KR101121430B1 - 화학기상 증착장치 - Google Patents

화학기상 증착장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101121430B1
KR101121430B1 KR1020090134050A KR20090134050A KR101121430B1 KR 101121430 B1 KR101121430 B1 KR 101121430B1 KR 1020090134050 A KR1020090134050 A KR 1020090134050A KR 20090134050 A KR20090134050 A KR 20090134050A KR 101121430 B1 KR101121430 B1 KR 101121430B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
susceptor
chamber
chemical vapor
vapor deposition
deposition apparatus
Prior art date
Application number
KR1020090134050A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20110077460A (ko
Inventor
홍성재
이철원
Original Assignee
엘아이지에이디피 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘아이지에이디피 주식회사 filed Critical 엘아이지에이디피 주식회사
Priority to KR1020090134050A priority Critical patent/KR101121430B1/ko
Publication of KR20110077460A publication Critical patent/KR20110077460A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101121430B1 publication Critical patent/KR101121430B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4582—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
    • C23C16/4583—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally
    • C23C16/4584—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally the substrate being rotated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4412—Details relating to the exhausts, e.g. pumps, filters, scrubbers, particle traps
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4582—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
    • C23C16/4583—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally
    • C23C16/4586—Elements in the interior of the support, e.g. electrodes, heating or cooling devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68735—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by edge profile or support profile

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

본 발명에 따른 화학기상 증착장치는 챔버; 상기 챔버 내부에 설치되는 서셉터; 상기 서셉터에 형성된 설치홈에 구비되어 유체에 의해 회전하는 위성 서셉터; 상기 챔버 내에 설치되어 상기 위성 서셉터에 안착된 웨이퍼에 공정가스를 공급하기 위한 가스 분사부; 상기 챔버 내에 설치되어 상기 웨이퍼를 가열하기 위한 히터; 상기 챔버 내부를 배기하도록 상기 챔버에 연결되는 배기펌프; 상기 위성 서셉터로 공급되는 상기 유체의 출구는 상기 챔버 내부와 연통되어 상기 배기펌프의 펌핑력에 따라 상기 위성 서셉터의 회전 속도가 가변함에 따라, 공급되는 유량을 조절하여 웨이퍼의 배치 구간에 따라 회전 속도를 일정하게 또는 상이한 속도로 가변할 수 있으며, 이를 통해 온도와 가스 흐름의 균일성이 확보되어 증착 균일도가 향상되는 화학기상 증착장치를 얻는 효과가 있다.

