따라서, 온도보상링(72)은 핑거(80, 82)에 고정되는 도시않은 기립방향의 핀에 의한 3점에서 수평하게 지지된다. 이들 핀은 반복되는 온도 변화와 가공 및 에칭가스에 노출되어 변성될 수 있지만, 쉽게 교환될 수 있다.

서스셉터(84)는 커플러(88)의 아암(86)상이 지지되어 있고, 커플러(88)는 챔버(10)의 저부벽에 하향 설치된 튜브(92)내에 수용되어 회전가능한 샤프트의 상단부 결합되어 있다. 서스셉터(84)는 온도보상링(72)의 상측 연부 및 지지플레이트(40)의 상부면과 수평하다. 이에 의해, 웨이퍼는 프로세스챔버(10)의 상부영역(66)에 서스셉터(84)의 상부에 수평하게 놓여질 수 있다.

도 8을 참조하면, 유입플랜지(20)는 웨이퍼를 인서트시키는 수평방향의 슬롯(96)과, 프로세스가스를 슬롯(96)으로부터 웨이퍼핸들링챔버(미도시)까지 안내하는 격리판이 폐쇄된 후 챔버의 상부영역(66)내에 프로세스가스를 주입시키는 가스흡입공(98)을 가지는 유입구간(94)과 결합되어 있다. 마찬가지로, 유출플랜지(22)는 챔버내를 진공상태로 형성하고 챔버(10)내의 프로세스가스의 배출을 위한 유출구간(100)과 결합되어 있다. 도 8에서 볼 수 있는 바와 같이, 유출플랜지(22)는 지지플레이트(40)의 상부영역(66)뿐만 아니라 지지플레이트(40)의 하측 챔버의 하부영역(68)이 개구되어 있다.

복수의 써머커플(102)이 유출구간(100)을 통해서 프로세스챔버(10)의 하부영역(68)내로 연장되어 있다. 써머커플(102)들은 서스셉터(84)에 거의 인접되게 연장되어 그들 상부에 배치되어 있는 웨이퍼 및 서스셉터(84)를 둘러싸서 온도를 센싱한다. 미국 특허번호 4,821,674에 기술된 바와 같이, 서스셉터(84)를 둘러싸도록 써머커플(102)의 센싱부를 배치시키는 것은, 웨이퍼의 온도와 관련하여 전반적인 피드백이 가능하고, 또한, 챔버(10)를 둘러싸는 방사가열램프들의 균일하지 못한 온도를 보상가능하게 조절할 수 있다는 장점이 있다. 보다 상세하게는, 써머커플(104)의 선단 연부는 서스셉터(84)의 전단부에 거의 인접하고, 써머커플(106)의 말단 연부는 서스셉터(84)의 말단부에 거의 인접하며, 또한 도시되지 않은 타측 써머커플은 서스셉터(84)의 측단부에 거의 인접한다. 각각의 써머커플(102)은 한 쌍으로 결합되어 중공내부를 형성하는 온도보상링(72)내에 수용되어 있다. 이러한 온도보상링(72)은 레퍼런스로 참조된 미국특허번호 4,821,674에 상세하게 기술되어 있다. 온도보상링(72)은 한 쌍의 "ㄴ"형상의 부재를 가지며, 이들의 상호 조합으로 형성된 고리상의 수용부에 써머커플(102)이 수용된다.

써머커플(102)은 흑연이나 고온에 강한 특성의 재료로 제작하는 것이 바람직하다. 온도보상링(72)은 프로세싱환경내에서 몇가지 장점을 가지고 있으며, 우선 서스셉터(84)로부터 연부열손실을 줄일수 있다. 보다 상세하게는 온도보상링(72)은 서스셉터(84)와 동일한 재질을 가지고 그 연부에 거의 인접되게 둘러싸서, 프로세싱동안 거의 동일 온도로 유지된다. 따라서, 서스셉터(84)와 온도보상링(72)은 상호 대향하는 방향으로 열을 방사하여, 그들 사이에서 발생하는 열손실을 효과적으로 방지한다. 온도보상링(72)의 다른 장점은, 웨이퍼영역내에 반응가스를 전열 및 후열가능한 것이다. 보다 상세하게는, 반응가스는 적당하지 아니한 온도상태에 챔버내로 충진되어, 서스셉터(84)와 웨이퍼가 지나갈 때, 증착을 위한 온도상태로 가열된다. 따라서, 온도보상링(72)은 반응가스를 웨이퍼의 선단 또는 서스셉터(84)의 선단에 닿기전에 전열시켜, 웨이퍼의 연부에 이르기 전에 안정된 상태가 되도록 한다. 또한, 온도보상링(72)이 히팅영역의 하류측에 배치되어 있으므로, 가스의 온도는 웨이퍼의 하류측 연부를 벗어난 후에도 현저하게 저하되지 아니한다. 여기에, 온도보상링(72)은 후술하는 바와 같이, 변경가능하다.

챔버내의 가스의 유동상태는 도 8에서 볼 수 있다. 리액턴트 가스는, 레퍼런스로 참조된 미국특허번호 5,221,556에서 볼 수 있는 바와 같이, 소정의 속도로 유입구간(94)통해 주입된다. 소정의 속도는 반응 챔버(10)내의 측연보다 중앙영역에 집중적인 가스유로를 형성하여, 서스셉터(84)상에 지지된 원형상의 웨이퍼의 중앙을 지나는 긴 증착유로를 보상한다. 즉, 웨이퍼의 유로상을 따라 리액턴트 증착이 이루어지기 때문에, 에이퍼의 중앙영역에 많은 양의 리액턴트 가스가 필요하다. 게다가, 도 2에서 구체적으로 볼 수 있는 바와 같이, 챔버(10)의 횡단면 형상은 비교적 적은 양의 가스의 유동이 필요한 측연영역보다 다소 많은 양의 리액턴스가스의 흐름이 필요한 챔버의 중앙에 큰 가스의 유동이 이루어진다.

리액턴스가스는 화살표 112가 가리키는 바와 같이, 길이방향을 따라 후방을 향해 유동하여 유출구간(100)을 빠져나가, 화살표 116이 가리키는 바와 같이, 배기관(114)을 통해 하향 배출된다. 통상적으로, 퍼지가스는 샤프트(90)를 둘러싸고 있는 중공튜브(92)를 통하여 상향 공급되며, 튜브(92)는 샤프트를 둘러싸는 동시에 가스의 유로를 제공가능한 단면직경을 가지고 있다. 퍼지가스는 화살표 116이 가리키는 바와 같이, 챔버의 하부영역(68)내로 주입된다. 퍼지가스는 서스셉터(84)의 하측에 불량증착을 방지하는 역할을 하고, 화살표 120이 가리키는 바와 같이, 유출플랜지(22)에 형성된 하부배기공(64)을 통해 배출된다. 이 때, 퍼지가스는 여분의 반응가스와 혼합되어, 배기관(114)을 통해 화살표 116의 경로를 따라 하향 배출된다.

각 유입플랜지(20) 및 유출플랜지(22)는 광투광성을 가지는 것이 바람직하며, 내부에 질소버블들이 분포된 수정으로 제작가능하다. 한편, 상하부벽(12, 14)과 지지플레이트(40)도 방사에너지에 대한 투과성을 가지고 이 때, 높은 온도를 방출시키지 아니하는 구성으로, 챔버(10)내에서 서스셉터(84)와 웨이퍼의 방사가열이 가능하도록 한다. 광투과성 플랜지(20, 22)는 방사에너지를 산란시켜 그들 사이에 "라이트파이핑"을 줄인다. 이것은 플랜지(20, 22)의 외측에 설치된 Ｏ링이 챔버(10)내에서 발생된 과도한 온도에 노출되는 것을 차단한다. 하부벽(14) 하측의 튜브(92)부분도 그 내부에 분포된 질소버블들을 거의 투과 가능하도록 하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 개시된 챔버의 장점은 상대적으로 얇은 챔버벽을 가지고 감압내부압력에 저항할 수 있다. 예를 들어, 8inch 직경의 웨이퍼(거의 200mm)를 수용하기 위한 챔버를 제작하기 위해서는, 약 10mm의 두께를 가지는 지지플레이트와 약 5mm의 벽두께를 가지는 상부 및 하부벽(12, 14)이 요구된다. 말단 플랜지사이의 챔버길이는 약 600mm이고, 이 때, 말단플랜지의 높이는 약 115mm이고, 챔버의 폭는 약 325mm이다. 챔버의 크기는 큰 사이즈의 웨이퍼를 수용하기 위해 변경가능한 것은 물론이다. 예를 들어, 본 발명에 따른 챔버는 200mm, 300mm, 심지어 그 이상의 직경을 가지는 프로세싱 웨이퍼를 위해 적합하다. 횡단면의 상대적인 크기는 같은 비율을 유지되는 것이 바람직하며, 이에 따라, 300mm의 웨이퍼를 수용하는 챔버의 폭이 넓어지면 비레하는 높이를 가지도록 하는 것이 바람직하다. 300mm 웨이퍼를 위한 챔버의 높이증가는, 예를 들어, 서스셉터와 웨이퍼를 가열하기 위하여 챔버주위에 배치되는 방사가열램프와 같은 다른 기능부의 변경을 수반한다. 즉, 200mm와 300mm직경의 웨이퍼를 처리하기 위한 주변 기능부들이 다소 변경되는 것이 필요하겠지만, 이들 상이함은 프로세스챔버의 구성 및 작동을 위한 기술분야에 종사하는 통상의 지식인에게는 용이한 기술이다.

각 칫수들은 물론, 다양한 형상 및 크기의 챔버가 사이드벽 사이에 즉, 챔버의 수직측방단면의 장측 크기를 가로질러 연장되도록 한 지지플레이트로 활용가능하도록 한 예에서만 주어진 것이다. 제작가능한 일예에서는, 전형적인 챔버폭이 챔버높이의 거의 3배가 되도록 하는 것이 바람직하다. 이것은 상부영역(66)에서 각각 외측 센터라인에서의 폭대 높이의 비율이 거의 6배가 되는 것이다. 상술한 바와 같이, 본 실시예에서는, 벽(12, 14)이 24inch의 일정한 곡률반경을 갖는다. 만약 폭대 높이의 비율이 상당히 커지게 되면, 상부 및 하부벽(12, 14)이 편평해져 내부의 진공상태에서 벤딩스트레스를 견디지 못할 수 있다는 것을 명심해야 한다. 한편, 만약 그 비율이 상당히 감소하면, 벽(12, 14)의 곡률이 더욱 뚜렷해지고, 가열램프는 서스셉터(84) 및 웨이퍼로부터 더 멀어져서 웨이퍼주위에서의 열분포의 제어성이 저하된다. 지지플레이트(40)에 가해지는 인장스트레스는 폭대 높이비율이 증가하고 챔버가 평탄화될수록 증가한다. 챔버진공이 일정할 경우, 지지플레이트(40)에 가해지는 인장스트레스는 챔버의 폭대 높이비율의 증가량보다 더 큰 비율로 증가한다. 즉, 예를 들어, 상부영역(66)내 측방센터라인에서 실린더챔버형상의 촉대 높이비율을 2:1로 시작하여, 그 비율을 4:1로 두배증가시키면, 지지플레이트(40)에 가해지는 스트레스는 두배이상 증가하게 된다. 지지플레이트(40)에 흡수되는 인장스트레스는 반드시 내향한 벤딩스트레스를 완화시켜야 하며, 그렇지 아니할 경우, 그 벤딩스트레스는 만곡된 챔버벽(12, 14)에 가해지게 된다. 그리하여, 비교적 낮은 플로파일의 챔버단면을 가지고 저압처리를 가능하게 하는 최벅의 챔버폭대 높이가 결정될 수 있다.

