KR102620633B1 - 왕복식 회전 cvd 장치 및 응용 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에서는 왕복식 회전 CVD 장치 및 응용 방법을 제공하는 바, 챔버, 웨이퍼가열받침대, 회전 장치가 포함되고; 상기 회전 장치가 상기 챔버 외부에 위치하며, 회전 동력 기구 및 회전 밀봉 기구가 포함되고, 상기 회전 밀봉 기구에는 회전 부품 및 고정 부품이 포함되며, 그 중에서, 상기 고정 부품이 상기 챔버와 고정 밀봉 연결되고, 상기 회전 부품이 상기 웨이퍼가열받침대와 고정 밀봉 연결되며, 또한 상기 회전 부품이 상기 고정 부품과 가동 밀봉 연결되고, 또한 상기 회전 부품이 상기 회전 동력 기구와 연결되어, 상기 회전 동력 기구를 통하여 상기 회전 부품 및 웨이퍼가열받침대를 구동시켜 왕복식 회전 작동을 진행한다. 본 발명은 회전 장치의 회전을 통하여, 웨이퍼 원주 방향 상의 박막 증착의 균일성을 개선하고, 장치 및 웨이퍼의 제조 원가를 낮출 수 있다.
Description
본 발명은 화학기상증착 기술 및 반도체 장치 제조 분야에 속하는 것으로서, 구체적으로 왕복식 회전 CVD 장치 및 응용 방법에 관한 것이다.
화학기상증착(CVD, Chemical Vapor Deposition)은 반도체 산업에서 널리 적용되는 박막을 증착하기 위한 기술로서, CVD 장치에는 반응 챔버와 웨이퍼가열받침대가 포함되고, 두 가지 또는 두 가지 이상 기체 상태의 원자재가 반응 챔버에 투입될 때, 기체 상태의 원자재 상호 간에 화학 반응이 발생하여 일종의 새로운 재료를 형성하고 또한 가열 받침대에 놓인 웨이퍼의 표면 상에 증착되어 한 층의 증착 박막을 형성한다.
기상증착기술의 발전에 따라, CVD 장치의 기능도 더욱 성숙되고 완벽해졌으며, 현재 반도체 업계의 고품질, 고효율, 저원가 및 대형 사이즈 웨이퍼(예를 들면 웨이퍼 크기가 300mm 등) 공정에 적용되기 위한 부단한 수요에 적응하기 위하여, 웨이퍼 상 CVD 박막 증착의 균일성을 향상시키는 것이 특히 중요하고, 양호한 균일성을 갖는 고품질 증착 박막을 취득하는 공정은 상대적으로 복잡하다. 반응 챔버 내 반응 기체 유동의 방향과 분포 상황, 반응 챔버 내의 압력 분포 상황, 웨이퍼의 가열 온도 필드 상황, 반응 챔버 배출 기체의 유동 방향, 반응 챔버 중 외부 추가 플라즈마 필드의 세기와 작용 범위 분포 상황 등 요소는 모두 웨이퍼 표면 상에 증착되는 박막의 속도, 증착되는 박막의 성분과 증착되는 박막의 성질에 영향을 미친다. 반응 챔버 내 각 파라미터의 분포의 불균일성은, 웨이퍼 표면 상에 증착되는 박막에 두께가 불균일하고 성분이 불균일하며 물리 특성이 불균일한 등 불량 현상을 초래하게 된다. 반응 챔버 내 여러 가지 상태의 불일치를 초래하는 것은 설계 면의 문제가 존재하는 바, 예를 들면 웨이퍼의 전송 채널의 챔버 상의 어느 국부 위치, 배기 통로의 챔버 상의 불균일한 분포 등이고, 또한 제조와 설치 면의 문제가 존재하는 바, 예를 들면 반응 챔버 내의 각 부품의 중심이 실제 설치에서 완전히 정렬될 수 없는 등이다.
박막 증착의 과정에서, 박막을 증착시키고자 하는 웨이퍼가 받침대 상에 놓이기 때문에, 만일 받침대가 중심축을 따라 자체 회전할 수 있다면, 웨이퍼도 마찬가지로 받침대를 따라 함께 회전하여, 웨이퍼의 원주 방향 상에서 박막 증착의 평균 효과를 취득할 수 있고, 이로써 반응 챔버 내부 각 위치의 국부 상황 상의 차이로 초래되는 박막 증착의 차이를 제거할 수 있어, 웨이퍼의 회전 조작을 통하는 것은 비교적 효과적으로 웨이퍼 증착 박막 균일성을 향상시킬 수 있는 방법이다. 받침대 회전은 기술 응용 상의 도전을 해결하여야 하는 바, 예를 들면 일반적인 저항형 웨이퍼가열받침대는 가열 전류를 입력하여야 하고, 또한 실시간으로 가열 과정 중의 온도 변화를 측정하여야 하기 때문에, 전원선과 온도 측정 열전대선의 연결은 불가피하며; 웨이퍼가열받침대의 저부는 일반적으로 또한 실링을 사용하여 밀봉을 진행하여야 하고, 밀봉의 신뢰성을 확보하기 위하여, 웨이퍼가열받침대는 냉각 통로, 예를 들면 물 냉각 통로를 구비하여야 하기 때문에, 입수관, 출수관의 연결은 불가피하다. 웨이퍼가열받침대가 회전하기 시작한 후, 웨이퍼가열받침대와 연결된 전선 및 냉각 통로는 감기는 문제가 발생하게 된다.