Description

화학기상 증착장치{Apparatus for chemical vapor deposition}
본 발명은 화학기상 증착장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공급되는 유량을 조절하여 웨이퍼의 배치 구간에 따라 회전 속도를 일정하게 또는 상이한 속도로 가변할 수 있으며, 이를 통해 온도와 가스 흐름의 균일성이 확보되어 증착 균일도가 향상되는 화학기상 증착장치를 얻는 효과가 있다.
증착장치는 반도체 웨이퍼의 표면에 박막을 증착하기 위하여 사용되고 있다. 챔버 내부에 공정가스를 가스 분사부를 통하여 불어 넣어서 서셉터에 놓인 웨이퍼에 원하는 박막을 증착시키게 된다.
박막의 증착에서 웨이퍼 표면에 증착되는 증착 두께는 박막의 품질에 큰 영향을 미친다. 이를 위해 해당 박막을 형성하기 위한 증착 온도유지 및 증착을 위한 공정가스의 균일한 공급 등을 제어하게 된다. 특히 유기금속 화학기상장치(MOCVD)의 경우 증착두께가 이루어져야 고효율의 발광소자를 얻을 수 있다.
챔버 내부는 해당 공정에 따른 압력을 유지하도록 배기펌프를 사용하며, 증 착이 웨이퍼의 전 면적에 걸쳐 균일하게 이루어지도록 웨이퍼가 얹힌 서셉터(Susceptor)를 회전시킨다. 이는 웨이퍼의 표면으로 공급되는 공정가스가 웨이퍼의 표면에 균일하게 퍼져 반응이 일어나 증착 두께가 균일하게 되도록 하기 위한 것이다.
그러나 종래의 증착장치는 챔버 내부의 압력을 유지하기 위한 배기펌프와 서셉터의 회전을 별도로 조절하기 때문에 공정을 진행하기 위해서는 배기펌프의 동작에 따른 챔버 내부의 압력과 서셉터의 회전 속도를 해당 공정 조건에 맞는 상태가 되도록 개별적으로 세팅한 후 공정을 실시하였다.
더욱이, 다른 층을 증착하기 위해 챔버 내부의 공정조건을 변경해야 할 경우 세팅을 위한 시간이 많이 소요되는 문제가 있다.
또한, 웨이퍼에 대한 개별적인 속도 조절이 어려운 문제가 있다.
본 발명의 목적은, 배기펌프의 펌핑력에 의해 챔버 내부의 공정 압력과 위성 서셉터의 회전을 동시에 조절하여 공정을 위한 사전 세팅의 시간이 단축되는 화학기상 증착장치를 제공하는데 있다.
또한, 공급되는 유량을 조절하여 웨이퍼의 배치 구간에 따라 회전 속도를 일정하게 또는 상이한 속도로 가변할 수 있으며, 이를 통해 온도와 가스 흐름의 균일성이 확보되어 증착 균일도가 향상되는 화학기상 증착장치를 제공하는데 있다.
본 발명에 따른 화학기상 증착장치는 챔버; 상기 챔버 내부에 설치되는 서셉터; 상기 서셉터에 형성된 설치홈에 구비되어 유체에 의해 회전하는 위성 서셉터; 상기 챔버 내에 설치되어 상기 위성 서셉터에 안착된 웨이퍼에 공정가스를 공급하기 위한 가스 분사부; 상기 챔버 내에 설치되어 상기 웨이퍼를 가열하기 위한 히터; 상기 챔버 내부를 배기하도록 상기 챔버에 연결되는 배기펌프; 상기 위성 서셉터로 공급되는 상기 유체의 출구는 상기 챔버 내부와 연통되어 상기 배기펌프의 펌핑력에 따라 상기 위성 서셉터의 회전 속도가 가변한다.
상기 유체의 출구는 상기 위성 서셉터 상에서 증착되는 상기 웨이퍼의 증착면 높이 이하에 형성된다.
상기 가스 분사부는 샤워헤드(shower head) 형태 또는 노즐(nozzle) 형태이다.
상기 챔버 내부에는 상기 챔버 내부로 공급되는 상기 공정가스를 배출하기 위한 배기부를 포함하고, 상기 챔버에는 상기 서셉터를 회전시키기 위한 구동부를 포함한다.
상기 챔버에는 상기 웨이퍼의 온도 또는 증착된 증착 두께를 측정하기 위한 파이로미터(pyrometer)와 같은 형태의 측정부를 포함한다.
상기 위성 서셉터의 저면에는 상기 유체의 압력에 의해 상기 위성 서셉터가 회전하도록 블레이드(blade)가 형성된다.
상기 서셉터의 하부에는 상기 위성 서셉터를 지지하도록 돌출 형성된 돌출 지지축이 형성되고, 상기 서셉터의 하부에는 상기 돌출 지지축을 승강시키기 위해 상기 돌출 지지축의 저면에 접촉되어 승강하는 적어도 하나 이상의 승강축, 상기 승강축을 승강시키기 위한 승강모터를 구비하는 승강부를 포함한다.
상기 설치홈으로 공급되는 상기 유체의 출구측에는 상기 위성 서셉터로 공급되는 유체의 유량을 조절하기 위한 유량조절부를 포함한다.
본 발명에 따른 화학기상 증착장치에 따르면, 배기펌프에 의해 챔버 내부의 압력과 웨이퍼의 회전속도를 동시에 조절하여 공정을 위한 사전 세팅 소요시간이 단축되고, 다른 층 증착을 위한 공정 조건 변경 시 별도의 세팅 없이 챔버 내부의 압력과 서셉터의 회전 속도를 가변할 수 있어 작업 효율성이 향상되는 화학기상 증착장치를 얻는 효과가 있다.
