KR102337411B1 - 증착 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 증착 장치는 공정챔버, 상기 공정챔버 내에 배치되고, 웨이퍼가 놓이는 서셉터, 상기 서셉터의 가장자리 영역에 배치되는 외부 링, 및 상기 외부 링과 간격을 두고 상기 서셉터 상에 배치되는 내부 링을 포함한다.
Description
본 발명은 증착 장치에 관한 것이다.
최근 반도체 제조 공정에서 반도체 소자의 집적도가 높아짐에 따라 미세하고 높은 종횡비를 갖는 패턴들이 형성되고 있다. 이러한 패턴에 박막을 형성하는 경우 우수한 단차도포성(step coverage) 및 두께 균일성(thickness uniformity)이 요구된다. 이와 같은 요구사항을 충족시키기 위해 원자층 증착(Atomic Layer Deposition, ALD) 장치가 개발되었다.
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제 중 하나는, 파티클 발생이 개선된 증착 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 증착 장치는 공정챔버, 상기 공정챔버 내에 배치되고, 웨이퍼가 놓이는 서셉터, 상기 서셉터의 가장자리 영역에 배치되는 외부 링, 상기 외부 링과 간격을 두고 상기 서셉터 상에 배치되는 내부 링을 포함한다. 여기서, 상기 내부 링은 상기 웨이퍼에 인접한 상기 서셉터의 상면의 일부가 노출되도록 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 증착 장치 내에서 파티클 발생을 개선할 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 내부 링을 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 장치에서 이루어지는 퍼지 과정을 설명하는 도면이다.
도 4 내지 도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 증착 장치를 일부를 나타내는 도면들이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 효과를 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 내부 링을 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 장치에서 이루어지는 퍼지 과정을 설명하는 도면이다.
도 4 내지 도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 증착 장치를 일부를 나타내는 도면들이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 효과를 설명하는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 다음과 같이 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 증착 장치는 공정챔버(10), 지지부(18), 서셉터(20), 샤워헤드(25), 상부 가스공급라인들(31, 32) 하부 가스공급라인들(33a, 33b), 외부 링(40) 및 내부 링(45)를 포함한다.
공정챔버(10) 내에는 웨이퍼(WF)가 놓이는 서셉터(20)가 배치되고, 서셉터(20)는 지지부(18)에 의해 지지된다. 서셉터(20)는 그 내부에 발열 패턴을 포함한다. 상기 발열 패턴은 외부로부터 공급된 전력을 이용하여 서셉터(20)을 가열한다. 서셉터(20)은 예를 들어, 질화 알루미늄(AlN), 산화 알루미늄(Al2O3) 등의 세라믹 재질로 이루어질 수 있다.
공정챔버(10)의 상부에는 샤워헤드(25)가 설치되고, 샤워헤드(25)에 공정 가스를 공급하는 상부 가스공급라인들(31, 32)이 연결될 수 있다. 샤워헤드(25)는 상기 공정 가스를 서셉터(20) 상의 웨이퍼(WF)로 공급한다. 상부 가스공급라인들(31, 32)은 소스 가스 또는 퍼지 가스를 공급할 수 있다. 제1 상부 가스공급라인(31)은 제1 소스 가스를 공급하고, 제2 상부 가스공급라인(32)는 제2 소스 가스를 공급할 수 있다. 상기 제2 소스 가스는 상기 제1 소스 가스와 반응하여 원하는 박막을 형성할 수 있다. 상기 제2 소스 가스는 반응 가스로 지칭될 수 있다. 제1 상부 가스공급라인(31)은 제1 소스 가스와 퍼지 가스를 번갈아 공급할 수 있다. 제2 상부 가스공급라인(32)는 제2 소스 가스와 퍼지 가스를 번갈아 공급할 수 있다. 하부 가스공급라인들(33a, 33b)은 공정챔버(10)의 하부에 위치하고, 서셉터(20)의 아래 방향에서 퍼지 가스를 공급할 수 있다. 하부 가스공급라인들(33a, 33b)이 2개로 구성된 것으로 도시되었으나, 이는 예시적인 것이다. 상기 제1 소스 가스는 티타늄 전구체 가스(예를 들어, TiCl4 가스)를 포함하고, 상기 제2 소스 가스는 NH3를 포함할 수 있다. 상기 퍼지 가스는 N2 가스 또는 아르곤 가스일 수 있다.
원자층 증착(ALD) 공정을 수행하기 위해, 상부 가스공급라인들(31, 32)은 소스 가스나 퍼지 가스를 펄스 형태로 공급하고, 하부 가스공급라인들(33a, 33b)는 퍼지 가스를 펄스 형태로 공급할 수 있다.
공정챔버(10)의 측벽의 일 영역에는 웨이퍼(WF)가 출입하는 게이트(14)가 배치되고, 공정챔버(10)의 측벽의 다른 영역에는 배기부(12)가 배치될 수 있다. 배기부(12)를 통해, 공정 가스들 및 반응 부산물이 외부로 배출될 수 있다.