웨이퍼가열받침대와 연결되는 전선 및 냉각 통로가 감기는 문제를 해결하기 위하여, 슬라이딩 연결 방식을 사용하여 도선을 연결하고 또한 회전 연결 방식을 사용하여 냉각 통로를 연결할 수 있지만, 이러한 연결 방식은 장치 구조를 복잡하게 만들고 장치 원가를 증가시키며, 또한 전기 연결 신뢰성이 낮고 온도 측량 정확성이 낮은 등 새로운 문제를 초래하는 바, 예를 들면 전기 접촉이 접촉면의 마모/산화로 인하여 안정적이지 못하게 될 수 있고, 스프링 접촉력의 크기에 따라 접촉 저항을 개변시킬 수 있으며, 양호하게 전기 차폐를 진행하지 못하여 간섭 신호를 생성/수신하는 등이다. 특히 PECVD 장치에 있어서, 주선 주파수가 여기시키는 플라즈마의 안정적인 운행이 아주 관건적인 바, 웨이퍼가열받침대는 하나의 전극으로서 고주파수와 고전력 무선 주파수에 대한 신뢰성있는 접지를 만족시켜야 하기 때문에, 만일 웨이퍼가열받침대의 회전이 슬라이딩 연결 방식을 사용한다면, 무선 주파수 시스템이 필요로 하는 신뢰성있는 전기 연결에 아주 불리한 영향을 미치게 된다.
만일 웨이퍼가열받침대의 히터와 받침대를 분리시키는 방식을 통하여 회전 CVD 장치를 설계하면, 즉 히터를 위치가 고정적인 것으로 설계하고, 받침대를 회전가능한 것으로 설계하면, 히터의 전원 도선은 회전으로 인하여 감기지 않게 된다. 히터가 받침대 내에 싸이는 것이 아니기 때문에, 히터는 불가피하게 챔버 내 박막 증착 과정의 여러 가지 화학 반응 기체 및 챔버 클리닝 시 사용하는 클리닝 기체와 접촉하게 되는 바, 이러한 부식성 기체는 히터본체의 정상 사용 수명에 아주 불리하고, 또한 만일 웨이퍼의 위치를 조절하기 위하여 받침대를 높이면, 받침대와 히터 간의 거리가 증가하게 되고, 받침대의 온도가 거리가 증가함에 따라 낮아지게 되며, 이때 받침대 상 온도 측정 열전대의 신호 피드백에 의거하여 히터의 온도를 개변시켜 보상을 진행하여야 하기 때문에, 전반 조절 과정의 시간을 증가시켜 박막 증착의 속도에 영향을 미치고, 또한 받침대의 온도를 측량하여야 하기 때문에, 온도 측정 열전대를 받침대 상에 놓으면, 열전대의 도선이 역시 받침대의 회전에 의하여 감기고, 만일 온도 측정 열전대가 직접 받침대와 접촉하지 않으면, 비록 도선이 감기지는 않지만, 온도 측정의 정확성이 또한 새로운 문제로 대두된다.
그러므로, 왕복식 회전 CVD 장치 및 응용 방법을 제공하여, 웨이퍼 표면 상에서 양호한 균일성을 갖는 고품질의 증착 박막을 취득하는 것이 절실하게 필요하다.
상기 종래 기술의 결함을 감안하여, 본 발명의 목적은 왕복식 회전 CVD 장치 및 응용 방법을 제공하여, 박막 증착을 진행하는 과정에, 회전 장치의 왕복 회전을 통하여 웨이퍼 원주 방향 상의 박막 증착의 균일성을 개선하고, 또한 전기 연결 면에서, 슬라이딩 연결 방식을 사용하는 것을 피하고 여전히 도선 고정 연결을 사용하고, 냉각 통로 연결 면에서, 회전 연결 방식을 사용하는 것을 피하고 여전히 통로 고정 연결 방식을 사용한다. 그러므로, 슬라이딩/회전 연결을 사용하는 것을 피하기 때문에, 장치 구조를 간략화하고 설치 공간을 절약하며, 장치 신뢰성을 확보하고 장치 원가를 낮추며, 장치의 설치와 유지보수에 유리하다. 본 발명은 종래 기술 중에서 CVD 장치가 웨이퍼 표면 상에서 양호한 균일성을 갖는 고품질의 증착 박막을 취득하기 어려운 문제를 해결할 수 있다.
상기 목적 및 기타 관련 목적을 구현하기 위하여, 본 발명에서는 왕복식 회전 CVD 장치를 제공하는 바, 상기 왕복식 회전 CVD 장치에는,
챔버, 웨이퍼가열받침대, 회전 장치가 포함되며; 상기 웨이퍼가열받침대가 상기 챔버 내에 위치하고, 또한 상기 웨이퍼가열받침대가 왕복식 회전 작동을 진행하는 각도 θ의 범위에는 0°＜θ≤360°가 포함되며; 상기 웨이퍼가열받침대가 왕복식 회전 작동을 진행하는 방식에는 시작 위치로부터 시계 방향에 따라 θ1 각도 회전 작동하고, 다시 반시계 방향에 따라 θ2 각도 회전 작동하여, N≥1회 왕복식 회전을 통하여 시작 위치로 리턴하며; 또는 시작 위치로부터 반시계 방향에 따라 θ1 각도 회전 작동하고, 다시 시계 방향에 따라 θ2 각도 회전 작동하여, N≥1회 왕복식 회전을 통하여 시작 위치로 리턴하고, 또한 왕복식 회전 작동 중의 회전 속도가 독립적으로 제어되는 속도인 것이 포함되며; 상기 회전 장치가 상기 챔버 외부에 위치하며, 회전 동력 기구 및 회전 밀봉 기구가 포함되고, 상기 회전 밀봉 기구에는 회전 부품과 고정 부품이 포함되며; 그 중에서, 상기 고정 부품이 상기 챔버와 고정 밀봉 연결되고, 상기 회전 부품이 상기 웨이퍼가열받침대와 고정 밀봉 연결되며, 또한 상기 회전 부품이 상기 고정 부품과 가동 밀봉 연결되고, 또한 상기 가동 밀봉과 상기 챔버 내 반응 기체 간에 격리되며, 또한 상기 회전 부품이 상기 회전 동력 기구와 연결되어, 상기 회전 동력 기구를 통하여 상기 회전 부품 및 웨이퍼가열받침대를 구동시켜 왕복식 회전 작동을 진행한다.