또한, 공급되는 유량을 조절하여 웨이퍼의 배치 구간에 따라 회전 속도를 일정하게 또는 상이한 속도로 가변할 수 있으며, 이를 통해 온도와 가스 흐름의 균일성이 확보되어 증착 균일도가 향상되는 화학기상 증착장치를 얻는 효과가 있다.
이하에서는 본 실시예에 따른 화학기상 증착장치에 대하여 설명하기로 한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 화학기상 증착장치의 단면도를 나타낸 것이고, 도 3은 본 발명의 실시에에 따른 화학기상 증착장치에 구비되는 위성서셉터의 사시도 이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 화학기상 증착장치(100)는 웨이퍼(W)(W ′)가 내부에 위치하여 증착 공정이 진행되는 챔버(110)를 구비한다. 챔버(110)는 본 실시예에서 설명하는 바와 같이 상하 2개로 분리된 형태 또는 하나의 챔버에 웨이퍼가 유출입되도록 게이트 밸브가 형성된 형태일 수 있다.
챔버(110)는 상부에 위치하며, 공정가스가 공급되는 가스분사부(150)가 설치되는 상부챔버(112, Lid라고도 함)와, 상부챔버(112)와 결합되어 공정 공간을 형성하는 하부챔버(114, 리액터[Reactor]라고도 함)로 구성된다.
가스 분사부(150)는 서셉터(110)의 상부에 위치하여 서셉터(110) 측으로 공정가스를 분사하기 위한 것으로, 샤워헤드 형태 또는 노즐 형태로 형성된다.
하부챔버(114)에는 서셉터(110)가 구비되는데, 서셉터(110)에는 웨이퍼(W)(W′)가 안착되어 회전하는 위성 서셉터(170, satellite)가 구비된다. 위성 서셉터(170)는 유체에 의해 회전한다.
서셉터(110)는 회전하지 않는 형태 또는 회전하는 형태로 사용할 수 있는데, 회전하는 형태로 사용할 경우 하부챔버(114)에는 서셉터(110)를 회전시키기 위한 구동부(140)가 설치된다.
구동부(140)는 구동모터(142) 및 구동축(144)을 구비하고 있으며, 구동축(144)의 둘레에는 구동축(144)의 회전을 가이드 하고, 회전하는 서셉터(110)를 지지하기 위한 지지축(146)을 포함한다. 구동부(140)는 벨트에 의한 회전 또는 기어의 결합에 의해 회전이 가능한 형태 등으로 설치할 수 있다.
또한, 구동부(140)는 위성 서셉터(170)를 회전시키는 형태와 같이 유체에 의해 회전하는 형태로도 사용할 수 있다. 이 경우 서셉터(110)를 지지하도록 홈이 형 성된 별도의 지지 플레이트를 구비하고, 중앙부분으로 유체를 공급하여 지지 플레이트 상에서 서셉터(110)가 부상되어 회전하게 하는 형태가 가능할 수 있다. 서셉터(110)가 위치하는 지지 플레이트의 홈에는 중앙부분으로 공급된 유체가 서셉터(110)의 측면으로 공급 및 배출되는 유체의 출입구가 형성되고, 서셉터(110)의 저면에는 블레이드(Blade)가 형성될 수 있으며, 서셉터(110)의 회전을 지지하는 지지축이 구비될 수 있다.
서셉터(110)를 지지하는 구동축(144)에는 내부로 유체가 이동한다. 이러한 유체는 구동축(144)의 중심부분에 연결되어 공급되며, 유체가 저장된 탱크(179)와 공급측 유체유로(110c)의 사이에는 유량을 조절하기 위한 MFC(Mass Flow Controller) 등과 같은 유량조절밸브(175)가 설치된다. 이러한 유량조절밸브(175)를 통해 위성 서셉터(170)로 공급되는 유체의 양을 조절하여 웨이퍼(W)(W′)가 배치된 구간에 따라 동일한 회전 또는 상이한 회전속도가 되도록 조절하게 된다. 만약, 서셉터(110)를 회전시킬 경우 서셉터(110)를 회전시키기 위한 유량 조절에도 사용된다.
그리고 하부챔버(114)에는 챔버(110) 내부의 압력을 진공상태로 전환 및 유지하기 위한 배기펌프(177)가 연결된다.
또한, 하부챔버(114)에는 위성 서셉터(170)에 위치한 웨이퍼(W)(W′)를 가열하기 위한 히터(120a)~(120d)가 설치된다. 히터(120a)(120b)(120c)(120d)는 위성 서셉터(170)에 위치한 웨이퍼(W)(W′)들을 전체적으로 균일하게 또는 부분적으로 상이한 온도로 가열하기 위해 4개의 분리된 형태로 설치되어, 개별적인 온도 조절 이 가능하게 된다. 4개의 분리된 형태로 설치된 히터(120a)(120b)(120c)(120d)는 위성 서셉터(170)에서 증착이 진행되는 상태에 따라 위성 서셉터(170)의 회전 속도 또는 공정가스의 공급량과 연동하여 각 구간의 온도조절을 할 수 있으며, 또는 위성 서셉터(170)와 연동되지 않고 개별적으로 각 구간의 온도조절을 할 수 있다.