챔버(10)는 또한, 실제적인 시스템에서 사각단면챔버를 사용하여 대체되도록 하는 것이 바람직하며, 이에 의해, 낮고 넓은 형상에 의한 유용성이 더 증가될 수 있다. 챔버의 형상은 웨이퍼를 일측으로부터 주입하고, 서스셉터와 온도보상링등을 챔버의 타측에서 대체시킬 수 있도록 한다. 이러한 구성은 또한, 웨이퍼와 거의 일직선상으로 배치된 내부 지지플레이트의 상측에 가스의 유동로가 형성되어 있어서, 유동가스가 챔버내에서 용이하게 일측으로부터 타측으로 제공될 수 있다는 편리함이 있다.

도 9에서 볼 수 있는 선택적인 실시예에서는, 변형된 온도보상링(72')이 지지플레이트(40)내에 모따기된 사각개구(42)와 거의 동형상으로 외향 설치되어 있다. 따라서, 온도보상링(72')은 반응 챔버(10)의 상부영역(66)과 하부영역(68)을 각각 기밀유지하게 된다. 이러한 상태에서, 상부영역(66)내의 반응가스는 온도보상링(72')과 개구(42)사이에 형성된 틈새사이로 유출될 수 없으며, 웨이퍼의 상측에서의 일정한 흐름이 붕괴될 수 있다.

도 10에서 또한, 볼 수 있는 실시예에서는, 희생수정플레이트(124)이 원형상의 온도보상링(72)을 둘러싸도록 형성되어 있다. 희생수정플레이트(124)은 온도보상링(72)의 외부직경과 거의 동일한 내부직경을 가지고, 모따기된 사각형상의 개구(42)와 거의 동일한 외부형상을 가지고 인접하게 대향하고 있다. 이러한 상태에서, 개구(42)의 측연부는 반응 챔버(10)의 주기적인 가열로부터 실투되는 것이 방지된다. 이것은 희생수정플레이트(124)이 주기적인 가열사이클로부터 실투되는 경우 교환가능하며, 유지비가 다소 비싼 반면에 지지플레이트(40)에 영구적으로 설치될 수 있다. 실제로는, 희생수정플레이트(124)이 그들 사이에 최소한의 틈새를 형성하도록 개구(42)에 일치되는 형상을 가지지만, 그 제작상의 공차로 인하여 정확하게 대응시키는 것에 어려움이 있다. 희생수정플레이트(124)은 형상변형된 핑거(80, 82)나 지지플레이트(40)에 부착된 분기지지요소에 의해 적절하게 지지되어 있다.

프로세스챔버조립순서

본 프로세스챔버에 따른 설명에 우선하여, 수정챔버의 구성을 설명한다. 반응챔버(10)는 정확한 크기를 가지도록 일련의 순차적인 공정으로 제조되어, 부품들내에서 내부 스트레스를 최소화시킨다. 보다 상세하게는, 반응챔버(10)는 우선 사이드레일(16, 18)을 말단 플랜지(20, 22)에 용접한다. 도 3과 관련하여 이미 상술한 바와 같이, 플랜지(20, 22)는 각각 사이드레일(16, 18)과 동형상의 내향 연장부(54)를 가지고 있다. 사이드레일(16, 18)과 플랜지(20, 22)의 상호 결합된 후, 조립체는 내부스트레스를 줄이기 위해 고온에서 달구어진다. 그런다음, 지지플레이트(40)은 사이드레일(16, 18)의 중앙 리브벽(32b)과 말단플랜지(20, 22)의 중앙 내향 연장부에 의해 형성된 사각형상내에 용접된다. 그런다음, 핑거(80, 82)들을 대응하는 지지플레이트(40)의 하부에 용접시킨다. 그런다음, 챔버(10)내의 대부분의 날카로운 연부를 연마 또는 모따기하여 라운드로 형성한다. 이 때, 상부 및 하부벽(12, 14)은 사이드레일(16, 18)과 말단플랜지(20, 22)의 양측에 각각 용접된다. 조립체는 내부스트레스를 줄이기 위해 한번 더 달구어 진다. 그 후, 튜브가 하부벽(14)에 형성된 원형구에 대응하여 동축적으로 용접된다.

그런 다음, 조립체를 고온에서 화염연마하여 수정의 표면을 약간 녹임으로써, 그라인딩 또한 용접공정에 의해 형성된 표면을 부드럽게 형성한다. 화염연마는 챔버(10)의 형상화 과정에서, 연속적으로 진행되는 제작공정 및 사용을 위해 챔버의 강도를 높이는 중요한 공정이다. 마지막으로, 완전한 조립체는 잔존하는 내부스트레스를 줄이기 위하여 달구어진다. 이러한 수정챔버의 제작은 복잡하고 정밀한 작업으로 통상의 기술수준을 가진자들이 이해할 수 있으며, 경우에 따라서는 예술품으로 여겨질 수 있다. 따라서, 상기한 제작순서를 특별한 구성방법으로 설명할 것이며, 다음과 같다.

심각한 내부 스트레스는 집중적인 용접에 의해 유발될 수 있다. 스트레스를 최소화하기 위하여, 완전한 챔버는 고온의 오븐내에 수용되어 그 내부에서 구워지는 것이 바람직하다. 그 작업순서는 다음과 같다. 프로세스챔버의 요소를 작업자가 챔버의 요소에 닿을 수 있고 조작할 수 있을 정도로 큰 출입구를 가지는 커다란 오븐내에 수용시킨다. 오븐을 우선 밀봉시키고, 온도를 거의 900℃에 이르는 고온상태로 높인다. 특정 온도에 이르러서 그 내부의 모든 수정부품이 그 온도가 되면, 출입구가 개방되어 용접기의 접근이 가능하게 된다. 출입구를 통해 방사열이 방출되는 것을 줄이기 위해 출입구와 고온의 수정부분 사이의 챔버주위에 다수의 가열판과 배플이 배치된다. 따라서, 스크린은 용접될 챔버의 특정영역까지 용접자의 접근을 허용하도록 배치되어, 그 영역을 둘러싸서 수정부품으로부터 열이 방사되는 것을 최소화시킨다. 용접자는 두꺼운 용접글러브와, 반사슈트, 및 헬멧을 착용하여야 한다. 오븐의 출입구가 개방된 후, 온도가 500-700℃로 낮아진다. 출입구를 통해 유실되는 열손실을 보충하기 위하여 다소 국부적인 보충적 가열이 필요하다. 이러한 보충적인 가열은 예를 들어, 하부토치를 사용하여 일측에 집중시키거나 넓게 방사되도록 제공된다. 그런 다음, 상술한 용접공정이 오븐내에서 수행된다. 이 때, 너무 많은 열손실이 발생하는 경우, 오븐도어를 닫은 상태에서 작업을 수행하거나 챔버부분을 주기적으로 재가열시킨다. 이러한 공정은 수정조작의 급격한 온도변화가 방지되어, 내부스트레스가 크게 줄어들게 된다.

프로세싱시스템

도 11은 변형된 반응챔버(130)를 둘러싸는 부품들의 특수한 성공적 배열상태가 도시되어 있다. 변형된 챔버(130)의 특징을 설명하기 이전에, 프로세싱 환경을 설명할 것이다. 챔버(130)는 상술한 바와 같은 내부 지지플레이트(40)와 동일한 지지플레이트(132) 및, 반도체웨이퍼를 지지하기 위한 서스셉터를 수용할 수 있는 크기로 형성된 개구(133)를 가진다. 지지플레이트(132)는 개구(133)의 전방상류구간(135a)과 후방하류구간(135b)으로 구획되어 있다. 서스셉터(134)는 중공의 샤프트(140)상에 지지된 커플러(138)에 방사상으로 형성된 다수의 연장아암(136)에 지지되어 있다. 샤프트(14)는 챔버(130)의 하측에 배치된 모터(142)에 의해 순차적으로 회전한다. 모터(142)와 샤프트(140) 사이의 회전커플링은 레퍼런스로서 참조된 미국특허 4,821,674에 구체적으로 설명되어 있다. 모터(142)는 고정프레임에 설치되어 있고, 챔버(130)내에 서스셉터(134)를 위치고정하기 위한 조절매커니즘을 구비한다.

웨이퍼(144)는 도 11a에서 서스셉터(134)상에 지지된다. 다수의 방사가열램프들이 반응챔버(130) 주위에 배치되어 그 위의 서스셉터(134)와 웨이퍼(144)를 가열한다. 상부램프(146)의 제 1뱅크는 챔버(130)의 대하여 길이방향으로 연장되어 있다. 램프(148)의 제 2하부뱅크는 챔버(130)에 대하여 측면방향으로 연장되어 있다. 램프(146)의 상부뱅크는 방해받지 않은 상태로 배치되어 있기 때문에, 일련의 램프들이 챔버(130)의 측면연장부를 따라 규칙적으로 배열된다. 한편, 램프(140)의 하부뱅크는 샤프트의 양측으로 제공되지만 그 영역에서 샤프트를 둘러싸도록 연속적이지 아니하다. 하나 또는 그 이상의 스폿라이트나 램프들이 챔버(130)의 하부에 위치고정되어, 챔버(130)와 일체로 형성된 수정튜브(152)가 하향 연결되어 있다. 튜브(152)는 샤프트(140)를 동축적으로 수용한다. 튜브(102)와 샤프트(140)는 그들 사이에 원형 공간을 형성하여 서스셉트(134)의 하측영역내로 퍼지가스가 주입된다. 퍼지가스의 유동은 도 11a에서 화살표 154로 표시되어 있다. 램프(150)는 샤프트(152)와 지지구조물에 의해 그늘질 수 있는 서스셉터(134)의 하부에 에너지를 방사시킨다. 특별한 가열을 위한 배치가 레퍼런스로 참조된 미국특허 4,836,138에 기술되어 있는 것과 동일하다.

램프(146, 48)의 상부 및 하부뱅크들은 각각 서스셉터(134)영역의 상측과 하측에 사각형상으로 배치되어 있다. 이러한 배열은 램프(150)와 상호 조합적으로 서스셉터(134) 및 이와 조화된 웨이퍼(144)에 방사에너지를 집중시킨다. 게다가, 상부 및 하부뱅크(146, 148)의 수직방향 유도는 서스셉터(134)의 균일한 가열을 한층 강화한다. 연장된 온도보상링(155)은 도 11 및 11a에 도시되어 있고, 그것의 특수한 구성은 자세히 후술한다. 중요한 점은, 변형된 온도보상링(155)의 외면형상은 일반적으로, 사각형상으로 구성되며, 램프(146, 148)의 상하부뱅크로 부터의 방사열의 계획적인 칼럼들과 동형상을 가진다. 이러한 배치는 효율을 향상시키고, 서스셉터(134)를 가로지르는 보다 균일한 온도를 형성한다.

가스인젝터(156)는 프로세스챔버(130)의 상류에 배치되어 있고, 다수의 포트를 통해 챔버내로 주입되는 리액턴스가스의 양을 조절하기 의한 유동가스니들밸브(158)를 가지고 있다. 리액턴스가스는 인젝터(156)를 통해 주입되어 그 후에, 프로세스챔버(130)의 상부영역(66)에 형성된 유입구(160)를 통해 그 내부로 안내된다. 리액턴스가스의 흐름은 도 11a에 화살표 164로서 표시되어 있다. 가스는 내부지지플레이트(132)의 상부 및 서스셉터(134)와 웨이퍼(144)를 가로질러 유동하고, 프로세서 챔버(130)내의 유출구(166)를 통해 배출된다. 배기로는 화살표 168로서 표시되어 있다. 전술한 상향 퍼지유로를 따라서, 가스인젝터(156)로 부터의 퍼지흐름이 그 길이방향을 따라 이루어진다. 보다 상세하게는, 보다 구체적으로 후술하는 바와 같이, 가스인젝터는 퍼지유입구(174)를 통해 프로세스챔버(130)의 하부영역(172)을 향해 개구된 내부통로를 가진다. 유동퍼지가스(170)는 하부영역(172)내로 주입되어 서스셉터(134) 및 그 주위의 구조물을 지나서, 화살표 178로 표시되어 있는 바와 같이, 퍼지유출구(176)를 통해 하부영역으로 배출된다.