선택적으로, 상기 회전 밀봉 기구가 자성 유체 회전 밀봉 기구, 자성 커플링 회전 밀봉 기구 및 실링 회전 밀봉 기구 등 일반적인 회전 밀봉 기구이다.
선택적으로, 상기 회전 부품과 상기 고정 부품이 베어링을 통하여 가동 연결을 진행하고, 또한 상기 베어링은 저널 베어링 및 단면 베어링이 포함된다. 상기 회전 부품에는 제1단, 제2단 및 상기 제1단과 제2단 간에 위치하는 측벽이 포함되고, 또한 상기 회전 부품에는 내부 냉각 통로가 포함되며, 그 중에서, 상기 제1단이 상기 웨이퍼가열받침대와 고정 밀봉 연결되고, 상기 내부 냉각 통로의 입출구가 상기 제2단에 위치하며, 또한 상기 내부 냉각 통로가 상기 제1단 및 측벽을 커버하며; 상기 내부 냉각 통로로 주입되는 냉각 물질에는 냉각 기체 또는 냉각 액체가 포함된다.
선택적으로, 상기 왕복식 회전 CVD 장치에는 상기 챔버 내에 위치하는 퍼지가스가이드링이 포함되고, 또한 상기 퍼지가스가이드링과 상기 웨이퍼가열받침대 간에는 슬릿 통로가 구비되며, 상기 슬릿 통로의 너비 W의 범위에는 0mm＜W≤1mm가 포함되고, 상기 슬릿 통로의 길이 L의 범위에는 L≥5mm가 포함되며, 상기 퍼지가스가이드링을 통하여 상기 퍼지가스가이드링으로부터 상기 회전 밀봉 기구 및 슬릿 통로 내지 상기 챔버를 거쳐 흐르는 퍼지 배출 기체를 제공한다.
선택적으로, 상기 퍼지가스가이드링에는 또한 가스 균일공이 포함되고, 상기 가스 균일공은 균일하게 분포되어, 상기 퍼지 배출 기체가 둘레 방향 상에서 균일하게 분포 유출되게 한다.
선택적으로, 또한 상기 챔버 및 고정 부품과 밀봉 연결되는 파형관, 및 상기 챔버 외부에 위치하고 상기 고정 부품과 고정 연결되는 승강 동력 기구가 포함되며; 상기 승강 동력 기구에는 구동 모터 및 전동 연결 부품이 포함되고, 또한 상기 구동 모터는 서보 모터가 포함된다.
선택적으로, 상기 회전 동력 기구에는 구동 모터 및 전동 연결 부품이 포함되고, 상기 구동 모터는 서보 모터가 포함되며, 상기 전동 연결 부품은 벨트 또는 기어가 포함된다.
선택적으로, 상기 웨이퍼가열받침대 내의 부품은 소스 공급선을 통하여 상기 챔버 외부의 대응되는 부품과 연결되는 바, 그 중에서, 상기 소스 공급선에는 히터의 전원선, 온도 측정 열전대의 연결선, 접지선, 물 파이프 및 에어 파이프가 포함되고, 상기 소스 공급선은 상기 웨이퍼가열받침대의 저부로부터 인출되거나, 또는 상기 소스 공급선의 외부 연결 소켓이 상기 웨이퍼가열받침대의 저부에 설치된다.
선택적으로, 상기 왕복식 회전 CVD 장치는 PECVD, SACVD, LPCVD 및 MOCVD 중의 한 가지가 포함된다.
본 발명에서는 또한 왕복식 회전 CVD 장치의 응용 방법을 제공하는 바,
상기 어느 한 왕복식 회전 CVD 장치를 제공하며;
웨이퍼를 상기 웨이퍼가열받침대 상에 놓고, 또한 상기 웨이퍼가 상기 웨이퍼가열받침대와 동기화 왕복식 회전 작동을 진행하는 바, 상기 왕복식 회전 작동의 각도 θ의 범위에는 0°＜θ≤360°가 포함되어 박막 증착을 진행한다.