이러한 히터(120a)(120b)(120c)(120d)는 상술한 바와 같이 4개의 분리된 형태로 제작하거나, 일률적인 제어가 가능하도록 하나의 나선 형태로 제작하여 사용할 수 있다.
그리고 상부챔버(112)에는 서셉터(110) 상에 위치한 웨이퍼(W)(W′)의 온도, 증착된 증착 두께 및 변형 정도 중 어느 하나 이상을 측정하기 위한 측정부(130)가 설치된다. 측정부(130)는 파이로미터(Pyrometer)와 같은 형태를 사용한다.
챔버(112)(114) 내부에 설치된 가스 분사부(150), 히터(120a)(120b)(120c)(120d), 구동부(140) 및 배기펌프(177) 등은 제어부(미도시)에 연결되어 제어된다.
서셉터(110)의 하부에는 웨이퍼(W)(W′)가 얹힌 위성 서셉터(170)를 승강시키기 위한 승강부(160)가 구비된다. 승강부(160)는 하부챔버(114)의 내부에 위치하거나 하부챔버(114)의 외부에 구비될 수 있다. 승강부(160)는 웨이퍼(W)(W′)를 외부로 반출하기 위해 위성 서셉터(170)를 상승시키고자 할 경우에 사용하게 된다.
측정부(130)는 위성 서셉터(170)에 위치한 웨이퍼(W)(W′)의 온도, 증착두께 또는 변형 정도를 측정하여 제어부로 전달하게 되고, 이를 통해 히터(120a)(120b)(120c)(120d)의 온도 및 위성 서셉터(170)의 회전속도를 제어하게 된다. 이에 따라, 웨이퍼(W)(W′)에 대한 증착의 상태를 실시간으로 모니터링 하여 증착의 균일도가 유지되게 하는 것이다. 미설명 196은 기밀유지를 위한 O-ring이다.
위성 서셉터(170)는 서셉터(110) 상에 하나 또는 다수개가 배치되어 있다. 위성 서셉터(170)를 회전시키는 것은 위성 서셉터(170) 상에 위치하여 증착이 실시되는 웨이퍼(W)(W′)의 증착 균일도를 확보하기 위한 것이다.
위성 서셉터(170)가 위치하도록 서셉터(110)에는 설치홈(110a)이 형성되며, 설치홈(110a)에는 돌출 형성된 돌출 지지축(116)이 형성된다. 돌출 지지축(116)에는 위성 서셉터(170)를 지지한 상태를 유지하며 서셉터(110) 측 하부로 빠져 나가지 않도록 걸림턱(116a)이 형성되어 있다. 걸림턱(116a)을 기준으로 상부측은 위성 서셉터(170)를 지지하고, 하부측으로는 서셉터(110)를 관통한 상태로 위치하게 된다.
또한, 설치홈(110a)에는 유체가 공급 및 배출되는 유체유로(110c)(110c′)가 연결되어, 유체의 공급(IN) 및 배출(OUT)이 이루어진다. 유체가 공급되는 유체유로(110c)(110c′)는 서셉터(110)의 중앙 부분에서 공급되어 각각의 위성 서셉터(170)로 공급된다.
유체는 예를 들어, 질소나 수소가 저장되어 있는 탱크(179)에서 공급된다. 위성 서셉터(170)를 회전시키기 위해 입구측의 유체유로(110c)로 공급된 유체는 위성 서셉터(170)를 회전 시킨 후 서셉터(110)를 통해 챔버(110) 내부로 배출(OUT)되는데, 이러한 유체유로(110c)(110c′)는 챔버(110)와 연통되는 상태가 된다. 유체 가 저장된 탱크(179)와 공급측 유체유로(110c)의 사이에는 유량을 조절하기 위한 MFC(Mass Flow Controller) 등과 같은 유량조절밸브(175)가 설치된다. 유량조절밸브(175)는 실질적으로 증착 공정이 실시될 경우에 유체가 공급되도록 배기펌프(177)의 작동에 의해 유체가 공급되지 않도록 공급측 유체유로(110c)를 차단하거나, 공급되는 유량을 조절하여 웨이퍼(W)(W′)의 회전 속도를 동일하게 또는 상이한 속도로 가변시키는 역할을 한다.
유체유로(110c)(110c′)를 챔버(110) 내부와 연통되도록 하는 것은, 공정조건을 형성함에 있어, 배기펌프(177)를 통해 챔버(110) 내부의 진공을 형성하면서, 이와 동시에 유체 또한 유체유로(110c)(110c′)를 통해 강제로 챔버(110) 내부로 유입시켜 위성 서셉터(170)가 회전하도록 하기 위한 것이다. 이렇게 배기펌프(177)에 유체유로(110c)(110c′)를 연결시킬 경우 챔버(110) 내부의 진공 형성과 동시에 위성 서셉터(170)의 회전이 가능해져 공정을 위한 사전 세팅 시간이 거의 발생하지 않아 공정효율이 향상된다.
