KR101511025B1 - 반도체 기판 상에 다양한 물질의 층상화된 증착을 위한 장치 및 이러한 장치용 리프트 핀 - Google Patents

반도체 기판 상에 다양한 물질의 층상화된 증착을 위한 장치 및 이러한 장치용 리프트 핀 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내부에 배치된 기판 지지대를 구비한 프로세싱 공간 및 프로세싱 공간 안으로 반도체 기판을 유입시키고 그로부터 기판을 제거하는 것을 돕는 기판 지지대의 평면 안으로 그리고 이로부터 밖으로 이동될 수 있는 다수의 리프트 핀(50)을 포함한 증착 장치에 관한 것이다. 이 장치는 반도체 기판 및/또는 기판 지지대와 접촉하게 되는 리프트 핀(50)의 접촉면(52)에 반도체 기판 및/또는 기판 지지대보다 낮은 경도를 가진 물질층(54)이 제공된다. 이는 기판이 바람직하지 않게 기판 지지대(서셉터)로 낮춰지고 그로부터 리프트될 때 기판의 시프트의 결과로 기판 및/또는 기판 지지대에 야기되는 손상의 위험을 제거한다. 따라서, 반도체 제작 프로세스에 악영향을 미칠 수 있는, 스크래치가 형성되는 위험 및 입자들이 방출되는 위험이 없다.

Description

반도체 기판 상에 다양한 물질의 층상화된 증착을 위한 장치 및 이러한 장치용 리프트 핀 {A DEVICE FOR LAYERED DEPOSITION OF VARIOUS MATERIALS ON A SEMICONDUCTOR SUBSTRATE, AS WELL AS A LIFT PIN FOR USE IN SUCH A DEVICE}
본 발명은 반도체 기판 상에 다양한 물질의 층상화된 증착을 위한 장치에 관한 것이고, 이는 내부에 배치된 기판 지지대를 구비한 프로세싱 공간, 프로세싱 공간으로 가스상 형태로 다양한 물질을 공급하기 위한 수단 및 프로세싱 공간 안으로 반도체 기판을 유입하고 그로부터 이를 제거하는 것을 돕는 기판 지지대의 평면으로 그리고 이로부터 밖으로 이동될 수 있는 다수의 리프트 핀을 포함하며, 반도체 기판은 기판 지지대 상에 위치할 수 있다.
또한, 본 발명은 이러한 장치에서 이용하기 위한 리프트 핀에 관한 것이다.
이러한 장치는 미국 특허 제 6,596,086호에서 예를 들어 도시된다. 상기 미국 특허는 도입부에서 지칭되는 장치를 도시하고, 이 장치에는 기판을 지지하는 기능을 하는 서셉터가 제공된다. 대상 기판은 기판 상에서 반도체 구성요소를 형성하기 위한 다수의 프로세싱 단계를 거친다. 서셉터와 그 위에 위치한 기판 또는 웨이퍼는 소위 반응기 챔버에 위치하고, 프로세스 가스가 이를 통과할 수 있다.
반도체 구성요소를 형성하기 위한 프로세스가 일단 실행되었다면, 기판은 반응기 챔버로부터 제거되어야만 한다. 이러한 목적을 위해 다수의 지지대 핀이 서셉터로부터 위로 이동될 수 있고, 이러한 핀은 그 위에 위치한 기판을 위로 올리며, 이에 의해 기판은 서셉터 구성으로부터 벗어나 리프트될 것이다.
따라서, 위로 올려진 기판은 반응기 챔버로부터 쉽게 제거될 수 있고, 이에 의해 한편으로는 추가적인 프로세싱 단계들을 겪을 것이고 다른 한편으로는 새로운 기판을 받기 위해 반응기 챔버를 준비할 것이다. 이러한 기판 리프트 핀은 너무 단단하여 핀이 기판에 스크래치를 일으킬 수 있는 물질로 만들어진다. 이러한 스크래치뿐만 아니라 그 결과 방출될 수 있는 입자들은 반도체 제작 단계들의 품질에 악영향을 미친다.