도 11에는 여분의 릴럭턴트유동가스(168)와 유동배기퍼지가스(178)를 수용하는 변형된 배기장치(180)가 도시되어 있다. 보다 상세하게는, 일반적인 플리넘챔버(182)는 전술한 유동가스를 수용하여 배기집합부(186)와 상호 연통하는 직각의 배기관(184)으로 안내한다. 배기집합부(186)는 진공근원부에 적당하게 결합된다. 플리넘챔버(182)는 일반적으로 파이프(190)들을 통해 공급된 냉각유체의 내부통로를 가지고 수냉되는 사각형상의 플랜지부재(188)에 의해 형성된다. 플랜지부재(188)의 내부 냉각은 플랜지부재와 프로세스챔버(130) 사이의 일래스토메릭 실(elastomeric seals)의 변형을 방지한다.

온도보상링의 수정예

도 11 및 11a,그리고, 12에는 서스셉터(134)를 둘러싸는 전술한 바와 같은 변형된 온도보상링(155)이 도시되어 있다. 이 온도보상링(155)은 도 9와 관련하여 전술한 바와 같은 온도보상링(72')과 거의 동일형성을 가지고 있다. 즉, 온도보상링(155)은 챔버(130)의 지지플레이트(132)내에 형성된 모따기된 사각형상의 개구(194)와 거의 동형상으로 외향 설치되어 있지만, 수정지지플레이트(132)의 변형을 방지하기 위하여 그로부터 사이뜸을 형성하고 있다. 도 11a에 도시되어 있는 일실시예에서는, 변형된 온도보상링(155)이 "∪"형상의 하부경로부재(196)와 평면상의 상부부재(198)를 가지고 있다. 상부부재(198)는 수용링(199)을 하향 지지하도록 하나 또는 그 이상으로 일체형성되어 경로부재(198)의 상측에 중심을 가지는 즉, 원형의 패턴을 형성하며 다소 이격된 작은 돌기를 가지고 있다. 하부부재(196)는, 기술한 바와 같이, 퍼지유출공(176)을 통해 챔버(130)의 하류말단으로 하부영역(172)과 링(155)까지 연장된 다수의 써모커플의 연장부를 지지한다. 링(155)은 써모커플을 수용하기 위하여 그 하류말단에 수용구가 형성되어 있다.

온도보상링(155)에 의해 지지된 3개의 써모커플을 가지는 것이 바람직하며, 이들은 퍼지유출공을 통해서 하류말단으로부터 챔버내로 수용된다. 이들 써모커플들은 지지플레이트(132)의 하측에서 챔버내를 향해 평행하며, 외측방향으로 상호 이격되어 있다. 중앙 써머커플(199)은, 도 11a에서 볼 수 있는 바와 같이, 지지플레이트(132) 하부를 따라 서스셉터(134)의 하류까지 연장되어 있다. 제 2써모커플은 링(155)에 수용되어 경로부재(196)에 의해 형성된 원형로를 따라 만곡되어 선단연부영역 즉, 도 11a에서 볼 수 있는 바와 같이, 링의 선단연부에서 종결되어 있다. 그리고, 도시않은 제 3써모커플은 제 2써머커플(200)에 대향하여 경로부재(196)의 절반의 경로구간내에 만곡되어 서스셉터(134)의 선단연부와 말단연부 사이의 중앙영역에서 종결된다. 따라서, 이들 조합된 3개의 써모커플은 서스셉터(134)의 선단연부, 말단연부, 그리고 측연부에서 온도를 센싱한다.

써모커플을 경로부재(196)내에 수용시키기 위하여, 링의 배면단부는 연장된 "ㄴ"형상부(202)로 형성되어 있다. 이 "ㄴ"형상부는 외부벽이 제거되어 경로부재내에 써모커플의 접근이 가능하도록 한다. 도시되어 있지는 아니하지만, "ㄴ"형상부는 침입하는 각 써모커플을 수용하기 위하여 충분하게 호형상으로 연장되거나, 각 써모커플이 경로부재(196)내로 수용되는 위치에 별개의 부분으로 형성할 수도 있다.

평면상의 상부부재(198)는 경로부재의 내부벽과 거의 동일한 직경을 가지도록 제작된 내측연부를 가지며, 서스셉터(134)의 외주연과 거의 동형상을 이루지만 소정의 사이뜸을 형성하고 있다. 평면부재(198)의 외측연부는 경로부재의 외부벽으로부터 외향 연장되며, 모따기된 사각형성의 개구(133)와 거의 동형상을 이루고 있다. 한편, 링(155)은 서스셉터(134)와 웨이퍼(144)의 상부영역이 균일한 온도분포상태로 유지되도록 큰 열질량(Thermal mass)를 가지는 흑연으로 제작하는 것이 바람직하다. 하지만, 다른 실시예에서는, 작은 열질량 및 경우에 따라서는 수정으로 구성될 수 있으며, 이에 의해 램프(146, 148, 150)의 뱅크들로 부터의 직접방사열이 서스셉터(134)의 연부에 부딪힐 수 있다.

도 11a를 참조하면, 상류틈새(204)은 릴(155)과 지지플레이트(132)의 상류구간(135a) 사이에 형성된다. 마찬가지로, 하류틈새(206)은 링의 하류연부와 지지플레이트(132)의 하류구간(135b) 사이에 형성된다. 상류틈새(204)은 하류틈새(206)보다 다소 작게 형성되어 있다. 서스셉터(134)와 웨이퍼(144)의 상측을 지나가는 프로세스가스는 챔버(130)의 유입단영역에서 비교적 차다. 프로세스가스는 고온의 링(155)과 서스셉터(134)를 지나기 때문에, 웨이퍼의 말단에서 최상의 온도까지 가열된다. 따라서, 링(155)은 프로세싱챔버내의 환경속에서, 그 하류연부측에서는 그 상류연부측과 달리 고온유지된다. 수정은 비교적 깨지기 쉽고 반복적인 온도사이클링에 의해 변형되기 때문에, 링(155)의 하류연부에 다소 큰 틈새(206)가 형성되어 있으며, 이에 의해 그 위치에서 링에 의한 수정의 과도한 가열이 방지된다. 일 실시예에서는, 상류측 틈새(204)은 약 4mm인 반면에 하류측 틈새(206)은 약 5mm이다.

희생수정플레이트

도 11의 프로세스챔버(130)는 개구(133)의 상류연부를 보호하기 위하여 희생수정플레이트(210)이 더 설치되어 잇다. 도 12 내지 14에서 볼 수 있는 바와 같이, 희생수정플레이트(210)은 평면상의 수평부분(212)과 곡선상의 세로방향 리브(214)를 가지고 있다. 수평부분(212)은 구동샤프트(140)를 수용가능한 크기의 중앙 개구(216)와 허브(138)를 더 구비하고 있다 수평부분(212)은 서스셉터(134)의 하부를 따라 연장되어 중앙지지플레이트(132)의 하부에 설치되어 있는 3개의 핑거(218a)에 의해 지지되어 있다. 핑거(218)는 전술한 일실시예와 관련하여 설명한 핑거(80, 82)와 거의 동형상을 가진다. 보다 상세하게는, 전방핑거(218a)는 중앙지지플레이트(132)의 상류구간(135a)의 측면폭을 따라 중앙에 배치되어 있다. 한 쌍의 하류 핑거(218b)는 하류구간(135b)의 지지플레이트의 중앙으로부터 측면측에 배치되어 있다. 이들 핑거들의 위치는 도 12의 전개도내에 구체적으로 도시되어 있다.

희생수정플레이트(210)의 수평부분(212)은 기준면에 대하여 줄어든 두께의 사각영역(221) 및 그 내부에 구멍(222)을 가지는 후방으로 연장된 한 쌍의 연장부(220)를 포함한다. 연장부(220)의 얇은 영역(221)은 도 11a에서 볼 수 있는 바와 같이, 하류측 핑거(218b)상에 정확하게 대응될수 있는 크기를 가진다. 구멍(222)들은 핑거(218b)들에 의해 지지된 서포트핀(224)을 수용할 수 있는 크기를 가지고 있다. 핀(224)들은 구멍(222)을 관통하여 온도보상링(155)을 지지하기 위해 사용된다. 얇게 형성된 영역(230)과 전방의 구멍(226)은 또한, 서포트핀(227)을 수용하기 위한 수평영역(212)에 마련되어 있다. 전방핑거(218a)는 얇은 영역(230)에 대응되어, 핀(227)이 관통된 링(155)의 전단 뿐만아니라 희생수정플레이트(210)의 전단을 지지한다. 구멍(222, 226)과 핀(224, 227)과 조합된 얇은 영역(221, 230) 및 보다 상세하게는, 그에 의해 형성된 측벽은 핑거(218a, b)에 대향하는 플레이트(210)상의 대응위치에 형성된다.

수정 플레이트(210)는 일반적으로 일정한 측단면폭을 가지며, 전방단부가 확산되어 넓은 영역(228)으로 형성되어 있다. 확산영역(228)은 개구(133)와 동형상을 이루는 모따기된 전방코너를 가진다. 세로방향 리브(214)는 확산영역(228)의 모따기된 연부로부터 상향 연장되어 개구(133)의 모따기된 사각형상의 연부와 거의 밀접되게 배치되어 있다. 도 11a에 이러한 상태가 구체적으로 도시되어 있다. 따라서, 수직방향의 리브(214)는 개구(133)에서 지지플레이트(132)의 내부 연부와 거의 동형상을 이루며, 수정이 이 위치에서 실투되는 것을 방지한다. 수직방향의 리브(214)는 개구(133)의 수정에 접촉하도록 하는 것이 바람직하다.

희생수정플레이트(210)의 형상은 도 13 및 도 14에 각각 평면도와 단면도로서 볼 수 있다. 중요한 점은 희생수정플레이트(210)의 두께가 중앙부분이 핑거(218a, b)를 수용유지하는 얇은 영역(221, 230)보다 더 두껍게 형성되어 있다는 것이다. 게다가, 수직방향의 리브(214)는 희생수정플레이트(210)의 수평부분(212)보다 확연하게 얇다. 어느 특정의 실시예에서는, 200mm 직경의 프로세싱웨이퍼를 위한 반응챔버에 사용되기 위하여, 희생수정플레이트(210)은 거의 11.2inch의 길이방향 크기를 가진다. 희생수정플레이트(210)의 폭은 거의 7.45inch 그리고, 외향하는 확산영역(228)의 연부는 측연과 약 30°를 형성한다. 개구(133)의 내부연부와 거의 동형상을 이루는 전방연부의 곡선은 거의 2.25inch반경을 가지고 있다. 희생수정플레이트(210)은 그 단면 두께가 대부분 거의 0.2inch를 가지며, 한편, 핑거(218)를 수용하는 영역은 거의 0.06inch의 두께를 가진다. 수직방향의 리브는 0.99inch의 높이를 가지며, 그 두께는 0.04inch(1mm)이다.