또한, 어느 하나의 증착층을 형성한 후 다른 증착층을 형성하기 위해 챔버(110) 내부의 진공도를 다르게 변화시키고자 할 경우 배기펌프(177)의 펌핑력에 의해 유체 역시 동일한 압력으로 챔버(110) 내부로 유입됨에 따라 공정 변화를 위한 별도의 세팅이 불필요해지는 효과가 발생하게 된다.
이를 위해, 유체유로(110c)(110c′)를 형성함에 있어 보다 효율적으로 배기펌프(177)에 의해 챔버(110) 내부로 유입시키기 위한 방법으로 유체의 출구(110C′)를 웨이퍼(W)(W′)의 증착면 보다 낮게 하는 방법이 있을 수 있다.
즉, 도 2에 도시된 바와 같이 출구측 유체유로(110c′)를 서셉터(110)의 외주 방향으로 하향 경사(θ)지는 형태로 하면 보다 원활한 유체의 이동이 가능해진다.
배기펌프(177)가 작동하면, 유체는 서셉터(110)의 중앙부분을 지나 공급측 유체유로(110c)를 통해 설치홈(110a)으로 공급(IN)되며, 블레이드(184)를 회전시킨 유체는 출구측 유체유로(110c′)를 통해 챔버(110) 내부로 배출(OUT)된다.
유체유로(110c)를 통해 공급된 유체가 블레이드(184)에 가해지면, 블레이드(184)가 구비된 위성 서셉터(170)는 회전하게 된다.
챔버(110) 내부로 배출된 유체는 배기펌프(177) 측으로 이동하여 외부로 배출된다.
위성 서셉터(170)의 회전은 유체유로(110c)를 통해 공급되는 유량에 의해 조절할 수 있다. 이 경우 공급되는 유량을 게이지(미도시) 등을 통해 측정하여 조절하게 된다.
이러한 위성 서셉터(170)는 파이로미터(130)와 같은 측정부(130)를 통해 웨이퍼(W)(W′)의 온도, 증착된 증착 두께 또는 휨과 같은 변형 정도를 실시간으로 비교 및 모니터링 하면서 회전 속도를 제어하게 된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 설치홈(110a)에는 웨이퍼(W)(W′)가 안착되는 위성 서셉터(170)가 얹혀 설치홈(110a)으로 공급되는 유체에 의해 회전하게 된다. 돌출 지지축(116)이 삽입되도록 위성 서셉터(170)의 저면에는 결합홈(170a)이 형성된 다. 돌출 지지축(116)은 설치홈(110a) 상에서 회전하는 위성 서셉터(170)의 저면이 설치홈(110a)의 면에 접촉되지 않도록 간격을 유지하여 마찰을 줄이게 된다. 이러한 돌출 지지축(116)에 의해 위성 서셉터(170)는 설치홈(110a)에서 상부로 이격된 상태를 유지하게 되어, 위성 서셉터(170)는 마찰에 대한 저항이 감소되는 상태에서 원활한 회전이 가능하게 된다. 그리고 설치홈(110a)으로 공급되는 유체에 의해 위성 서셉터(170)가 회전하도록 위성 서셉터(170)의 저면에는 복수개의 블레이드(184)가 구비된다. 이에 따라 위성 서셉터(170)는 서셉터(110) 상에서 독립적으로 회전하게 한다.
도 4a 및 도 4b는 위성 서셉터(170)의 저면에 형성된 블레이드(184)와 설치홈(110a)을 나타낸 평면도이다.
위성 서셉터(170)의 저면에 형성된 블레이드(184)는 도4a에 도시된 바와 같이 위성 서셉터(170)의 저면 원주 방향으로 설치되며, 중심부분에 해당하는 결합홈(170a) 부분까지 형성되는 형태로 할 수 있다.
그리고 도 4b에 도시된 바와 같이, 블레이드(184)를 일정 길이만큼 형성한 후 인접한 블레이드(184)를 연결하는 형태로 하여 연결되는 부분의 공간까지 유체가 작용하도록 사용할 수 있다.
도 5는 설치홈(110a)으로 공급되는 유체의 흐름을 나타낸 것으로, 공급측 유체유로(110c)를 통해 공급(IN)된 유체는 블레이드(184)에 압력을 가하며 설치 홈(110a)의 원주방향을 따라 이동한 후 설치홈(110a)의 다른 쪽에 형성된 출구측 유체유로(110c′)를 통해 챔버(110) 내부로 배출(OUT)된 후 배기펌프(177)에 의해 외부로 배출된다.
도 6 내지 9는 서셉터(110)의 하부에서 위성 서셉터(170)를 승강시키기 위한 승강부(160)를 나타낸 것이다.
도시된 바와 같이 승강부(160)는 돌출 지지축(116)의 저면에 접촉되는 적어도 하나 이상의 승강축(162)을 구비하고 있으며, 승강축(162)을 승강시키기 위한 승강모터(164)를 구비한다. 승강축(162)은 서셉터(110)에 구비된 위성 서셉터(170)의 개수와 동일한 개수가 되도록 형성한다. 위성 서셉터(170)가 다수개일 경우 승강축(162) 역시 동일한 개수로 하며, 이들은 승강 플레이트(166)에 연결되어 동시에 승강하게 된다. 승강 플레이트(166)는 구동축(144)의 둘레에서 승강하도록 중심부분에 홀(166a)이 형성되어 있다.