외부 링(40)은 서셉터(20)의 가장자리 영역에 배치되고, 링 형상을 가질 수 있다. 외부 링(40)은 서셉터(20)의 상면 상에 배치된 제1 영역과 상기 제1 영역으로부터 서셉터(20)의 측면 상으로 연장된 제2 영역을 포함한다.
내부 링(45)는 외부 링(40)과 간격을 두고 서셉터(20) 상에 배치되는 링 형상일 수 있다. 내부 링(45)의 외경은 외부 링(40)의 내경보다 작을 수 있다.
내부 링(45)은 웨이퍼(WF)에 인접한 서셉터(20)의 상면의 일부가 노출되도록 배치될 수 있다. 내부 링(45)의 폭(W1)은 예를 들어, 8mm ~ 12mm범위로 형성될 수 있다. 내부 링(45)은 서셉터(20)의 상면에 접촉할 수 있다. 내부 링(45) 및 외부 링(40)은 예를 들어, 질화 알루미늄(AlN), 산화 알루미늄(Al2O3) 등의 세라믹 재질로 이루어질 수 있다. 내부 링(45) 및 외부 링(40)은 서셉터(20)로부터 방출되는 열을 흡수할 수 있다. 내부 링(45)이 서셉터(20)의 상면의 일부가 노출되도록 배치되므로, 노출된 서셉터(20)의 상면으로부터 방출된 복사열이 샤워헤드(25)에 전달될 수 있다.
웨이퍼(WF) 쪽을 향하는 내부 링(45)의 측면은 서셉터(20)의 상면에 대해 경사질 수 있다. 내부 링(45)의 상면은 외부 링(40)의 상면과 동일한 높이를 가질 수 있다.
일 실시예에서, 웨이퍼(WF)에 인접한 서셉터(20)의 상면은 내부 링(45) 및 외부 링(40)에 의해 완전히 덮힐 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 내부 링을 나타내는 사시도이다.
도 2를 참조하면, 내부 링(45)은 원형의 링 형상을 가진다. 내부 링(45)의 내측면은 하면에 대해 경사진 면이고, 외측면은 하면에 대해 수직한 면이다.
내부 링(45)의 수평 방향의 폭(W1)은 둘레를 따라 균일하고, 예를 들어, 8mm ~ 12mm 범위를 가질 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 장치에서 이루어지는 퍼지 과정을 설명하는 도면이다.
도 3을 참조하면, 퍼지 과정에서는 상부 가스공급라인들(31, 32) 중 적어도 하나로부터 퍼지 가스가 공급되고, 하부 가스공급라인들(33a, 33b)로부터 퍼지 가스가 공급된다. 퍼지 가스는 웨이퍼(WF) 상에 박막을 형성하는 반응에 참여하지 않고 공정챔버(10) 내에 잔류하는 소스 가스들을 배기부(12)를 통해 외부로 배출하는 역할을 수행한다.
제1 상부 가스공급라인(31) 및 제2 상부 가스공급라인(32)으로부터 퍼지 가스가 함께 공급될 수도 있다. 이와 달리, 제1 상부 가스공급라인(31) 및 제2 상부 가스공급라인(32) 중 어느 하나로부터 퍼지 가스가 공급될 수 있다.
퍼지 과정 중에 하부 가스공급라인들(33a, 33b)로부터 공급된 퍼지 가스 중의 일부는 서셉터(20)의 측면과 외부 링(40) 사이로 흘러 들어가고, 외부 링(40)과 내부 링(45) 사이의 간격(S)을 통해 흘러 나간다. 이처럼, 내부 링(45)은 상기 퍼지 가스가 웨이퍼(WF) 쪽으로 직접 흘러 가는 것을 방지한다. 만약 내부 링(45)이 없다면, 상기 퍼지 가스가 웨이퍼(WF) 쪽으로 직접 흘러 가면서, 서셉터(20)의 가장자리 영역에 존재할 수 있는 파티클들 또는 접착이 불량한 박막 조각들을 웨이퍼(WF)에 전이시킬 수 있다. 내부 링(45)은 상기 퍼지 가스의 흐름을 변경시켜서 웨이퍼(WF)의 파티클을 개선할 수 있다.
도 8을 참조하면, 내부 링(45)이 없는 비교예의 경우, 평균적으로 11.1개의 파티클이 웨이퍼(WF)에서 관찰되지만, 내부 링(45)가 장착된 실시예의 경우는 평균적으로 2.4개의 파티클이 웨이퍼(WF)에서 관찰되었다. 내부 링(45)을 적용하면서, 파티클 개수가 79% 감소되었다.
도 4 내지 도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 증착 장치를 일부를 나타내는 도면들이다. 편의상 도 4 내지 7은 서셉터(20), 내부 링(45) 및 외부 링(40)을 중심으로 도시하였다.
도 4를 참조하면, 내부 링(45a)의 상면은 외부 링(40)의 상면보다 높을 수 있다. 내부 링(45)의 두께는 외부 링(40)의 상기 제1 영역의 두께보다 두꺼울 수 있다.