도 15내지 도 17에는 전술된 희생수정플레이트(210)과 거의 동일한 희생수정플레이트(240)이 도시되어 있다. 하지만, 희생수정플레이트(240)은 수직방향의 리브(214)의 상부연부에 형성된 수평연장부(242)를 포함한다. 수평연장부(242)는 리브(214)로부터 전방을 향해 연장되어 있고, 중앙 지지플레이트(132)의 상부면에 지지되게 된다. 즉, 수직방향의 리브(214)는 도 11a에서 볼 수 있는 바와 같이 상향 연장되어 개구(133)와 거의 밀접되게 배치되고, 수평연장부(242)는 개구의 상부로 연장되어 있다. 이러한 구성은 수정재질의 중앙지지플레이트(132)의 실투되는 것을 보다 효과적으로 방지할 수 있다. 다른 면에 있어서는, 희생수정플레이트(240)이 전술된 희생수정플레이트(210)과 동일한 형상을 가지고, 서스셉터(134)의 하부에 평행한 핑거(218a, b)에 의해 지지되어 있다.

도 18a, 18b에는 서스셉터(134)를 둘러싸도록 설치된 희생수정플레이트이 도시되어 있다. 보다 상세하게는, 도 18a에서 볼 수 있는 바와 같이, 희생수정플레이트(240)은 지지플레이트(132)의 전방구간(135a)의 상류연부에서 볼 수 있는 수직방향의 리브(214)를 가지고, 서스셉터(134)의 하부에서 거의 실체가 보이지 않는다. 전술한 바와 같이, 수직방향의 리브(214)는 개구(133)의 측연을 따라 챔버(130)의 사이드레일(18)까지 연장되어 있는 것을 볼 수 있다. 한편, 도 18b는 개구(133)의 연부로부터 전방을 향해 연장된 수평연장부(242)가 도시되어 있다. 희생수정플레이트(240)은 서스셉터(134)의 하부에 평행하게 배치되어 있다.

도 18c, 19, 20에서 볼 수 있는 다른 실시예에서는, 별개로 분리된 한 쌍의 희생수정플레이트(250a, 250b)이 중앙지지플레이트(40)상에 위치고정된다. 분리판(250)은 도 19에서 측면도로 볼수 있는 바와 같으며, 일반적으로, 상류말단에 모따기된 한 쌍의 연부(252)를 가지는 사각형상과 곡선의 하류연부(254)를 가진다. 도 20에서 볼 수 있는 바와 같이, 수직방향의 리브(256)는 곡선상의 연부(254)로부터 하양 돌출된다. 곡선상의 연부(254)는 모따기된 사각형상의 개구(133)의 만곡된 코너들과 거의 동형상을 이루도록 형성되어 있다. 이렇듯, 도 18c에서 볼 수 있는 바와 같이, 별개의 희생수정플레이트(250a, 250b)은 개구(133)의 모따기된 코너에 위치고정된다. 이에 의해 하향 돌출된 리브(256)는 개구(133)의 코너에서 실투현상의 발생하는 것을 방지한다. 개구(133)의 코너들은 진공처리중에 큰 스트레스를 받게 되고, 반복적인 온도 사이클링에 의해 피해를 입게 될 것이다. 따라서, 분리된 희생수정플레이트(250a, 250b)의 설비는 이들 코너를 보호하고, 비교적 쉽게 교환될수 있다. 희생수정플레이트(250a, 250b)은 고정수단을 사용하지 아니하고도 중앙지지플레이트(132)상에 간단히 대응될 수 있다. 물론, 별개의 희생수정플레이트(250a, 250b)을 일체로 형성된 단일의 희생수정플레이트이 구성되어 중앙지지플레이트(132)의 상부에 직접적으로 대응될 수도 있다.

가스인젝터

도 21에는 도 11과 관련하여 전술한 가스인젝터가 도시되어 있다. 가스인젝터(156)는 일반적으로, 수정챔버(130)의 상류단부에 접하는 두부분의 플랜지부재를 가진다. 보다 상세하게는, 가스인젝터(156)는 투영도시된 웨이퍼핸들링챔버(260)와 프로세스챔버 사이에 개재되어 있다. 가스인젝터(156)와 챔버(130)를 상호 긴밀하게 접촉되도록 하기 위하여, 적당한 공기압이 통상의 전문가에게 익히 알려진 다양한 수단중 어느 하나에 의해 제공된다.

웨이퍼핸들링챔버(260)는 가스인젝터(156)에 의해 형성된 수평한 웨이퍼/가스유입슬롯(264)이 마련된 테이퍼된 웨이퍼이송포트(262)를 포함한다. 도시않은 웨이퍼핸들러는 이송포트(262)와 유입슬롯(264)을 통해 핸들링챔버(260)와 프로세스챔버(130)로부터의 웨이퍼 또는 핸들링챔버(260)와 프로세스챔버(130)를 향해 이송한다. 일실시예에서는, 웨이퍼핸들러는 유입슬롯을 통해 웨이퍼를 안쪽으로 이송시키는 로우-프로파일 베르노일타입픽업관을 가진다. 물론, 다른 로우-프로파일 픽업관들을 사용할 수도 있다. 이렇듯, 유입슬롯은 거의 0.75inch의 높이와 가스인젝터(156)를 연통하는 약 1.56inch의 길이를 가지고 있다. 배면도인 도 22를 참조하면, 유입슬롯(264)은 가스인젝터(156)의 장측폭 측면을 따라 연장되어 있고, 바람직하게 200mm직경의 경로를 위해 약 9inch로 형성되는 것이 바람직하다. 통상의 전문가는 여기에 언급된 크기가 큰 사이즈의 웨이퍼 예를 들어, 300mm직경을 가지는 웨이퍼를 수용할 수 있도록 변경가능하다는 것을 알고 있을 것이다.

참고자료로 사용된 미국특허번호 4,828,224에 기술된 바와 같이, 게이트밸브는 이송포트(262)의 선택적인 개폐에 연동하도록 핸들링챔버에 설치되는 것이 바람직하다. 다른 장점을 가지는 실시예에 따른 게이트밸브는 웨이퍼통로 즉, 밸브의 개방시 유입포트와 일직선상의 통로를 가지는 피봇체를 포함하고 있다. 일측이 솔리드표면으로 형성된 게이트밸브는 핸들링챔버(260)의 주위로부터 프로세스챔버(130)를 상호 분리시키기 위하여 가스인젝터(156)의 전면에 밀폐개재되게 사용된 O일을 포함한다.

가스인젝터(156)는 전방절반플랜지(266)와 후방절반플랜지(268)에 의해 형성된다. 전방과 후방절반플랜지(266, 268)는 판상의 부재를 수직방향으로 상호 한 쌍으로 대향하게 배치함으로써, 형성된다. 보다 상세하게는, 전방절반플랜지(266)의 전방면은 웨이퍼핸들링챔버(260)와 한쌍으로 대향배치되어 있다. 그 후방면은 후방절반플랜지(268)의 전방면에 인접되어 있다. 게다가. 후방절반플랜지(268)의 후방면은 프로세스챔버(130)와 상호 한 쌍을 이루도록 대응하고 있다. O링실부재는 이들 요소사이에 개재되어, 가스누스를 방지하거나 웨이퍼핸들링영역이 오염되는 것을 방지한다. 도 22에서 구체적으로 볼 수 있는 바와 같이, 일반적으로, 계란형상의 O링(270)은 가스인젝터(156)와 챔버(130) 사이에 제공된다. 보다 상세하게는, 후방절반플랜지(268)는 챔버O링(270)을 수용하는 유입슬롯(264)주위의 그 후방면내에 연속적인 그루브(도 25의 277)를 포함한다. 챔버O링(270)은 프로세스챔버(130)의 평편한 전방면에 접면하여, 상부와 하부영역(162, 172)의 선단에 형성된 유입구(160, 174)를 둘러싼다. 개재되는 O링(274)은 전방절반플랜지의 후방면내의 그르부내에 제공되어 있고, 전방 및 후방절반플랜지(266, 268) 사이의 접합부에서 유입슬롯(264)을 실링한다. 그리고, 핸들링챔버O링(276)은 전방절반플랜지(266)의 전방면에 형성된 그르부내에 수용되어 가스인젝터(156)와 웨이퍼핸들링챔버(260) 사이의 경계면에서 유입슬롯(264)을 실링한다.

도 22 및 23에서 볼 수 있는 바와 같이, 다수의 니들밸브(158)가 배치되어 있다. 후방절반플랜지(268)의 상측연부에 가로로 배치되어 있다. 이러한 5개의 니들밸브(158)들이 균일하게 배치되어 있고, 후방절반플랜지(268)의 중앙에 배치되어 있다. 각 니들밸브(158)는 상향 개구된 단계캐비티(도 26의 282)내에 고정된 튜브형상의 카트리지(280)와, 가스인젝터(156)로의 유동가스를 조절하기 위한 손잡이스크류를 가진다. 이러한 구성에서, 프로세스가스는 후방절반플랜지(268)의 일측연부에 설치된 유입관(286)으로 주입되어, 가스인젝터(156)에 의해 분포되어 결국에, 유입슬롯(264)을 통해 프로세서챔버(130)로 유입된다.

프로세스가스는 유입관(286)에 주입되어, 다섯 개의 조절 손잡이스크류(284)의 하부에 후방절반플랜지의 측방향으로 연장된 수평방향의 플레늄(288)을 통해 유동한다. 도 26에서 구체적으로 볼 수 있는 바와 같이, 각 카트리지(280)는 캐비티(282)의 상부나사보어(290)내에 수용되어 있다. 캐비티는 축경된 밸브보어(292)를 형성한다. 각 밸브보어(292)에는 수평방향의 플레늄(288)과 상호 유체이동가능하게 연동하고 있다. 각 카트리지(280)는 나사보어(290)와 한 쌍으로 대응하는 외부나사구간(294)과, 프로세스가스를 수용하여 통과시키기 위한 하부축경구간(296)을 가지고 있다. 보다 상세하게는, 축경구간(296)에는 프로세스가스를 플레늄을 따라 각 캐비티(282)에 자유롭게 유동하도록 하는 플레늄의 높이방향으로 수평한 슬롯(298)이 마련되어 있다. 따라서, 유입관(286)을 통해 주입된 가스는 플레늄(288)을 채워서 그 반경반향으로 균일한 압력을 가한다.

카트리지(280)로부터 분리된 밸브시트(300)가 밸브보어(292)의 하단에 위치고정되어, O링(302)과 함께 밸브보어에 대향하는 외측이 밀봉되어 있다. 각 손잡이스크류(284)들은 카트리지(280)를 통해서 밸브시트(300)의 내부실링표면과 맞물리도록 하향 연장된 니들(304)과 인접하여 축선방향으로 정열되어 있다. 니들(304)의 중앙부분에 형성된 고리상의 니들칼라(306)는 스프링(308)이 작용하는 작용면을 형성한다. 스프링(308)은 카트리지의 상부 실린더보어(310)내에 위치고정되어, 축경디딤부(312)에 인접한다. 따라서, 니들(304)은 손잡이스크류(284)와 맞물리도록 상향 가압한다. 스프링(308)은 카트리지(280)에 대한 니들(308)의 정확한 위치설정을 가능하게 한다. 즉, 니들(308)은 카트리지(280)의 보어내에 미끄럼삽입되어, 멈춤위치의 조절이 가능한 손잡이스크류(284)에 대해 스프링(308)에 의하여 가압된다. 게다가, 스프링(308)은 진공처리동안 니들(304)의 하향 유동에 대항하도록 충분한 탄성력을 가지고 있다.