도시하지는 않았으나 승강부는 본 실시예와 다른 형태로 하부챔버(114)의 외부에 구비되는 형태가 되도록 할 수 있다. 이 경우 승강축(162)과 승강모터(164)는 하부 챔버(114)의 외부 하측에 위치하게 될 것이며, 승강축(162)의 외주에는 기밀을 위한 벨로우즈(bellows) 등이 구비될 것이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 승강축(162)은 돌출 지지축(116)의 하부에서 이격된 상태로 위치하게 된다. 이러한 상태로 위치하는 것은 서셉터(110)가 회전하면서 공정이 진행될 경우 서셉터(110)의 회전에 영향을 받지 않도록 하기 위한 것이다. 만약, 서셉터(110)가 회전하지 않는 형태로 공정이 진행된다면, 돌출 지지축(116)과 승강축(162)은 하나로 연결된 형태가 되도록 할 수 있다.
서셉터(110)의 회전에 의한 공정이 완료되면 도 8에 도시된 바와 같이, 승강모터(164)가 작동하여 승강축(162)이 상승하여 돌출 지지축(116)을 상승시켜 위성 서셉터(170)는 상승하여 설치홈(110a)의 상부에 위치하게 된다.
이러한 상태에서 도 9에 도시된 바와 같이, 위성 서셉터(170) 또는 웨이퍼(W)(W′)를 외부로 반출하기 위한 반송로봇(199)의 반송아암(197)이 위성 서셉터(170)의 저면에 위치한 상태가 된다. 반송아암(197)이 위성 서셉터(170)의 저면에 위치한 상태에서 승강모터(164)가 작동하여 승강축(162)과 돌출 지지축(116)은 하강하고, 위성 서셉터(170)는 반송아암(197)에 얹혀 외부로 반출된다.
승강축(162)의 하강으로 연동하여 하강하는 돌출 지지축(116)은 걸림턱(116a)에 의해 걸려 설치홈(110a)에 위치하게 된다.
한편, 상기와 같이 위성 서셉터(170) 전체를 외부로 반출하지 않고, 위성 서셉터(170)에 위치한 웨이퍼(W)(W′) 만을 반출하고자 할 경우 위성 서셉터(170)에는 반송로봇(199)의 반송아암(197)이 삽입될 수 있도록 홈(GROOVE)을 형성할 수 있다.
한편, 도 10 및 도 11은 챔버(110)에 구비되어 공정가스를 공급하기 위한 가스 분사부(150)의 다른 형태를 나타낸 것이다.
앞서 설명한 실시예는 가스 분사부(150)를 샤워헤드(152) 형태로 사용하는 상태를 나타낸 것이다. 이 경우 도 10에 도시된 바와 같이, 샤워헤드(152) 형태의 가스 분사부(150)는 적층 형태(A)(B)(C)로 기밀이 유지된 상태가 되도록 형성한 후 일정공간(A)(B)으로는 증착을 위한 공정가스를 공급하고, 다른 공간(C)으로는 냉각물질을 공급하여 냉각하게 된다.
그리고 도 11 에 도시된 바와 같이, 가스 분사부(150)는 노즐(154) 형태를 사용할 수 있다. 이 경우 중앙 부분에서 공정가스가 공급되어 웨이퍼(W)(W′)의 표면으로 공급되어 증착이 이루어진다. 증착이 완료된 공정가스는 서셉터(110)의 측면에 설치된 배출부(156)를 통해 배출 된다.
이상, 본 발명은 도시된 실시예를 참고로 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구의 범위와 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 증착장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 증착장치에 구비된 위성 서셉터의 분해사시도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 증착장치에 구비된 위성 서셉터의 저면을 나타낸 평면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 증착장치에 구비된 위성 서셉터의 회전을 위해 공급되는 유체의 흐름을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 증착장치에 구비된 승강부의 사시도이다.
도 7 내지 9는 본 발명의 실시예에 따른 증착장치에 승강부가 설치된 상태에 따라 위성 서셉터가 승강되는 상태를 나타낸의 단면도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 증착장치에 구비된 가스 분사부의 단면도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 증착장치에 구비된 가스 분사부의 단면도이다.