본 발명에서는 또한 왕복식 회전 CVD 장치의 응용 방법을 제공하는 바,
상기 어느 한 왕복식 회전 CVD 장치를 제공하며;
웨이퍼를 상기 웨이퍼가열받침대 상에 놓고, 또한 상기 웨이퍼가 상기 웨이퍼가열받침대와 동기화 왕복식 회전 작동을 진행하여 박막 증착을 진행하며;
상기 박막 증착 과정에서, 상기 왕복식 회전을 정지하고 상기 웨이퍼와 상기 웨이퍼가열받침대를 분리하며, 또한 상기 웨이퍼가열받침대를 φ 각도 회전하고, 상기 웨이퍼를 상기 웨이퍼가열받침대 상에 다시 놓아, 상기 웨이퍼와 상기 웨이퍼가열받침대 간에 상대적으로 편향된 상기 φ 각도를 갖도록 하고, 또한 상기 φ 각도의 범위에 0°＜φ≤360°가 포함되며;
계속하여 상기 웨이퍼가 상기 웨이퍼가열받침대와 동기화 왕복식 회전 작동을 진행하여 박막 증착을 진행한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 왕복식 회전 CVD 장치 및 응용 방법에는 회전 장치가 포함되고, 박막 증착을 진행하는 과정에서, 회전 장치의 회전을 통하여 웨이퍼 원주 방향 상의 박막 증착의 균일성을 향상시키며; 정확한 회전 속도, 회전 방향과 회전 각도의 제어를 통하여, 최적의 각도 범위 내에서 웨이퍼를 왕복 회전시키고, 또한 왕복 회전하는 각도를 360°를 초과하지 않도록 제어하여, 최적의 박막 증착 균일성을 이루며; 회전 장치의 왕복식 회전을 통하여, 효과적으로 회전 과정 중의 전기 연결과 냉각 연결 문제를 해결하고, 간단하고 신뢰성있는 전기와 냉각 연결을 구현한다.
본 발명의 왕복식 회전 CVD 장치 및 응용 방법은 반응 챔버 설계, 제조 및 설치 조정 등 원인으로 초래되는 박막 증착 불균일의 문제를 보상할 수 있고, 진일보로 반응 챔버의 설계를 간략화할 수 있으며, 또한 제조/설치/유지보수가 상대적으로 쉬워져, 박막 증착 균일성을 향상시키는 동시에, 진일보로 장치 및 웨이퍼 제조 원가를 낮출 수 있다.
도1은 본 실시예 중의 일 왕복식 회전 CVD 장치의 구조도이다.
도2는 도1 중의 A 구역의 부분 확대 구조도이다.
도3은 회전 부품 중의 내부 냉각 통로의 구조도이다.
도4는 도2 중의 B 구역의 부분 확대 구조도이다.
도5는 본 실시예 중의 왕복식 회전 CVD 장치가 왕복식 회전 작동을 진행하는 도면이다.
도6은 본 실시예 중의 다른 일 왕복식 회전 CVD 장치의 구조도이다.
도7은 실시예 중의 웨이퍼와 웨이퍼가열받침대 간의 위치 관계의 구조도이다.
도8은 도7 중의 웨이퍼와 웨이퍼가열받침대 간에 상대적으로 φ 각도 편향한 후의 위치 관계의 구조도이다.
도2는 도1 중의 A 구역의 부분 확대 구조도이다.
도3은 회전 부품 중의 내부 냉각 통로의 구조도이다.
도4는 도2 중의 B 구역의 부분 확대 구조도이다.
도5는 본 실시예 중의 왕복식 회전 CVD 장치가 왕복식 회전 작동을 진행하는 도면이다.
도6은 본 실시예 중의 다른 일 왕복식 회전 CVD 장치의 구조도이다.
도7은 실시예 중의 웨이퍼와 웨이퍼가열받침대 간의 위치 관계의 구조도이다.
도8은 도7 중의 웨이퍼와 웨이퍼가열받침대 간에 상대적으로 φ 각도 편향한 후의 위치 관계의 구조도이다.
이하는 특정된 구체적인 실시예를 통하여 본 발명의 실시방식에 대하여 설명하도록 하는 바, 당업계 통상의 지식을 가진 자들은 본 명세서에 기재된 내용에 의하여 용이하게 본 발명의 기타 장점과 효과를 이해할 수 있을 것이다. 본 발명은 또 기타 부동한 구체적인 실시예를 통하여 실시 또는 응용될 수 있으며, 본 명세서 중의 각 세부사항도 부동한 관점과 응용을 기반으로 본 발명의 목적을 벗어나지 않는 상황 하에서 여러 가지 수정과 변경을 진행할 수 있다. 본 발명의 실시예를 상세하게 설명할 때, 설명의 편리를 위하여 장치 구조를 표시하는 단면도는 일반적인 비례에 따라 국부 확대를 진행하지 않고, 또한 상기 도면은 단지 예시적일 뿐 본 발명의 보호 범위를 제한하는 것이 아니다. 그리고, 실제 제작에서 응당 길이, 너비 및 깊이의 3차원 공간 치수를 포함하여야 한다.
설명의 편리를 위하여, 여기에서는 “...의 아래”, “하방”, “이하”, “아래”, “상방”, “상” 등 공간 관계 용어를 사용하여 도면에 표시된 하나의 소자 또는 특징과 기타 소자 또는 특징의 관계를 설명할 수 있다. 이러한 공간 관계 용어는 사용 중 또는 조작 중인 장치의 도면에 도시된 방향을 제외한 기타 방향을 포함하고 있다. 그리고, 한 층이 두 층 “간”에 위치한다고 할 때, 이는 상기 두 층 간의 유일한 층일 수 있거나, 또는 또한 하나 또는 복수개의 그 사이의 층이 존재할 수도 있다.
본 출원의 문맥에서, 제1 특징이 제2 특징“의위”에 있다고 설명되는 구조는 제1과 제2 특징이 직접 접촉되는 실시예를 형성하는 것이 포함될 수도 있고, 또한 기타 특징이 제1과 제2 특징 간에 형성되는 실시예를 포함할 수도 있으며, 이로써 제1과 제2 특징은 직접 접촉하는 것이 아닐 수 있다.
주목하여야 할 바로는, 본 실시예에서 제공하는 도면은 단지 예시적으로 본 발명의 기본사상을 설명하므로, 도면 중에서는 단지 본 발명과 관련된 구성요소만 표시하고 실지로 구현할 때의 구성요소의 수량, 형상 및 크기에 의하여 도시되는 것이 아니며, 실제로 구현함에 있어서 각 구성요소의 형태, 수량 및 비례는 임의로 변화될 수 있고 또한 구성요소의 구조 형태도 더욱 복잡할 수 있다.