카트리지(280)는 그 외주에 단계적으로 변화하는 부분을 가지고, 회전가능한 손잡이스크류(284)와 함께 마이크로미터와 거의 유사한 역할을 한다. 카트리지(280)내에서 손잡이스크류(284)와 니들(304)이 축방향으로 이동하면, 밸브시트(300)와 니들의 하단 사이의 밸브면이 선택적으로 맞물리거나 분리된다. 제 2의 소형 O링(314)이 니들(304)의 둘레에 마련되어 카트리지(280)내 상부보어(310)의 하부에서 직경감소된 보어(316)에 대해 작용한다. 이것은 프로세스가스가 니들(304)의 둘레에서 상향이동하는 것을 방지한다. 제 3의 O링(318)은 카트리지(280)의 외면에 형성된 그루브내에 위치고정되어, 밸브보어(292)와 대해 작용하여 프로세스가스가 카트리지를 따라 상향 배출되는 것을 방지한다.

도 22를 참조하면, 축경관(320)은 밸브보어(292)로부터 하향 연장되어 도 24에서 보다 구체적으로 볼 수 있는 바와 같이, 연장챔버(322)에 결합된다. 도 23에서 후방절반플랜지(268)의 전방면에서 또한 볼 수 있듯이, 각 연장챔버(322)는 수평슬롯으로써 형성되어 있고, 관(320)의 하측 후방말단에서 후방절반플랜지(266)에 인접하는 선단까지 외향 분기되어 있다. 연장챔버(322)는 유동 디바이더(324)들에 의해 분리되어 있다. 그들 사이에는 유동 디바이더(324)가 형성된 다섯 개의 연장챔버(322)가 제공된다.

각 연장챔버(322)의 전방하단은, 도 21에서 대략적인 윤곽으로 볼 수 있는 바와 같이, 모따기된 립(326)으로 형성되어 있다. 립(326)은 전방을 향해 후방절반플랜지(268)의 전면 및 절반플랜지들 사이에 접면을 형성하는 절취판면까지 돌출되어 있다. 디바이더(324)들은 경계판을 향해 돌출되어, 도 23에서 볼 수 있는 바와 같이, 모따기된 립(326)에 인접한 전방에 대치되어 있다. 립(326)은 유동 디바이더(324)들로부터 후방을 향하여 연장챔버(322)의 하측에서 소정 각도를 가지는 경사면(328)으로 연장되어 있다. 경사면(328)은 유입슬롯(264)과 상호 교차될 때가지 도 21에서 볼 수 있는 바와 같이, 후방측하방으로 연장된다.

도 21에서 볼 수 있는 바와 같이, 전방절반플랜지(266)는 연장챔버(322)에 대향하는 그 후방면에 형성된 연속적인 홈(330)을 가지고 있다. 이들홈(330)은 도 22에 환형으로 도시되고 도 24에서 단면으로 표시된 내로우(narrow) 벽(322)을 가지고 있다. 각 홈(330)은 연장된 부분원통형상을 가지며, 립(336)형상을 유지하면서, 후방절반플랜지(268)의 경사면(328)의 하측에서 후방측하방의 각도로 돌출된 저부벽(334)을 가지고 있다. 내로우(narrow)벽(332)은 경계면에 인접되게 배치되는 한편, 립(336)은 그 후방을 향해 연장되어 있다. 경사면(328)의 상측과 립(336)의 하측에는 상호 결합된 5개의 연장챔버(322)에 대해 거의 동일크기의 폭을 가지는 협소한 가스유동슬릿(338)이 형성되어 있다.

프로세스가스는 니들밸브(158)로 조절되고, 관(32)을 통해서 가스의 흐름이 외향 분산되어 그 속도가 저하되는 연장챔버(322)내로 하향 유동한다. 이 때, 점차적으로 저하되는 5개의 프로세스가스흐름은 경계판을 가로지르는 방향으로 유동하고, 내로우슬릿(338)을 따라 유도되도록 만곡된 벽의 홈(330)에 의해 거의 180°로 전환된다. 그 흐름은 거의 리본형상을 이룬다. 다섯 개의 니들밸브(158)를 통해 조절되는 흐름은 각 연장챔버(322)내에서 유동디바이더(324) 및 각 홈(330)내의 벽(332)에 의해 분리된다. 다섯 개로 분리된 흐름은 슬릿(338)을 통해 혼합되어지고, 이에 의해 단일의 평면리본형상이 이루어진다. 얇은 가스유동은 후방측하향하여 유입슬릿(338)내로 연속되고, 그 후에는 배기장치(180)로부터 진공원의 방향으로 챔버를 따라 압력변화율이 점차적으로 감소하기 때문에, 프로세스챔버(130)를 통해 수평방향으로 연속된다.

프로세스가스가 흐르는 동안, 유입슬롯(264)의 선단은 상술한 바와 마찬가지로 게이트밸브설비에 의해 폐쇄되어, 반대방향으로 흐르는 것을 방지한다. 흐름의 혼합은 각 흐름이 확산에 의해 함께 혼합될 수 있는 적당한 시각과 거리를 제공하기 위하여 웨이퍼선단연부의 소정의 간격을 둔 상류측에서 시작되고, 이에 의해 웨이퍼의 측방향을 따라 가스의 밀도가 균일하게 된다.

도 22에서 볼 수 있는 바와 같이, 가스인젝터(156)는 퍼지가스통로와 프로세스챔버(130)의 하부영역(172)을 향해 개구된 3개의 퍼지가스공(340)을 더 포함하고 있다. 이와 같은 구성에 의해, 프로세스가스는 유입슬롯(264)과 유입구(160)를 통해 챔버(130)의 상부영역(162)으로 유동하고, 한편, 퍼지가스는 가스공(340)과 유입구(174)를 통해 챔버의 하부영역(172)으로 유동한다. 퍼지가스유입(342)은 프로세스가스유입관과 대향하여 후방절반플랜지(268)의 측연에 마련된다. 유입구(342)는 수직통로(346)와 연결되는 수평방향의 단측통로(344)를 안내한다. 수직퍼지가스플래넘(348)은 가스공(340)에 동일한 압력으로 퍼지가스를 배급한다. 따라서, 퍼지가스는 가스인젝터(156)를 통해 흐르고, 가스인젝터(156)와 프로세스챔버(130)가 인접할 때, 유입슬롯(264)하측과 중앙지지플레이트(130) 하측에 배치된 3개의 균일한 가스공(340)을 통해 배출된다.

도 21, 24, 25를 참조하면, 가스인젝터(156)는 또한, 챔버O링을 보호하기 위해 그 내부에 냉각수통로를 포함한다. 보다 상세하게는, 한 쌍의 저부관(350a, 350b)은 가스인젝터(156)로부터 또는 가스인젝터(156)를 향한 냉각수의 유동을 안내한다. 가스인젝터(156)내의 내부냉각통로는 도 25에 단면도로 구체적으로 도시되어 있다. 냉각수는 관(350a)을 통해 유입되어 단측구간 또는 통로(352)를 통해 연장된 수평방향의 저부통로(354)로 유동한다. 이 통로(354)는 수직방향의 사이드통로(356)와 연결되고, 그 후에, 연장된 수평방향의 저부통로(354)와 연결된다. 그리고, 제 2사이드통로(350)는 상부통로(358)로부터 하향하여 냉각유유출(350b)에 연장된다. 이들 각 통로는 단단한 후방절반플랜지(268)내로 관통되고, 그들의 외측말단에 각각 플러그(362)들이 설치되어 있음을 볼 수 있다. 통로의 패턴은 챔버O링(270)과 거의 동일형상으로 이루어진다. 게다가, 통로는 도 21 및 24에서 보다 구체적으로 볼 수 있는 바와 같이, 그들 사이에 최소한의 솔리드재질을 가지고 챔버O링(270)에 인접한 위치에 후방절반플랜지(268)내에 설치되어 있다. 통로를 통한 냉각흐름은 가스인젝터(156)의 온도를 챔버O링(270)과 거의 동일한 약 60°F 또는 그 이하로 유지시킨다. 냉각유체는 실온이나 그 이하의 온도가 되도록 중성의 미네랄프리워터를 사용할 수 있다. 가스인젝터 요소는 스테인레스재질로 제작가능하며, 미네랄프리워터는 냉각수의 흐름을 방해할 수 있는 침전물의 증착을 방지한다.

본 조절가능한 가스인젝터(156)는 프로세스챔버(130)를 통한 가스의 흐름을 효과적으로 향상시킨다. 특히, 종래의 가스인젝터는 고정된 흐름패턴을 발생시키거나 조절하는데 불편함이 있었다. 따라서, 가스의 유동이 최적량보다 적을 때, 즉, 예를 들어, 챔버벽면에 의 증착에 의한 재순환이 명백할 때, 가스인젝터 전체를 분해하여 그 내부의 가스흐름을 조정하여야만 하였다. 본 본명에 따른 가스인젝터(156)에서는, 손잡이스크류(284)를 사용하여 챔버의 측면폭방향을 따라 가스의 흐름을 조절할 수 있다. 챔버의 일측벽이나 다른 부분에서 입자가 부착되어 재순환이 관찰되면, 그 영역의 가스흐름이 증대하도록 조정한다. 가스인젝터의 조립체내의 제조공차에 의해 셋팅된 손잡이스크류(284)와 다섯개의 니드밸브를 지나는 가스흐름이 상호 정확하게 대응하지 않는 경우가 있다. 만약 공차가 없다면, 손잡이스크류는 카트리지(280)상의 마이크로미터의 단계적 변화율에 비례하여 정확한 값으로 측정될 수 있으며, 유동율은 이들 정확한 값으로부터 예견될 수 있다. 하지만, 공차가 다소 있더라도 니들밸브의 조정가능성은 프로세싱을 크게 향상시킨다.

측방으로 분쇄되는 여러개의 가스유동을 가스인젝터(156)내에서 독립적으로 계량하였지만, 인젝터로부터 나온 결집된 유출유동은, 웨이퍼의 선단연부로부터 훨씬 상류에서 각 유동들의 종방향 경계가 포함된 단일의 시이트상 유동이다. 그리하여, 유동들간의 명백한 경계를 없앰으로써 증착의 균일성을 향상시킨다.

실시예에서는, 마이크로미터들이 니들(304)과 밸브시트(300) 사이의 가스의 흐름을 허용하도록 특정한 거리를 유지하고 있다. 외부측 두 개의 니들밸브(158)는 1.5mm의 간격을 유지하고, 두 번째 두 개의 니들밸브들은 1.7mm를 유지하고 있으며, 센터니들밸브들은 2mm의 간격을 유지하고 있다. 이 대칭패턴은 프로세스챔버(130)를 통한 대칭적인 가스흐름에 바람직하다. 만약, 챔버내에 리서큘레이션(recirculations)이 발생하면, 손잡이스크류의 표시에도 불구하고 그 흐름이 대칭적이지 아니하다는 것을 나타낸다. 이러한 경우, 하나 또는 그이상의 손잡이스크류를 조절하면, 챔버의 일측면상의 흐름이 증가된다.

전형적인 전체프로세서의 가스흐름은 약 16slm이다. 이러한 가스흐름은 동일높이를 가지는 사각형상의 프로세스챔버내에서의 가스유동에 비해 약 20%정도 감소된 것이다. 이것은 챔버의 형상이 볼록렌즈형상을 갖는데 기인한다. 통상의 가스압력은 니들밸브를 통과하기 전에 20psi이다.