도 5를 참조하면, 웨이퍼(WF) 쪽을 향하는 내부 링(45b)의 측면은 서셉터(20)의 상면에 대해 경사진 제1 부분(상부 부분)과 서셉터(20)의 상면에 수직인 제2 부분(하부 부분)을 포함할 수 있다.
도 6을 참조하면, 서셉터(20)는 웨이퍼(WF)가 배치되는 제1 홈과 내부 링(45)이 배치되는 제2 홈을 가질 수 있다. 내부 링(45)의 두께는 외부 링(40)의 상기 제1 영역의 두께보다 두꺼울 수 있다. 그리고, 내부 링(45)의 상면은 외부 링(40)의 상면과 동일한 높이를 가질 수 있다. 이와 달리, 내부 링(45)의 상면은 외부 링(40)의 상면과 동일한 높이를 가지지 않을 수 있다.
도 7을 참조하면, 서셉터(20)는 웨이퍼(WF)가 배치되는 제1 홈과 외부 링(40)이 배치되는 제2 홈을 가질 수 있다. 내부 링(45)의 두께는 외부 링(40)의 상기 제1 영역의 두께와 동일할 수 있다. 그리고, 내부 링(45)의 상면은 외부 링(40)의 상면보다 높을 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
10: 공정챔버, 12: 배기부, 14: 게이트, 18: 지지부, 20: 서셉터, 25: 샤워헤드, 31, 32: 제1, 제2 상부 가스공급라인, 33a, 33b: 하부 가스공급라인, 40: 외부 링, 45: 내부 링, WF: 웨이퍼, S: 간격
Claims (10)
- 공정챔버;
상기 공정챔버 내에 배치되고, 웨이퍼가 놓이는 서셉터;
상기 서셉터의 가장자리 영역에 배치되는 외부 링; 및
상기 외부 링과 간격을 두고 상기 서셉터 상에 배치되는 내부 링;을 포함하고,
상기 웨이퍼 쪽을 향하는 상기 내부 링의 측면은 상기 서셉터의 상면에 대해 경사진 증착 장치.
- 제1항에서,
상기 내부 링은 링 형상을 가지고, 상기 웨이퍼에 인접한 상기 서셉터의 상면의 일부가 노출되도록 배치되는 증착 장치.
- 제1항에서,
상기 내부 링의 폭은 8mm ~ 12mm범위인 증착 장치.
- 삭제
- 공정챔버;
상기 공정챔버 내에 배치되고, 웨이퍼가 놓이는 서셉터;
상기 서셉터의 가장자리 영역에 배치되는 외부 링; 및
상기 외부 링과 간격을 두고 상기 서셉터 상에 배치되는 내부 링;을 포함하고,
상기 웨이퍼 쪽을 향하는 상기 내부 링의 측면은 상기 서셉터의 상면에 대해 경사진 제1 부분과 상기 서셉터의 상면에 수직인 제2 부분을 포함하는 증착 장치.
- 제1항에서,
상기 내부 링의 상면은 상기 외부 링의 상면과 동일한 높이를 가지는 증착 장치.
- 제6항에서,
상기 외부 링은 상기 서셉터의 상면 상에 배치된 제1 영역과 상기 제1 영역으로부터 상기 서셉터의 측면 쪽으로 연장된 제2 영역을 포함하고,
상기 서셉터는 상기 내부 링이 배치되는 홈을 가지고,
상기 내부 링의 두께는 상기 외부 링의 상기 제1 영역의 두께보다 두꺼운 증착 장치.
- 제1항에서,
상기 내부 링의 상면은 상기 외부 링의 상면보다 높은 증착 장치.
- 제8항에서,
상기 외부 링은 상기 서셉터의 상면 상에 배치된 제1 영역과 상기 제1 영역으로부터 상기 서셉터의 측면 쪽으로 연장된 제2 영역을 포함하고,
상기 서셉터는 상기 외부 링이 배치되는 홈을 가지고,
상기 내부 링의 두께는 상기 외부 링의 상기 제1 영역의 두께와 동일한 증착 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 공정챔버 내에 배치되고, 상기 서셉터 상에 배치되는 샤워헤드;
상기 샤워헤드에 반응 가스를 공급하는 상부 가스공급라인; 및
상기 공정챔버의 하부에 배치되고 퍼지 가스를 공급하는 하부 가스공급라인;을 더 포함하고,
상기 서셉터의 측면과 상기 외부 링 사이로 흘러 들어온 상기 퍼지 가스는 상기 외부 링과 상기 내부 링 사이의 상기 간격을 통해 흘러 나가는 증착 장치.
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KR1020170176794A KR102337411B1 (ko) | 2017-12-21 | 2017-12-21 | 증착 장치 |
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Family Applications (1)
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KR1020170176794A KR102337411B1 (ko) | 2017-12-21 | 2017-12-21 | 증착 장치 |
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Country | Link |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2017
- 2017-12-21 KR KR1020170176794A patent/KR102337411B1/ko active IP Right Grant
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