종래의 CVD 장치가 웨이퍼 표면 상에서 양호한 균일성을 갖는 고품질의 증착 박막을 취득하기 어려운 문제에 대하여, 본 실시예에서는 왕복식 회전 CVD 장치 및 응용 방법을 제공하는 바, 박막 증착을 진행하는 과정에서, 회전 장치의 회전을 통하여 웨이퍼 원주 방향 상의 박막 증착의 균일성을 향상시키며; 정확한 회전 속도, 회전 방향과 회전 각도의 제어를 통하여, 최적의 각도 범위 내에서 웨이퍼를 왕복 회전시키고, 또한 왕복 회전하는 각도를 360°를 초과하지 않도록 제어하여, 최적의 박막 증착 균일성을 이루며; 회전 장치의 왕복식 회전을 통하여, 효과적으로 회전 과정 중의 전기 연결과 냉각 연결 문제를 해결하고, 간단하고 신뢰성있는 전기와 냉각 연결을 구현한다. 본 실시예의 왕복식 회전 CVD 장치 및 응용 방법은 반응 챔버 설계 상의 원인, 제조 상의 원인 및 설치 조정 상의 원인 등으로 초래되는 박막 증착 불균일의 문제를 보상할 수 있기 때문에, 반응 챔버의 설계를 진일보로 간략화할 수 있고, 제조/설치/유지보수가 상대적으로 쉬워져, 박막 증착 균일성을 향상시키는 동시에, 진일보로 장치 및 웨이퍼 제조 원가를 낮출 수 있다.
도1 내지 도6을 참조하면, 본 실시예에서는 왕복식 회전 CVD 장치를 제공하는 바, 상기 왕복식 회전 CVD 장치에는 챔버(101), 웨이퍼가열받침대(102) 및 회전 장치가 포함된다. 그 중에서, 상기 웨이퍼가열받침대(102)가 상기 챔버(101) 내에 위치하여, 웨이퍼(300)를 베어링하며; 상기 회전 장치가 상기 챔버(101) 외부에 위치하며, 회전 동력 기구 및 회전 밀봉 기구(202)가 포함되고, 상기 회전 밀봉 기구(202)에는 회전 부품(2021) 및 고정 부품(2022)이 포함되며, 그 중에서, 상기 고정 부품(2022)이 상기 챔버(101)와 고정 밀봉 연결되고, 상기 회전 부품(2021)이 상기 웨이퍼가열받침대(102)와 고정 밀봉 연결되며, 또한 상기 회전 부품(2021)이 상기 고정 부품(2022)과 가동 밀봉 연결되고, 또한 상기 회전 부품(2021)이 상기 회전 동력 기구와 연결되어, 상기 회전 동력 기구를 통하여 상기 회전 부품(2021) 및 웨이퍼가열받침대(102)를 구동시켜 왕복식 회전 작동을 진행한다.
예시로서, 상기 웨이퍼가열받침대(102)에는 내부 냉각 통로(미도시)가 포함되고, 상기 내부 냉각 통로로 주입되는 냉각 물질에는 냉각 기체 또는 냉각 액체가 포함된다.
구체적으로 말하면, 도1을 참조하면, 박막 증착 또는 박막 성장이 일정한 고온 하에서 진행되어야 하기 때문에, 상기 웨이퍼가열받침대(102)는 가열 기능이 구비되고, 그 중에서, 상기 웨이퍼가열받침대(102)의 저부는 실링(500)을 통하여 상기 회전 부품(2021)과 고정 밀봉 연결되어, 상기 웨이퍼가열받침대(102)를 설치 및 분리하도록 하고, 또한 상기 웨이퍼가열받침대(102)의 저부 밀봉 신뢰성을 향상시키기 위하여, 상기 웨이퍼가열받침대(102)는 온도 내림 기능이 구비되는 것이 바람직한 바, 즉 상기 웨이퍼가열받침대(102)에는 상기 내부 냉각 통로가 구비되고, 또한 상기 내부 냉각 통로로 주입되는 냉각 물질에는 예를 들면 냉각 기체 또는 냉각 액체, 예를 들면 압축 공기, 액체 질소, 아르곤 기체, 냉각수, 알코올형 냉각액 등이 포함되어, 상기 실링(500)에 작용하는 온도를 낮추고, 상기 실링(500)의 사용 수명을 연장하고, 밀봉 효과를 향상시킬 수 있다. 원가를 낮추고 또한 조작의 간편성을 향상시키 위하여, 본 실시예에서 상기 냉각 물질을 냉각수를 사용하지만, 이에 제한되지 않는다.
그 중에서, 상기 웨이퍼가열받침대(102)의 내부의 부품은 소스 공급선(103)과 연결되어, 상기 소스 공급선(103)을 통하여 상기 챔버(101) 외부의 대응되는 부품과 연결될 수 있다. 상기 소스 공급선(103)에는 상기 웨이퍼가열받침대(102)의 히터를 위하여 전원을 제공하는 전원선, 온도 측정을 위한 온도 측정 열전대의 연결선, 접지선, 상기 웨이퍼가열받침대(102) 저부 밀봉 신뢰성을 향상시키기 위한 물 파이프 및 상기 웨이퍼(300)를 흡착하거나 또는 온도를 낮추기 위한 에어 파이프가 포함될 수 있다. 상기 소스 공급선(103)은 상기 웨이퍼가열받침대(102)의 저부로부터 인출될 수 있거나, 또는 상기 소스 공급선(103)의 외부 연결 소켓(미도시)가 상기 웨이퍼가열받침대(102)의 저부에 설치될 수 있으며, 상기 소스 공급선(103)의 종류 및 설치 방식은 구체적인 수요에 의하여 선택을 진행할 수 있다.