Claims (13)

  1. 챔버;
    상기 챔버 내부에 설치되는 서셉터;
    상기 서셉터에 형성된 설치홈에 구비되어 유체에 의해 회전하는 위성 서셉터;
    상기 챔버 내에 설치되어 상기 위성 서셉터에 안착된 웨이퍼에 공정가스를 공급하기 위한 가스 분사부;
    상기 챔버 내에 설치되어 상기 웨이퍼를 가열하기 위한 히터;
    상기 챔버 내부를 배기하도록 상기 챔버에 연결되는 배기펌프;
    상기 위성 서셉터로 공급되는 상기 유체의 출구는 상기 챔버 내부와 연통되어 상기 배기펌프의 펌핑력에 따라 상기 위성 서셉터의 회전 속도가 가변하는 것을 특징으로 하는 화학기상 증착장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 유체의 출구는 상기 위성 서셉터 상에서 증착되는 상기 웨이퍼의 증착면 높이 이하에 형성되는 것을 특징으로 하는 화학기상 증착장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 가스 분사부는 샤워헤드(shower head) 형태인 것을 특징으로 하는 화학기상 증착장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 가스 분사부는 노즐(nozzle) 형태인 것을 특징으로 하는 화학기상 증착장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 챔버 내부에는 상기 챔버 내부로 공급되는 상기 공정가스를 배출하기 위한 별도의 배기부를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학기상 증착장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 챔버에는 상기 서셉터를 회전시키기 위한 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학기상 증착장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 챔버에는 상기 웨이퍼의 온도, 증착된 증착 두께 및 웨이퍼의 변형 정도 중 어느 하나 이상을 측정하기 위한 측정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학기상 증착장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 측정부는 파이로미터(pyrometer)인 것을 특징으로 하는 화학기상 증착장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 위성 서셉터의 저면에는 상기 유체의 압력에 의해 상기 위성 서셉터가 회전하도록 블레이드(blade)가 형성되는 것을 특징으로 하는 화학기상 증착장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 서셉터의 하부에는 상기 위성 서셉터를 지지하도록 돌출 형성된 돌출 지지축이 형성되는 것을 특징으로 하는 화학기상 증착장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 서셉터의 하부에는 상기 돌출 지지축을 승강시키기 위한 승강부를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학기상 증착장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 승강부는 상기 돌출 지지축의 저면에 접촉되어 승 강하는 적어도 하나 이상의 승강축, 상기 승강축을 승강시키기 위한 승강모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학기상 증착장치.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 설치홈으로 공급되는 상기 유체의 출구측에는 상기 위성 서셉터로 공급되는 유체의 유량을 조절하기 위한 유량조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학기상 증착장치.
KR1020090134050A 2009-12-30 2009-12-30 화학기상 증착장치 KR101121430B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090134050A KR101121430B1 (ko) 2009-12-30 2009-12-30 화학기상 증착장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090134050A KR101121430B1 (ko) 2009-12-30 2009-12-30 화학기상 증착장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110077460A KR20110077460A (ko) 2011-07-07
KR101121430B1 true KR101121430B1 (ko) 2012-03-16