챔버압력은 거의 80 torr의 진공이다. 종래의 프로세스가스는 예를 들어, 디클로로실린(dychlorosilane)과 트리클로실란(trichlorosilane)이었다. 물론, 프로세스 또는 도핑가스는 가스를 처리하기 위한 거의 9대 1의 비율로 캐리어, 전형적으로, 수소와 함께 혼합된다. 게다가, 질소같은 퍼지가스는 가스인젝터를 통해 주입되어 각종 통로를 청결화시킨다. 또한, 수소염화물 같은 에칭가스도 통로를 정화시키는데 사용된다. 가스인젝터를 통해 챔버의 하부여역에 주입되는 전형적인 퍼지가스는 5내지 10slm 사이의 유동율을 가지는 수소이다. 물론, 질소나 이와 유사한 가스도 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 가스인젝터(156)는 사공간을 최소화시켜, 다른 가스사이에서 더욱 빠르고 신속하게 이행되도록 한다. 즉, 연속적인 처리과정에서, 첫 번째 도펀트(dopant)가스는 차후의 두 번째 도펀트가스에 의하여 가스인젝터를 통해 챔버내로 안내된다. 안내되는 두 가스 사이의 변이상태에서, 첫 번째 가스는 때때로 가스인젝터내에 남겨진다. 한편, 본 인젝터(156)는 최소화된 사공간을 가지는 매우 작은 내부통로를 가지고 있다. 이에 의해 개재되는 불활성가스나 차후로 두 번째 가스가 직접유입될 때, 첫 번째 가스가 즉각적으로 분출된다.

하류측으로 연장된 온도보상링

도 27은 도 11에서 볼 수 있는 바와 같은 챔버와 거의 동일형상을 가지며, 프로세스가스흐름내에서 웨이퍼를 지지하기 위한 서스셉터(372)를 구비하는 화학적진공증착(CVD, Chemical Vapor deposit)을 위한 평행한 가스흐름을 가지는 프로세스챔버(370)가 도시되어 있다. 전술한바와 같이, 프로세스가스는 유입구(374)를 통해 유입되어 서스셉터의 판면방향에 평행하게 흘러서, 챔버내에 배기구(376)를 통해 배출된다. 방사열램프(378a, 378b)의 상부와 하부뱅크는 챔버에 인접하게 위치고정되어 있다. 중요한 점은 램프(378a, b)의 뱅크가 도 11의 실시예를 통해 설명된 램프의 뱅크보다 더 하류측으로 연장되어 있다. 다른 가열램프배치도 가능하다.

도 27에서 볼 수 있는 바와 같은, 본 발명은 가스흐름의 온도 및 속도, 방향, 그리고, 구성을 변경하기 위한 목적을 가지는 챔버내의 하류측 구성을 소개되어 있다. 더욱이, 웨이퍼와 서스셉터의 하류측 프로세스챔버벽의 온도는 이러한 하류측 구성에 의해 상승되어, 챔버의 에칭효과를 증대시킨다.

특별한 실시예에서는, 온도보상링(380)이 도 11의 온도보상링(155)과 거의 동일한 구성을 가지고 서스셉터(372)를 둘러싸도록 형성되어 있다. 하류측으로 연장되어 지지플레이트(132)의 모따기된 사각형상의 개구(133)의 연부에 인접하는 상술한 온도보상링(155)과 비교하여, 링(380)의 상부판의 실질적으로 더 연장되어 있다. 이 연장부를 수용하기 위하여 챔버(370)내의 지지플레이트(384)에는, 챔버의 센터라인에서 서스셉터(372)와 배기구(376) 사이의 거의 1/2길이를 가지는 하류연부(386)가 형성되어 있는 서스셉터개구를 구비하고 있다. 온도보상링(380)의 탑플레이트(382)의 하류측 연부는 개구와 동일형상을 가지며, 도 27에서 볼 수 있는 바와 같이, 개구와 거의 인접되도록 배치되어 있다. 후술하는 바와 같이, 연장된 온도보상링(380)의 이점은 내부지지플레이트(384)의 크기가 줄어듬에 따라서 챔버(370)의 길이도 줄어들어 균형된다는 거이다. 즉, 방사열을 흡수하여 챔버벽을 향해 다시 반사시키는 하류측 구성물질로부터 이득을 얻게 되는 것이다. 이와 같이 구성이 하류측에 더 넓게 배치되면, 더욱 효과적이다. 한편, 너무 큰 온도보상링(380)은 지지플레이트(384)가 줄어들었을 때, 진공처리중인 챔버(370)의 강도를 위태롭게 할 수 있다. 실시예에서는 탑플레이트(382)가 원형상 또는 다른 형상을 가지더라도, 도 9에서와 같은 변경된 온도보상링(72')과 거의 동일한 모따기된 사각하류연부를 가지도록 할 수 있다.

중요한 점은 하류측 구성에 의해 발생되는 이점이 단지 내부지지플레이트을 가지는 전술된 프로세스챔버에 의해서만 적용되는 것이 아니라는 것이다. 중앙 내부지지플레이트를 가지지 아니하는 종래의 챔버들도 하류측 구성을 채용하면 이점을 제공할 수 있다. 이들 이점은 개략적인 프로세스챔버의 특성을 언급한 다음의 설명을 통해서, 다양한 챔버구성에 대한 기술에 통상의 전문인이 더욱 명료하게 이해될 것이다.

수정챔버(388)내의 하류측 구성을 가지는 일반적인 실시예는 도 28a과 28b에 개략적으로 도시되어 있고, 서스셉터(394)의 원주와 동형상을 이루고 근접하는 곡선상의 전방연부(392)를 가지는 평판(390)을 포함한다. 이러한 판(390)은 서프셉터(394)의 하류측에 배치되는 링(380)의 탑플레이트(382)의 일부분으로 형성하거나, 별개로 구성할 수 있다. 만일 판(390)이 탑플레이트(382)의 일부분을 구성한다면, 전술함 바와 같이, 내부지지플레이트는 챔버에 설치되어 있는 핑거에 의해 지지된다. 만약 판(390)이 링(380)으로부터 분리되어 있으며, 내부지지플레이트는 또한, 챔버에 부착된 핑거에 의해 현가지지될 수 있다. 판(390)은 수정챔버(388)보다 더 빠르게 방사램프(396)로부터 방사된 에너지를 흡수하는 흑연으로 구성하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 하류측 구성의 몇 가지 장점이 있다. 도 29a에는 하류측 판(390)을 가지지 아니하는 프로세스챔버(388)를 나타내며, 아웃터램프(396)들로부터 방사열흐름(398)이 도식적으로 표시되어 있다. 챔버(388)의 수정벽은 이 에너지흐름에 상대적으로 광투과성을 가지며, 따라서, 충분한 양의 많은 열을 유지할 수 없다. 하지만, 에칭처리동안 챔버벽을 가열하는 것이 바람직하며, 그러는 동안, 에칭가스가 챔버내로 유입되어 벽에 증착된 원치않은 증착물들을 제거한다. 따라서, 하류측 구성이 없으면, 반응챔버의 벽이 서서히 가열되어 상대적으로 저온상태로 된다. 도 29b에 도시되어 있는 바와 같이, 챔버(388)내에 하류측 판(390)을 가지면, 흑연판으로부터의 반사에너지(화살표 400으로 표시됨)는 주파수영역에서 쉽게 수정반응벽에 의해 흡수된다. 따라서, 챔버벽은 고온으로 빠르게 가열되어, 에칭사이클을 빠르게 진행시키고 전반적인 작업효율이 향상된다.

도 30a내의 화살표 402는 웨이퍼상에 비정상적이고 불균일한 화학적 진공증착을 나타낸다. 이러한 불균일한 증착은 급격한 온도변화나 웨이퍼나 서스셉터의 연부에서 흐름의 변화에 의한 결과일 수 있다. 도 30b에 도시된 화살표 404로 도시되어 있는 바와 같이, 판(390)이 설치됨으로써, 온도와 웨이퍼의 후방연부의 흐름변화가 고르게 되고, 이에 의해 균일한 화학적진공증착이 이루어진다.

도 31에서, 하류측 구성을 가지지 아니하는 수정프로세서챔버(388)의 벽들에는, 그들의 고온에 의해, 주기적인 프로세싱으로부터 다소 과다한 양의 원치않은 증착이 이루어진다. 이러한 증착의 전형적인 분포는 화살표 406으로 도식적으로 표시되어 있다. 한편, 도 31b에서 볼 수 있는 바와 같이, 수정판(390)은 하류영역의 챔버(388)내에서 고온유지되므로, 증착이 화살표 408로서 도시되어 있는 바와 같이, 챔버벽보다 수정판의 상부에서 이루어지게 된다.

하류판(390)의 또 다른 장점은 프로세스챔버(388)내부 또는 심지어 웨이퍼/서스셉터가 조합된 상류측에서 원치않은 증착을 발생시키는 리서큘레이션을 줄일 수 있게 된다. 이러한 하류측 구성이 없는 챔버내에서 발생하는 리서큘레이션이 도면 32a 및 32b에 도시되어 있다. 도면 33a 및 33b에는 하류측 판(390)이 마련되어 있어서, 흐름이 좌측으로부터 우측방향으로 연속적으로 라인 412를 따라 이루어지는 것이 나타나 있다. 이에 의해 리서큘레이션이 제거된다.

상술 및 도시한 하류측 구성은 내부 지지체를 가지는 사각형상의 챔보보다 프로세스챔뱌내에서 효과적일 것이다. 예를 들어, 도 34에는 유입영역(402)과 유출영역(404)을 가지는 프로세스챔버(400)가 도시되어 있다. 이들 두 영역은 사각단면형상을 가진다. 유입영역(402)에는 수평방향의 상부벽(406)과 수직방향의 스텝(410)에서 끝나는 수평방향의 제 1저부벽(408)이 형성되어 있다. 스텝(410)은 유출영역(404)의 제 2저부벽(412)이 시작되고, 유출영역(402)과 상부벽(406)을 공유한다. 따라서, 챔버(400)는 스텝(410)에서 거의 두배의 단면적을 가진다. 서스셉터(414)는 스텝(410)의 하류측에서 회전샤프트(416)에 의해 지지되어 있고, 판면이 제 1저부벽(408)과 거의 동일한 높이를 가지도록 설치되어 있다. 제 2저부벽(412)의 상측에서 링형상의 스트랜드(420)에 의해 지지된 온도보상링(418)은 전술한 바와 마찬가지로 서스셉터를 밀접하게 둘러싸고 있다. 스트랜드(420)는 미국특허번호 4,821,674에 기술 및 도시되어 있다.

판(422)는 링(418)로부터 하류측에 위치고정되어 있고, 제 2저부벽(412)상의 스트랜드나 챔버(400)의 사이드벽에 의해지지된 핀 또는 못(424)들에 의해 지지될 수 있다. 판(422)은 링(418), 서스셉터(414), 그리고, 그 위에 지지된 웨이퍼의 판면과 거의 밀접되어 있고, 링으로부터 챔버유출구에 가깝도록 연장되어 있다. 램프의 상부와 하부뱅크(426a, b)는 챔버내에 직접적으로 에너지를 방사시키도록, 링(418)의 선단연부으로부터 판(422)의 말단연부까지 연장된 영역 상측과 하측에 배치되어 있다. 챔버를 통한 가스의 흐름은 화살표 428로서 표시되어 있다. 하류측판(422)은 흑연으로 구성하면 전술한 보다 효과적인 챔버에칭 및 웨이퍼상의 온도균일성을 달성할 수 있다. 판(422)이 수정으로 제작되면, 챔버내에 두드러진 온도분포의 효과를 제공될 수 없지만, 흐름특성의 강화 및 리서큘레이션을 줄일 수 있다.