그 중에서, 상기 챔버(101)는 박막 증착을 진행하는 진공 밀봉 반응 챔버를 제공하고, 상기 챔버(101) 상에는 통로 밸브(104) 및 웨이퍼 전송 통로(105)가 구비되어, 상기 통로 밸브(104) 및 웨이퍼 전송 통로(105)를 통하여 상기 웨이퍼(300)의 전송을 진행하는 바, 상기 통로 밸브(104) 및 웨이퍼 전송 통로(105)의 개수 및 분포에 대해서는 여기에서 지나치게 제한하지 않고, 수요에 의하여 설정을 진행할 수 있다. 증착되는 박막의 재료와 관련되는 화학 반응 기체(401)는 반응 챔버의 꼭대기로부터 주입되고, 상기 반응 기체(401)를 제어 및 조절하기 위하여, 상기 반응 기체(401)는 유량 제어기(미도시)를 사용하여 조절과 제어를 진행하는 것이 바람직하나, 이에 제한되지 않는다. 상기 웨이퍼(300) 표면에 작용하는 상기 반응 기체(401)의 균일성을 향상시기 위하여, 상기 챔버(101) 내에 가스 균일 장치(107)가 구비되어, 상기 반응 기체(401)가 균일하게 상기 웨이퍼(300)의 표면으로 흘러가 상기 웨이퍼(300)의 표면에 균일한 박막을 형성하게 하는 것이 바람직하다. 그 중에서, 반응에 참여한 후의 상기 반응 기체(401) 및 반응 중에서 생성된 부산물 등 물질(402)은 상기 챔버(101)의 측면 또는 저부에 구비된 배기 통로(미도시)를 통하여 진공 펌프(미도시)에 의하여 배출되고, 또한 상기 배기 통로와 상기 진공 펌프 중간에 압력 조절용의 압력 조절 밸브, 예를 들면 스로틀 밸브(106)가 구비되어, 상기 스로틀 밸브(106)를 통하여 배기의 속도를 제어하여, 상기 챔버(101) 내의 압력을 제어하는 것이 바람직하다.
진일보로, 상기 반응 기체(401)의 기류 분포를 인도하고, 기류 방향을 개변하며, 박막이 상기 챔버(101)의 챔버 벽 상에 반응물을 증착시키는 것을 저지하기 위하여, 상기 챔버(101) 내에 상기 챔버(101) 측벽을 에워싸는 배플 링(108)을 구비하는 것이 바람직하다. 상기 배플 링(108)에 관한 형태, 치수는 수요에 의하여 설정을 진행할 수 있고, 여기에서는 지나치게 제한하지 않는다.
예시적으로, 상기 회전 밀봉 기구(202)는 자성 유체 회전 밀봉 기구, 자성 커플링 회전 밀봉 기구 및 실링 회전 밀봉 기구 중의 한 가지가 포함된다.
구체적으로 말하면, 본 실시예에서, 상기 회전 밀봉 기구(202)는 자성 유체 회전 밀봉 기구를 사용하지만, 이에 제한되지 않고, 예를 들면 회전 속도가 비교적 낮을 때, 또한 더욱 간단한 실링 회전 밀봉 기구를 사용하여 대체할 수 있지만, 실링 회전 밀봉 기구는 마모의 문제가 존재하고 진공도를 확보하기 어려우며; 또는 더욱 높은 진공도를 갖는 자성 커플링 회전 밀봉 기구를 사용하여 대체할 수 있지만, 자성 커플링 회전 밀봉 기구는 구조가 복잡하고 또한 체적이 크다. 그러므로, 상기 회전 밀봉 기구(202)의 구체적인 종류는 공정의 수요에 의하여 선택을 진행할 수 있고, 여기에서는 지나치게 제한하지 않는다.
예시로서, 상기 회전 부품(2021)과 상기 고정 부품(2022)이 베어링(2023)을 통하여 가동 연결을 진행하고, 또한 상기 베어링(2023)은 저널 베어링(20231) 및 단면 베어링(20232)이 포함된다.
구체적으로 말하면, 도2를 참조하면, 이는 도1 중의 A 구역의 부분 확대 구조도로서, 상기 자성 유체 회전 밀봉 기구에는 동심축을 갖는 상기 회전 부품(2021)과 상기 고정 부품(2022)이 포함되고, 또한 상기 회전 부품(2021)과 상기 고정 부품(2022)이 상기 저널 베어링(20231) 및 단면 베어링(20232)을 통하여 가동 연결을 진행하며, 또한 고정 부품 지지부(2026)를 통하여 상기 회전 부품(2021), 고정 부품(2022) 및 베어링(2023)의 고정 연결을 구현하고, 또한 상기 베어링(2023)을 통하여 상기 회전 부품(2021)이 동심축을 에워싸고 상대적인 회전을 진행하게 한다. 그 중에서, 상기 저널 베어링(20231) 및 단면 베어링(20232) 이 두 가지 서로 다른 형식의 베어링의 조합은, 진일보로 상기 회전 부품(2021) 및 고정 부품(2022)의 동심도와 지지 능력을 확보하여, 정확하고 신뢰성있는 상대적인 회전을 진행하게 하여, 상기 회전 부품(2021)이 상기 회전 동력 기구의 구동 하에 자유롭게 회전하게 한다. 상기 회전 부품(2021)과 상기 고정 부품(2022) 간에는 하나의 간격(2025)이 설계되어, 상기 회전 부품(2021)이 회전할 때, 상기 고정 부품(2022)과 접촉하지 않도록 확보하여, 마찰 또는 걸리는 현상이방지할 수 있지만, 상기 간격(2025)이 상기 챔버(101)의 내부와 외부를 연통시키기 때문에 밀봉을 진행하여야 한다. 자성 유체액(2024)이 확실한 밀봉성을 갖고 있고, 비교적 높은 진공도를 구현할 수 있으며, 또한 회전 속도가 비교적 높거나 또는 비교적 낮은 상황 하에서, 모두 확실하게 밀봉할 수 있고, CVD 장치의 진공도에 대한 수요를 완전하게 만족시키기 때문에, 상기 간격(2025)에 상기 자성 유체액(2024)을 주입하는 것을 통하여, 양호한 밀봉을 구현할 수 있지만, 상기 회전 밀봉 기구(202)의 구체적인 구조 및 밀봉 방식은 이에 제한되지 않는다.