본 발명은 반도체 기판 상에 다양한 물질의 층상화된 증착을 위한 장치에 관한 것으로서, 이 장치는 내부에 배치된 기판 지지대를 구비하며 그 위에 반도체 기판이 놓일 수 있는 프로세싱 공간; 상기 프로세싱 공간으로 가스상 형태로 다양한 물질을 공급하기 위한 수단; 및 상기 프로세싱 공간 안으로 상기 반도체 기판을 유입시키고 상기 프로세싱 공간으로부터 상기 반도체 기판을 제거하는 것을 돕도록 상기 기판 지지대의 평면 안으로 그리고 밖으로 이동될 수 있는 다수의 리프트 핀을 포함한다.
또한, 본 발명은 이러한 장치에 이용되는 리프트 핀에 관한 것이다.
이러한 장치는 예를 들어 미국 특허 제 6,596,086호에서 개시된다. 상기 미국 특허는 기판을 지지하는 기능을 하는 서셉터가 제공되며 상기 도입부에서 참조된 장치를 도시한다. 대상 기판은 기판 상에 반도체 구성요소를 형성하기 위한 다수의 프로세싱 단계를 겪는다. 서셉터 및 그 위에 위치한 기판 또는 웨이퍼는 소위 반응기 챔버에 위치하고, 이를 프로세스 가스들이 통과할 수 있다.
반도체 구성요소를 형성하기 위한 프로세스 단계가 수행되었다면, 기판은 반응기 챔버로부터 제거되어야만 한다. 이러한 목적을 위해, 다수의 지지 핀이 서셉터로부터 위로 이동될 수 있고, 이러한 핀은 위에 위치한 기판을 올리며, 이에 의해 기판은 서셉터 구성으로부터 벗어나 리프트될 것이다.
따라서, 상승된 기판은 반응기 챔버로부터 쉽게 제거될 수 있고, 한편으로는 추가적인 프로세싱 단계를 겪으며 다른 한편으로는 새로운 기판을 수용하기 위해 반응기 챔버를 준비한다. 이러한 기판 리프트 핀은 단단한 물질로 만들어지고, 이러한 물질의 핀은 기판에서 스크래치를 일으킬 수 있다. 이러한 스크래치와 그로부터 방출될 수 있는 입자들은 반도체 제작 단계의 품질에 악영향을 미친다.
본 발명은 도면을 참고하여 더욱 자세하게 설명될 것이다.
도 1a 및 1b는 종래 기술에 따른 장치의 실시예를 도시한다.
도 2a-2c는 본 발명에 따른 리프트 핀의 제 1 실시예의 변형을 도시한다.
도 3a-3c는 본 발명에 따른 리프트 핀의 제 2 실시예의 변형을 도시한다.
본 발명에 따른 장치(10)의 도 1에서 도시된 실시예는 동시에 하나의 기판을 처리하는데 적절하다. 웨이퍼는 기판(W) 상에 다수의 반도체층을 증착시킴에 의해 구현되고, 이로부터 웨이퍼 소위 반도체 구성요소가 얻어질 수 있다.
이 장치(10)는 프로세싱 공간 또는 반응기 챔버(1)로 구성되고, 이는 투명한 석영으로 이루어지며 아래로부터 그리고 위로부터 적외선 광 요소(9)로부터의 광에 노출된다. 반응기 챔버(1)는 서셉터 또는 기판 지지대(5)에 의해 상부 공간(1a) 및 하부 공간(1b)으로 세분된다. 상기 서셉터 또는 기판 지지대(5) 상에 기판 또는 웨이퍼(W)가 위치하게 된다. 기판 지지대(5)에는 리세스(5a)가 제공되고, 이 리세스에 반도체 기판/웨이퍼(W)가 수용될 수 있다.