도 35는 서스셉터(414)를 둘러싸는 변형된 온도보상링(432)을 가진 동일한 챔버(400)를 나타낸다. 링(432)은 평면부재(436)에 의해 덮혀진 원형고리상의 "∪"형상을 가지는 저부부재(434)를 가진다. 평면부재(436)는 "∪"형상의 부재와 거의 동형상을 이루며 서스셉터를 둘러쌀 수 있는 폭을 가지고, 하류측으로 연장되어 유출영역(4040)에 대치되어 있다. 링(432)은 도 27에서 볼 수 있는 링(380)과 거의 동일한 형상을 가진다. 내부지지플레이트(384)에 부착된 핑거에 의해 지지된 상술한 링(380)과 비교하면, 본 링(432)은 부분적으로 스트랜드(420)와 하류측 지주(438)에 의해 지지되어 있다. 물론 챔버내에 링(432)을 위치고정시키는 다양한 방법이 있으며, 수정구조타입을 가지는 특정 수단을 사용하는 것이 반복적인 처리사이클에 의해 변형되는 경우 간단하게 교체시킬 수 있다. 링(432)은 고온재질을 가지는 재료로 구성하여 웨이퍼상에 균일한 온도분포상태를 유지하고 에칭사이클효과를 강화시키는 것이 바람직하다.

도 36 내지 38에는 웨이퍼를 지지하기 위한 서스셉터(442), 가스인젝터, 그리고, 방사램프(446)와 같은 상호 조합된 프로세싱부품과, 도 11에서 볼 수 있는 것과 유사한 챔버(440)가 도시되어 있다. 챔버(440)는 각각 상부 및 하부챔버영역(452, 454)을 형성하는 중앙지지플레이트(448)를 가지고 있다. 유입말단플랜지(450)는 가스인젝터(444)내의 반응가스유입슬롯(458)으로부터 상부챔버영역(452)으로 안내하는 상부슬롯(456)과, 가스인젝터내의 퍼지가스공(462)으로부터 저부챔부영역(452)까지 안내하는 저부슬롯(460)을 가지고 있다. 이들 형상은 전술한바와 동동일하다.

가스유로를 형성하는 덕트(464)는 인젝터(444)로부터 서스셉터(442)를 향해 가스를 통과시키기 위하여 챔버내에 형성된다. 실시예에서 볼 수 있는 바와 같이, 덕트(464)는 반전된 "∪"형상을 가지며, 한 쌍의 사각형상의 사이드벽(468)위에 지지된 사각형상의 톱벽(466)을 가지고 있다. 덕트(464)는 서스셉터(442)를 향한 판의 연부(470)로부터 상류측에서 지지플레이트(450)상에 위치고정되어 있다.

덕트(464)의 높이와 폭은 상부슬롯(456)내에 거의 정확하게 수용되지만 인젝터(444)와는 접촉하지 않도록 하는 것이 바람직하다. 덕트(464)는 플랜지(450)로부터 연부(470)까지의 도정길이의 약 1/2내에 2/3이 되도록 연장되어 있고, 약 3-5inch 길이 즉, 3.7과 4.5inch 사이의 길이를 가지도록 하는 것이 바람직하다. 덕트(464)는 수정으로 만들어지며, 0.06inch 두께를 가지고 있다., 인젝터슬롯(458)보다 큰 폭을 가지고 있고, 약 9inch(비록 큰 웨이퍼 예를 들어 300mm 웨이퍼를 처리하기 위하여 채용된 챔버를 위해 보다 큰 크기가 필요할 지라도)를 가지는 것이 바람직하다. 덕트(464)의 높이는 약 0.9inch 또는 슬롯(458)높이와 플랜지슬롯(456)의 그것 사이에서 결정된다. 덕트(464)는 장착되어 플랜지슬롯(456)을 통해 챔버내로 옮겨지는 것이 바람직하고, 인젝터(444)도 유동의 필요성이 있다.

덕트(464)의 존재는 인젝터(444)로부터의 가스의 흐름이 상부영역(452)내를 향해 소정의 거리를 두고 챔버(440)내로 확장되는 것을 제한하여, 가스프로파일의 조절성을 향상시키고, 웨이퍼상의 전반적인 가스유동속도를 증대시킨다. 보다 상세하게는, 가스인젝터(444)는, 전술한 바와 마찬가지로, 유동조절밸브를 조절함으로써 가스의 속도프로파일을 증대시키는데, 프로파일은 챔버(440)내에서 확장 및 리서큘레이션에 의해 흩어지게 된다. 이것은 보다 상세하게는, 진공처리에 반대되는 대기중에서도 정확하다. 게다가, 저압프로세스에서, 가스의 속도가 인젝더(444)로부터 서스셉터(442)까지 적당하게 유지도리 수 있고, 대기중의 프로세스에서는 줄어든다. 결과적으로, 덕트(464)는 모든 프로세스를 위하여 하류를 향하는 속도프로파일을 그대로 보전하고, 고압프로세스상태의 우수성 즉, 팽창을 지연시키고, 가스흐름을 늦춘다.

도 36 내지 38에서 볼 수 있는 바와 같이, 덕트의 톱벽(466)은 하류를 향한 직선 연부(474)와 평행한 사이드벽(468)을 가진다. 이러한 구성은 서스셉터(442)의 상류에서 평면에의 덕트(464)로부터 가스가 나타날 때까지 두드러진 교란없이 인젝터(444)에 의해 발생된 가스흐름을 통과시킨다. 이 때, 가스는 덕트(464)의 벽에 의해 제한되지 아니하고 챔버의 벽을 향해 약간 팽창한다. 덕트(464)의 및 유출연부의 형상을 변형하면, 가스의 흐름을 직접적이거나 형상을 이루도록 할 수 있다. 이러한 변형이 도 38b-f에 도시되어 있다.

도 38b에는 가스의 흐름방향에 대하여 내향하여 테이퍼되는 사이드벽(476)을 가지는 덕트가 도시되어 있다. 따라서, 탑벽은 상류측 연부(480)보다 작은 하류측 연부(478)를 가진다. 이들 집중된 통로구성은 가스의 흐름을 내향집중되도록 하여, 덕트의 제한이 제거된 후, 챔버벽을 향해 이루어지는 연속적인 팽창을 지연시킨다.

도 38c는 서스셉트(442)로부터 보여지는 오목한 하류측 연부(482)가 도시되어 있다. 가스흐름이 하류측 연부를 지나갈 때, 가스흐름은 먼저 중앙구간에서 팽창되어, 흐름의 내향 확산이 이루어지고, 중앙영역에서 흐름이 증가된다.

도 38d는 서스셉트(442)로부터 보여지는 볼록한 하류측 연부(484)가 도시되어 있다. 가스의 흐름이 하류측 연부를 지나갈 때, 가스흐름은 먼저 외부구간에서 팽창되어, 흐름의 아웃방향을 향한 확산이 이루어지고, 중앙영역에서 흐름이 증대된다.

도 38e는 코너(488)에서 종료되는 경사구간(486)을 가지는 하류측 연부가 도시되어 있다. 덕트의 연부가 톱벽의 중앙부분보다 더 확장되어, 도 38c의 오목한 버전과 거의 비슷한 가스흐름효과가 유발되고, 챔버의 중앙영역을 통해 흐름이 증대된다.

마지막으로, 도 38f는 정점(492)에서 종결되는 경사구간(490)을 가지는 하류연부가 도시되어 있다. 덕트의 연부는 톱벽의 중심 이전에서 종결되고, 이에 의해 챔버의 중앙영역을 통해 증가된 흐름을 가지며 도 38d의 오목한 버전과 거의 동일한 가스흐름효과가 유발된다.

비록, 본 챔버는 화학적 진공증착에 특히 적합하지만, 오븐의 정화가 요구되는 다른 프로세싱에도 개선된 챔버로부터의 효과를 제공받을 수 있다. 예를 들어, 어닐링, 에칭, 강화된 플라즈마증착 및 다른 프로세스에서도, 적당하게 변형시킨 형태로서 본 챔버를 적용시킬 수 있다.

그리고, 본 발명은 비록, 바람직한 일실시예로서만 설명되었지만, 본 발명에 따른 통상의 전문인은 용이하게 다른 실시예로서 구현할 수 있다. 따라서, 본 발명은 상술한 실시예에 국한된 것이아니라 다음의 청구범위에 의하여 제한된다.

Claims

얇은 상부벽 및 상기 상부벽으로부터 이격되고, 볼록한 외표면과 오목한 내표면을 가지며, 수정 또는 강도와 열적 특성이 수정과 비숫한 다른 물질로 된 얇은 하부벽을 포함하는 프로세스 챔버에 있어서,

상기 벽들의 측연과 맞물려 최대내부폭보다 작은 최대내부높이를 갖는 챔버 공간을 상기 벽들내에 형성하는 사이드 부재들과;

상기 챔버내에서 상기 사이드부재들 사이에 연장되도록 고정되어, 상기 챔버에 상기 챔버 내부의 압력보다 큰 외부압력이 가해졌을 때 상기 사이드부재들의 외향변형과 상기 벽들의 평탄화 변형을 저지하는 지지체를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로세스 챔버.
제 1항에 있어서,

상기 지지체는 상기 챔버내를 상부영역과 하부영역으로 분할하고, 상기 챔버내에서 가열될 물품을 적재하는 서스셉터의 위치설정을 위한 개구를 가지는 평판 플레이트인 것을 특징으로 하는 프로세스 챔버.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 상부벽 및 하부벽 각각은 실질적으로 일정한 곡률반경을 가지는 것을 특징으로 하는 프로세스 챔버.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 벽들은 거의 사각형의 수직 투영형상을 가지고, 상기 사이드 부재들은 거의 직선상인 것을 특징으로 하는 프로세스 챔버.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 벽들과 상기 사이드부재들의 각각의 일단부에 고정되는 유입플랜지와 상기 벽들과 상기 사이드부재들의 각각의 대향측 단부에 고정되는 유출플랜지를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로세스 챕버.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 챔버는 상기 사이드부재들 중 하나로부터 다른 하나에 이르는 폭크기와 상기 상부벽의 최고점과 상기 하부벽의 최저점 사이의 높이크기를 가지며, 상기 폭크기에 대한 상기 높이크기의 비는 약 3인 것을 특징으로 하는 프로세스 챔버.
제1항에 있어서,

상기 지지체는 거의 사각형의 개구를 형성하는 평판 플레이트이며, 상기 개구는 기판을 지지를 위한 서스셉터를 위치설정하고, 상기 서스셉터를 밀접하게 둘러싸는 원형의 내측연부와, 상기 개구를 형성하는 상기 플레이트의 연부에 밀접하게 위치하는 거의 사각형의 외측연부를 가진 온도보상링을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로세스 챔버.
제7항에 있어서,

상기 서스셉터의 주변에 상기 플레이트를 부착하여 상기 온도보상링을 지지하는 복수의 지지체 로드를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로세스 챔버.
제8항에 있어서,

상기 온도보상링에 온도감지수단을 지지하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로세스 챔버.
반도체 웨이퍼의 처리에 적합한 챔버의 제조방법에 있어서, 상기 챔버는 수정 또는 강도와 열적 특성이 수정과 비슷한 다른 물질로 되어 있으며, 상기 제조방법은;

유입단부프랜지와 유출단부플랜지를 두개의 평행한 사이드레일에 결합하여 거의 사각형 공간을 형성하는 단계와;

상기 공간내에 상기 플랜지들과 상기 사이드레일들 사이에 연장되는 플레이트를 위치시키는 단계와;

상기 플레이트를 상기 사이드레일과 상기 플랜지들에 결합시키는 단계와;

외향 만곡된 상부벽을 상기 사이드레일 및 상기 플렌지들에 결합하여 상기 플레이트의 위에 상부영역을 형성하는 단계와;

외향 만곡된 하부벽을 상기 사이드레일과 상기 플렌지들에 결합하여 상기 플레이트의 아래에 하부영역을 형성하여, 상기 챔버가 상기 상부벽과 상기 하부벽의 정점을 가로지르는 크기보다 상기 사이드레일들을 가로지르는 크기가 더 크게 되도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 챔버제조방법.
제10항에 있어서,