예시로서, 상기 회전 부품(2021)에는 제1단(a), 제2단(b) 및 상기 제1단(a)과 제2단(b) 간에 위치하는 측벽(c)이 포함되고, 또한 상기 회전 부품(2021)에는 내부 냉각 통로(204)가 포함되며, 그 중에서, 상기 제1단(a)이 상기 웨이퍼가열받침대(102)와 고정 밀봉 연결되고, 상기 내부 냉각 통로(204)의 입구(901) 및 출구(902)가 상기 제2단(b)에 위치하며, 또한 상기 내부 냉각 통로(204)가 상기 제1단(a) 및 측벽(c)을 커버하며; 상기 내부 냉각 통로(204)로 주입되는 냉각 물질에는 냉각 기체 또는 냉각 액체가 포함된다.
구체적으로 말하면, 도3을 참조하면, 상기 회전 부품(2021)의 제1단(a)은 상기 웨이퍼가열받침대(102)와 상기 실링(500)을 통하여 고정 밀봉 연결을 진행한 것이기 때문에, 상기 웨이퍼가열받침대(102)의 열량이 상기 회전 부품(2021) 상에 전도된다. 그러므로, 상기 회전 부품(2021) 내에 상기 제1단(a)을 커버하는 상기 내부 냉각 통로(204)를 설치한 후, 상기 냉각물을 통하여 진일보로 상기 회전 부품(2021)의 온도를 낮추어, 상기 실링(500)의 밀봉 효과를 향상시키고, 또한 상기 실링(500)의 소모를 낮추고, 원가를 절약할 수 있다. 진일보로, 상기 자성 유체액(2024)이 일정한 온도 범위 내에서 작업하여야 하기 때문에, 온도가 상한을 초과할 수 없으므로, 상기 회전 부품(2021) 내에 상기 측벽(c)을 커버하는 상기 내부 냉각 통로(204)를 설치한 후, 상기 냉각물을 통하여 상기 회전 부품(2021)의 온도를 낮추어, 상기 자성 유체액(2024)의 정상 작업 온도를 확보할 수 있다. 그 중에서, 상기 냉각물은 예를 들면 압축 공기, 액체 질소, 아르곤 기체, 냉각수, 알코올형 냉각액 등을 사용할 수 있다. 원가를 낮추고 또한 조작의 간편성을 향상시키 위하여, 본 실시예에서 상기 냉각 물질을 냉각수를 사용하지만, 이에 제한되지 않는다. 그 중에서, 상기 내부 냉각 통로(204)는 S형 파이프를 사용하여, 상기 제1단(a) 및 측벽(c)이 모두 상기 내부 냉각 통로(204)로 커버되도록 하는 것이 바람직하고, 진일보로 상기 냉각물의 온도가 -30℃~100℃, 예를 들면 10℃, 20℃, 30℃ 등이어서 양호한 밀봉 효과를 이루는 것이 더욱 바람직하며, 구체적으로는 수요에 의하여 설정 및 선택할 수 있다.
예시로서, 상기 왕복식 회전 CVD 장치에는 상기 챔버(101) 내에 위치하는 퍼지가스가이드링(120)이 포함되고, 또한 상기 퍼지가스가이드링(120)과 상기 웨이퍼가열받침대(102) 간에는 슬릿 통로(130)가 구비되며, 상기 슬릿 통로(130)의 너비 W의 범위에는 0mm＜W≤1mm가 포함되고, 상기 슬릿 통로의 길이 L의 범위에는 L≥5mm가 포함되며, 상기 퍼지가스가이드링(120)을 통하여 상기 퍼지가스가이드링(120)으로부터 상기 회전 밀봉 기구(202) 및 슬릿 통(130)로 내지 상기 챔버(101)를 거쳐 흐르는 퍼지 배출 기체(802)를 제공한다.