입구(2, 3)를 통해 다양한 프로세스 가스들이 반도체 기판(W)의 표면으로 다수의 반도체층을 증착시키기 위해 반응기 챔버(1) 안으로 유입될 수 있다. 상기 프로세스 가스들은 출구(4)를 통해 반응기 챔버(1)를 빠져나갈 수 있다. 상기 프로세스 단계들의 더욱 상세한 설명은 본 발명의 상세한 설명의 구조 내에서는 고려될 필요가 없고, 이는 이 기술의 일반적인 상태의 일부를 형성하는데 고려될 수 있다.
반도체 제작 단계 동안, 기판 지지대(5)는 지지대(7) 및 지지 샤프트(6)에 의해 반응기 챔버(1) 내에서 회전할 수 있고, 이에 의해 프로세스 가스들은 기판(W)의 전체 구역을 워쉬(wash)할 것이다. 상기 회전 동안, 상기 지지 샤프트 및 상기 지지대(7)는 기판 지지대(5)와 함께 반응기 챔버(1) 내에서 수직 방향으로 이동될 수 있다.
다수의 개구들(5b)은 기판 지지대(5)에 위치하고, 이러한 개구들은 리프트 핀(8)을 수용한다. 반도체 제작 프로세스 단계들의 마지막에서 지지 샤프트(6), 지지대(7) 및 기판 지지대(7)를 아래로 이동시킴에 의해, 반도체 기판(W)은 리프트 핀(8) 상에서 지지되게 되고, 이에 의해 기판(W)은 반응기 챔버(1)로부터 쉽게 제거될 수 있다.
현재 이용되는 리프트 핀의 단점은 핀이 기판(W)의 표면에서 스크래치를 일으킬 수 있는 경도를 가진 물질로 이루어진다는 점이다. 상기 스크래치의 결과로, 물질 입자들이 방출될 수 있다. 이러한 손상 및 방출 입자들은 반도체 제작 프로세스의 품질에 악영향을 미칠 수 있다.
도 2a-2c는 본 발명에 따른 리프트 핀의 제 1 실시예의 변형을 도시한다.
본 발명에 따른 리프트 핀은 상기 도면에서 (50)으로 표시되고, 확장 변화부(widened transition; 53)를 통해 지지면(52)과 조화되는 세장형 샤프트(elongated shaft; 51)를 갖는다. 본 발명에 따르면, 반도체 기판이 지지되는 접촉면(52')에는 물질층(54)이 제공되고, 이 물질층은 반도체 기판보다 낮은 경도를 갖는다. 특히, 상기 물질층(54)은 탄소, 특히 유리 탄소(glassy carbon)로 이루어진다. 또한, 반도체 기판보다 낮은 경도를 가진 다른 물질이 이용될 수 있다. 이 물질층(54)의 두께(D)는 1-3000μm, 특히 20-30μm이다.
도 2a에서 리프트 핀의 접촉면(52')에는 물질층(54)이 제공된다. 또한, 도 2b에서 변화부(53)에는 본 발명에 따라 물질층(54')이 제공된다. 변화부(53)는 리프트 핀(50) 및 기판 지지대 사이의 접촉면을 형성하고, 리프트 핀과 기판 지지대는 상기 접촉면을 따라 위로 그리고 아래로 이동 동안 서로 접촉하게 된다(도 1a, 1b와 관련하여 상기에서 설명된 것처럼). 반도체 기판보다 낮은 경도를 가진 물질층(54')을 상기 접촉면(53)에 제공함에 의해, 이전에 언급된 접촉면 사이의 향상된 밀봉이 얻어진다. 이는 향상된 가스 밀봉을 유도하고, 이에 의해 가스들의 어떠한 교환이 감소되거나 또는 금지되며, 반도체 제작 프로세스는 악영향을 받지 않을 것이다.