상기 플레이트의 결합단계는 상기 플레이트의 제 1구간을 상기 사이드레일들 사이에 상기 유입플렌지에 인접하여 결합하는 단계와, 상기 플레이트의 제2구간을 상기 사이드레일들 사이에 상기 유출플렌지에 인접하여 결합하는 단계를 포함하며, 상기 구간들은 그들 사이에 반도체웨이퍼의 지지를 위한 서스셉터를 수용하기에 충분한 개구를 형성하는 것을 특징으로 하는 챔버제조방법.
반도체 기판 처리를 위한 장치에 있어서,

외향으로 볼록한 상부 및 하부의 수정벽과, 외부압력보다 낮은 내부압력이 가해졌을 때 상기 벽들의 평탄화를 저지하도록 배치 및 연결된 내부 중앙의 플레이트 구간을 갖는 챔버와;

상기 플레이트 구간사이에 형성되어 반도체웨이퍼를 지지하기 위한 서스셉터를 수용하는 개구와;

상기 개구의 하부에 상기 하부벽으로부터 연장되고, 상기 서스셉터를 지지하기 위한 상단부를 갖는 샤프트를 수용하는 튜브와;

상기 플레이트의 상부에 있는 상기 챔버 내부로의 가스유입구와;

상기 유입구로부터 상기 개구의 대향측에 위치하고, 상기 플레이트 상부에 있는 상기 챔버로부터의 가스유입구를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판 처리를 위한 장치.
제12항에 있어서,

상기 개구는 서스셉터를 둘러싸기 위한 원형의 내경과 상기 개구와 밀접하게 형상맞춤된 외부형상의 온도보상링을 수용하는 크기이며 실질적으로 사각형상을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 기판 처리를 위한 장치.
제12항에 있어서,

상기 챔버내에서 상기 개구와 상기 가스유출구사이에 위치하며, 상기 플레이트 구간에 거의 평행하게 측방으로 연장되고 상기 서스셉터의 폭에 관하여 상기 챔버를 가로질러 연장되는 수평배치된 플레이트를 포함하며, 상기 챔버벽들은 방사에 대한 투과성을 가지며 상기 플레이트는 방사에너지에 대한 양호한 흡수성을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 기판 처리를 위한 장치.
사이드부재에 의해 상부벽과 하부벽이 결합되어 형성된 수정증착챔버와, 상기 사이드부재 사이 및 챔버가스 유입구와 유출구 사이에 연장된 수정 지지체플레이트와, 상기 플레이트에 개구를 갖는 서스셉터와, 상기 서스셉터의 개구사이와 상기 챔버가스 유출구사이의 상기 챔버내에 상기 서스셉터상에 위치될 웨이퍼의 전체평면에 거의 평행하게 연장되는 열흡수플레이트와, 상기 열흡수플레이트는 상기 챔버의 벽보다 훨씬 더 열을 효과적으로 흡수하는 재료로 형성되고, 이에 의해 상기 서스셉터를 통과하여 유동하는 증착가스가 냉각기 챔버벽보다 상기 열흡수플레이트에 훨씬 더 용이하게 유인되는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 증착장치.
화학증착장치에 있어서,

상류측의 챔버가스 유입구와 하류측의 가스유출구를 갖는 증착챔버를 형성하는 벽들과; 상기 벽들사이와 상기유입구로부터 하류측 연부까지 연장되어 서스셉터의 수용을 위한 개구의 일부를 형성하는 거의 수평의 수정유입플레이트를 포함하며; 수평부와 상기 하류측 연부에 밀접하게 상기 개구내로 연장되어 상기 하류측 연부에의 증착과 상기 하류측 연부의 탈유리질화를 최소화하는 수직의 립부를 갖는 희생 수정플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학증착장치.
증착 챔버에 사용되는 온도보상링을 포함하는 증착 장치에 있어서,

상기 온도보상링은 챔버내에서 처리하는 동안 반도체웨이퍼를 지지하도록 되어 있는 서스셉터를 수용하기 위한 거의 원형의 개구를 형성하는 내측연부와, 상기 챔버내에서 챔버유입표면에 밀접한 개구내와 맞추어진 거의 사각형의 외부연부를 포함하는 것을 특징으로 하는 증착 장치.
제17항에 있어서,

하부벽과, 상부벽과, 상기 벽들을 연결하는 사이드과, 상기 사이드사이에 위치하여 상기 벽들사이를 이격하는 상기 온도보상링 및 실질적으로 방사에 대한 투과성을 가지는 상기 벽들을 갖는 프로세스챔버를 포함하는 것을 특징으로 하는 증착 장치.
제17항 또는 제18항에 있어서,

상기 온도보상링과 상기 서스셉터 영역의 가열을 위해 상기 챔버의 외부에 가열 램프를 배치하는 것을 특징으로 하는 증착 장치.
제17항 또는 제18항에 있어서,

상기 온도보상링은 선단연부와 후단연부 및 한쌍의 외측연부를 가지며, 선단외측연부와 내측연부간의 최단거리는 후연단부와 내측연부간의 최단거리보다 작은 것을 특징으로 하는 증착 장치.
제17항 또는 제18항에 있어서,

상기 온도보상링은 방사에너지의 유용한 흡수재로 만들어진 것을 특징으로 하는 증착 장치.
제17항 또는 제18항에 있어서,

상기 온도보상링내에 위치하는 거의 원형의 서스셉터를 포함하는 것을 특징으로 하는 증착 장치.
제17항 또는 제18항에 있어서,

상기 온도보상링은 하나 혹은 다수의 온도센서를 수용하도록 되어 있는 거의 고리상의 내측 중공부를 갖는 것을 특징으로 하는 증착 장치.
제17항 또는 제18창에 있어서,

상기 챔버는 상류단의 가스유입구와 하류단의 가스유입구를 가지며, 상기 온도보상링은 중공부와 상기 중공부로부터 상류측에 연장된 비중공의 거의 평판한 선단연부와 상기 중공부로부터 하류측에 연장된 비중공의 거의 평탄한 후단연부를 갖는 것을 특징으로 하는 증착 장치.
제17항 또는 제18항에 있어서,

상기 온도보상링은 모따기된 외측 모서리를 갖는 것을 특징으로 하는 증착 장치.
제17항에 있어서,

상기 챔버는 상류단의 가스유입구와 하류단의 가스유출구를 가지며, 상기 챔버의 유입구는 상기 유입구로부터 하류측 연부까지 연장되어 서스셉터의 수용을 위한 개구의 일부를 형성하는 거의 수평의 수정유입벽으로 형성되는 것을 특징으로 하는 증착 장치.
제26항에 있어서,

상기 벽에 부착되고, 상기 온도보상링의 하부로 연장되어 지지하는 복수의 지지체 핑거를 포함하는 것을 특징으로 하는 증착 장치.
가스유입구와 가스유출구를 형성하며 상기 유입구와 유출구 사이에서 웨이퍼가 적치되는 서스셉터를 둘러싸도록 치수결정되어 있는 실질적으로 방사투과성의 외벽을 가진 화학증착챔버의 가열효율을 높이는 방법에 있어서,

싱기 서스셉터가 거의 사각형의 외주를 갖는 열흡수링으로 둘러싸는 단계와;

상기 외주의 투영형상에 거의 일치하는 크기의 뱅크내의 복수의 램프로부터 열에너지를 방사하여, 상기 챔버 내부로 직접 방사된 거의 모든 에너지가 상기 외주내의 영역에 투사되어 상기 웨이퍼, 서스셉터 및 링구조물에 흡수되도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제28항에 있어서,

상기 링은 상기 서스셉터가 상기 외주내에서 상기 가스유입구를 향해 편심되어 위치되도록 만들어진 것을 특징으로 하는 방법.
화학증착장치에 있어서,

기재를 수평위치시키는 영역을 가지고, 상기 기재의 표면을 가로질러 가스의 유동을 안내하는 챔버벽을 가지는 프로세스챔버와;

상기 프로세스챔버와 연통하는 복수의 가스공급통로와, 상기 각 통로에 연결된 가스유입매니폴드와, 상기 각 통로를 통한 유동을 조절하는 개별 조절가능한 계량밸브를 구비하고, 상기 각 통로에는 상기 통로를 통과한 가스유동이 인접한 유동으로부터 분리되어 거의 평탄한 가스유동으로 측방으로 확산되도록 형성된 유출부를 가지는 가스인젝터를 포함하며,

상기 가스인젝터는 상기 가스유동들의 연부가 상호 인접한 관계로 상기 챔버가스유입구를 향하여 전환하는 벽들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학증착장치.
제30항에 있어서,

상기 가스인젝터는 상기 프로세스챔버에 기재삽입개구내로 개구되어 있고, 상피 챔버내로 도입되어 상기 기재를 가로질러 유동하는 가스유동의 리본을 형성하도록 측방으로 연장된 유출슬릿을 형성하는 벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 화학증착장치.
제30항에 있어서,

상기 통로들은 수직으로 향하여 배열되어 상호 측방으로 이격되어 있으며, 상기 각 통로의 상기 유출부는 상기 가스유동이 상기 챔버유입구로부터 먼쪽으로 향하도록 형성되어 있고, 상기 벽들은 상기 가스유동을 하향으로하여 상기 챔버유입구를 향하도록 하는 것을 특징으로 하는 화학증착장치.
제30항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 인젝터는 상기 챔버의 전방구간과 전방면 사이에 끼워지며 상기 통로들이 형성되어 있는 후방구간을 가지며, 가스유동을 안내하는 상기 벽들은 상기 인젝터의 전방구간에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 화학증착장치.
제33항에 있어서,

상기 전방구간은 하부에 돌출하여 상기 후방인젝터구간의 아래에 밀접하게 이격되어 상기 가스가 챔버를 향하여 흐르게 되는 얇은 측방연장된 슬릿을 형성하는 립부를 가지는 것을 특징으로 하는 화학증착장치.
기재를 수평위치시키는 프로세스챔버와 가스유동이 상기 기재의 표면을 가로지르도록 안내하는 챔버벽들을 가지며 연장된 가스유입구를 가지는 프로세스챔비를 포함하는 화학증착장치내에 있어 증착의 균일도를 증대시키시 위한 기재상에 가스유동분사방법에 있어서,

공동의 공급원으로부터의 가스를 상기 가스유입구에 인접하여 위치한 가스인젝터내의 복수의 밸브에 공급하는 단계와;

상기 밸브들을 통과하여 복수의 가스통로로 들어가는 가스를 분배하는 단계와;

상기 가스를 상기 각 통로에 연결된 확산챔버들내로 향하게 하여, 상기 가스가 인접한 유동으로부터 분리되어 복수의 가스유동으로 측방확산되게 하는 단계와,

상기 확산챔버들로부터 상기 프로세스챔버의 가스유입구로 상기 가스유동을 전환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스유동분사방법.
제35항에 있어서,

상기 전환 단계는 상기 가스를 상기 프로세스챔버의 하부로 적어도 90°전향시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 가스유동분사방법.
제35항에 있어서,

상기 전환 단계는 상기 가스유동을 상기 프로세스챔버로부터 먼쪽으로 전향시키며, 상기 가스가 일반적으로 상기 프로세스챔버쪽을 향하도록 유동을 대향측으로 전향시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스유동분사방법.
제35항에 있어서,

상기 유동사이에 구획없이 상호 인접한 관계로 상기 프로세스챔버의 가스유입구를 향하도록 상기 가스유동을 방출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스유동분사방법.
제38항에 있어서,

상기 방출하는 단계는 공동인젝터 슬라이트내 어느 하나의 유동의 연부가 적어도 하나의 인접한 유동의 연부와 혼합하기 위한 것을 특징으로 하는 가스유동분사방법.