Family

ID=44917048

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090134050A KR101121430B1 (ko) 2009-12-30 2009-12-30 화학기상 증착장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101121430B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140104314A (ko) 2013-02-20 2014-08-28 주식회사 에스에프에이 평판표시소자용 기판 증착장치

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101251404B1 (ko) * 2011-10-04 2013-04-05 일진다이아몬드(주) 새틀라이트
KR20130090287A (ko) * 2012-02-03 2013-08-13 주성엔지니어링(주) 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
KR102145206B1 (ko) * 2013-05-29 2020-08-18 삼성전자주식회사 화학기상증착장치
WO2021119900A1 (zh) * 2019-12-16 2021-06-24 东莞市中镓半导体科技有限公司 用于GaN材料生长的气动托盘
CN111501019A (zh) * 2020-05-13 2020-08-07 深圳市纳设智能装备有限公司 一种用于cvd设备的反应室涡轮结构

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060127541A (ko) * 2005-06-07 2006-12-13 삼성전자주식회사 급속 열처리 방식의 원자층 증착장치 및 이를 이용한박막형성 방법
KR20070088184A (ko) * 2006-02-24 2007-08-29 삼성전자주식회사 샤워헤드 및 이를 구비한 원자층 증착설비

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060127541A (ko) * 2005-06-07 2006-12-13 삼성전자주식회사 급속 열처리 방식의 원자층 증착장치 및 이를 이용한박막형성 방법
KR20070088184A (ko) * 2006-02-24 2007-08-29 삼성전자주식회사 샤워헤드 및 이를 구비한 원자층 증착설비

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140104314A (ko) 2013-02-20 2014-08-28 주식회사 에스에프에이 평판표시소자용 기판 증착장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110077460A (ko) 2011-07-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101121430B1 (ko) 화학기상 증착장치
US9938621B2 (en) Methods of wafer processing with carrier extension
US9165808B2 (en) Metal organic chemical vapor deposition device and temperature control method therefor
KR101390474B1 (ko) 기판처리장치
KR100979329B1 (ko) 회전 기판 지지부 및 그 이용 방법
KR101395243B1 (ko) 기판처리장치 및 방법
US7223308B2 (en) Apparatus to improve wafer temperature uniformity for face-up wet processing
EP1676295A2 (en) Apparatus to improve wafer temperature uniformity for face-up wet processing
CN104718602B (zh) 基板处理装置
KR20110009581A (ko) 수평 흐름 증착 장치 및 이를 이용한 증착 방법
KR20130055623A (ko) 선형 회분식 화학 기상 증착 시스템
US7311779B2 (en) Heating apparatus to heat wafers using water and plate with turbolators
KR101128737B1 (ko) 증착장치
KR101029695B1 (ko) 기판처리장치
KR101128738B1 (ko) 증착장치
KR101440307B1 (ko) 기판처리장치
TW201929050A (zh) 磊晶成長裝置及使用此裝置的半導體磊晶晶圓的製造方法
KR101124161B1 (ko) 화학기상 증착장치
KR20040091651A (ko) 반도체층의 증착방법과 장치
KR20110130631A (ko) 박막처리장치 및 이를 이용하는 박막처리공정의 기판가열방법
US20130284097A1 (en) Gas distribution module for insertion in lateral flow chambers
KR101121429B1 (ko) 증착장치
KR101464202B1 (ko) 기판 처리 장치
KR20120110823A (ko) 박막 균일도 개선을 위한 복층형 박막증착장치
KR20120007881A (ko) 기판처리장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150224

Year of fee payment: 4

LAPS Lapse due to unpaid annual fee