리프트 핀(50)은 실리콘 카바이드로 만들어지거나 똔느 특히 리프트 핀은 기판 지지대가 만들어지는 물질의 경도와 동등한 경도를 가진 물질로 만들어진다.
도 2c는 본 발명에 따른 물질층(54')이 제공된 변화부(53)가 있는 리프트 핀(50)을 도시한다.
도 2a-2c는 속이 비지 않은(solid) 리프트 핀(50)을 도시하지만, 리프트 핀(50)은 도 3a-3c에서의 상응하는 변형에서 도시된 것처럼 중공형일 수 있고, 이는 속이 빈 공간(55)을 포함한다. 리프트 핀(50)의 샤프트의 두께(D)는 50-1000μm, 특히 100-500μm, 그리고 더욱 구체적으로는 200-300μm이다. 이러한 방식으로, 향상된 열관리가 구현될 수 있는데, 왜냐하면 리프트 핀 상에서 지지되는 반도체 기판으로부터 그리고 반도체 기판으로의 열적 질량 및 열 유동은 중공형 리프트 핀을 이용함에 의해 감소될 수 있기 때문이다.
리프트 핀 및 기판 사이에서 더욱 관리 가능하고 바람직하게 감소된 열 유동은 기판의 표면 물질에서의 국부적인 온도 차이를 감소시킬 것이다. 기판 및 리프트 핀 사이의 감소된 열 유동은 더욱 균일한 기판 온도를 유도할 것이고, 따라서 리프트 핀 근처의 국부적 온도차에 의해 야기되는 기판 (표면)에서의 품질 차이의 발생을 제거하거나 또는 감소시킨다. 증착 프로세스에서, 온도 변화도는 기판 표면에 걸쳐 층 두께에서의 차이를 유도할 수 있고, 이는 본 발명의 상기 설명된 실시예를 이용하여 방지된다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 샤트프(51) 및 변화부(53) 사이의 변화 각(α)은 바람직하게 30-80°이다.

Claims (9)

  1. 반도체 기판 상에 다양한 물질의 층상화된 증착을 위한 장치로서,
    내부에 배치된 기판 지지대를 구비하며 반도체 기판이 놓일 수 있는 프로세싱 공간;
    상기 프로세싱 공간으로 가스상 형태로 다양한 물질을 공급하기 위한 수단; 및
    상기 프로세싱 공간 안으로 상기 반도체 기판을 유입시키고 상기 프로세싱 공간으로부터 상기 반도체 기판을 제거하는 것을 돕도록 상기 기판 지지대의 평면 안으로 그리고 밖으로 이동될 수 있는 다수의 리프트 핀을 포함하고,
    상기 반도체 기판 및/또는 상기 기판 지지대와 접촉하게 되는 상기 리프트 핀의 접촉면에 상기 반도체 기판 및/또는 상기 기판 지지대보다 낮은 경도를 가진 물질층이 제공되고,
    상기 물질층이 유리 탄소층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는,
    반도체 기판 상에 다양한 물질의 층상화된 증착을 위한 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 물질층이 1-300μm의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는,
    반도체 기판 상에 다양한 물질의 층상화된 증착을 위한 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 리프트 핀이 실리콘 카바이드로 만들어진 것을 특징으로 하는,
    반도체 기판 상에 다양한 물질의 층상화된 증착을 위한 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 리프트 핀이 세장형의 중공형 요소로서 구성되는 것을 특징으로 하는,
    반도체 기판 상에 다양한 물질의 층상화된 증착을 위한 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 중공형 리프트 핀의 벽 두께가 50-1000μm인 것을 특징으로 하는,
    반도체 기판 상에 다양한 물질의 층상화된 증착을 위한 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 반도체 기판과 접촉하게 되는 상기 리프트 핀의 접촉면에 하나 이상의 리세스된 부분이 제공되는 것을 특징으로 하는,
    반도체 기판 상에 다양한 물질의 층상화된 증착을 위한 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따라 정의된 리프트 핀.
  8. 삭제
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