구체적으로 말하면, 상기 퍼지가스가이드링(120)을 통하여 기압차를 형성하여, 상기 퍼지가스가이드링(120)으로 진입한 퍼지 진입 기체(801)가 상기 회전 밀봉 기구(202) 및 상기 슬릿 통로(130)를 경과한 후, 상기 슬릿 통로(130)의 퍼지 배출 기체(802)를 형성하고, 다시 상기 챔버(101)로 불어 가도록 확보하여, 상기 퍼지 배출 기체(802) 및 상기 슬릿 통로(130)를 통하여 진일보로 격리 통로를 형성하여, 외래 물질 예를 들면 상기 자성 유체액(2024) 등이 상기 챔버(101)로 진입하는 것을 방지할 수 있다. 도2 및 도4를 참조하면, 상기 자성 유체액(2024)이 진공 밀봉에 사용되고, 이는 직접 상기 챔버(101)의 분위기 중에 노출되며, 상기 퍼지가스가이드링(120)을 통하여 상기 자성 유체액(2024)이 상기 챔버(101) 내의 화학 반응을 진행하는 상기 반응 기체(401)와 접촉하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 그 중에서, 상기 퍼지가스가이드링(120)이 상기 고정 부품(2022) 상에 고정될 수 있고, 상기 퍼지 배출 기체(802)를 통하여 상기 챔버(101) 내의 상기 반응 기체(401)와 상기 자성 유체액(2024)의 격리를 진행하고, 또한 상기 퍼지 진입 기체(801)는 불활성 기체, 예를 들면 N2 또는 He 등을 선택 사용하는 것이 바람직하며, 구체적으로 말하면 서로 다른 CVD 공정 수요에 의하여 적당한 상기 퍼지 진입 기체(801)를 선택하여, 상기 슬릿 통로(130)로 분출된 상기 퍼지 배출 기체(802)가 상기 챔버(101)로 진입한 후 상기 반응 기체(401)와 혼합되어 증착 박막의 품질에 영향을 미치는 것을 피한다. 그 중에서, 상기 슬릿 통로(130)의 너비 W의 범위에는 0mm＜W≤1mm, 예를 들면 0.5mm, 0.8mm 등이 포함되고, 상기 슬릿 통로(130)의 길이 L의 범위에는 L≥5mm, 예를 들면 6mm, 10mm 등이 포함되어, 설계의 수요를 만족시키고 또한 균일하게 분포된 상기 퍼지 배출 기체(802)를 제공하는 것이 바람직하다. 본 실시예에서, 상기 슬릿 통로(130)의 너비 W=0.5mm, L=5mm이지만, 이에 제한되지 않고, 수요에 의하여 선택을 진행할 수 있다.
진일보로, 상기 퍼지가스가이드링(120)에는 가스 균일공(uniform gas holes)(121)이 포함되고, 상기 가스 균일공(121)은 균일하게 분포되어, 상기 퍼지 배출 기체(801)가 둘레 방향 상에서 균일하게 분포 유출되게 하며; 상기 가스 균일공(121)과 상기 회전 부품(2021) 및 고정 부품(2022) 간의 상기 간격(2025)이 동일 수직선 상에 위치하는 것이 바람직하다.
구체적으로 말하면, 도4를 참조하면, 이는 도2 중의 B 구역의 부분 확대 구조도로서, 상기 퍼지 진입 기체(801)가 균일하게 배출될 수 있도록 하기 위하여, 상기 가스 균일공(121)을 설계하였고, 상기 퍼지 진입 기체(801)는 인터페이스로부터 하나의 링형의 홈(groove)에 진입하며, 홈의 저부(bottom)에는 다수개의 균일하게 분포된 상기 가스 균일공(121)이 구비되어, 상기 가스 균일공(121)을 통하여 스로틀(throttling)의 기능을 실현하여, 상기 퍼지 진입 기체(801)가 균일하게 분포되어 유출되도록 하고, 균일하게 분포된 퍼지 배출 기체(802)를 형성하여, 상기 퍼지 배출 기체(802)를 통하여 압력차를 형성하고 장벽을 형성하여, 외부 물질이 상기 챔버(101)에 진입하는 것을 저지하고, 또한 상기 자성 유체액(2024)이 상기 챔버(101) 내의 상기 반응 기체(401)에 접촉하는 것을 피한다. 바람직하게는 상기 가스 균일공(121)과 상기 간격(2025)이 동일한 수직선 상에 위치할 때, 진일보로 격리 효과를 향상시킬 수 있다. 상기 가스 균일공(121)의 형태, 분포에 대해서는 여기에서 지나치게 제한하지 않으며, 수요에 의하여 설정을 진행할 수 있다.
예시로서, 또한 상기 챔버(101) 및 고정 부품(2022)과 밀봉 연결되는 파형관(109), 및 상기 챔버(101) 외부에 위치하고 상기 고정 부품(2022)과 연결되는 승강 동력 기구(700)가 포함되며; 상기 승강 동력 기구(700)에는 구동 모터 및 전동 연결 부품(미도시)이 포함되고, 또한 상기 구동 모터는 서보 모터가 포함된다.
구체적으로 말하면, 도1 및 도6을 참조하면, 이는 본 실시예 중의 두 가지 왕복식 회전 CVD 장치의 구조도로서, 그 중에서, 차별점은 주요하게 도1 중의 상기 왕복식 회전 CVD 장치에는 상기 파형관(109) 및 승강 동력 기구(700)가 포함되어, 상기 파형관(109) 및 승강 동력 기구(700)를 통하여 상기 웨이퍼가열받침대(102)의 승강을 구현하여, 상기 웨이퍼(300)의 높이에 대하여 조절을 진행하나, 이에 제한되지 않고, 도6에 도시된 바와 같이, 상기 왕복식 회전 CVD 장치의 상기 웨이퍼가열받침대(102)의 높이가 고정되었을 때, 상기 파형관(109) 및 승강 동력 기구(700)를 삭제할 수 있고, 이때 상기 고정 부품(2022)은 플렌지(600)를 통하여 직접 상기 챔버(101) 상에 설치될 수 있다.
예시로서, 상기 회전 동력 기구에는 구동 모터(201) 및 전동 연결 부품(203)이 포함되고, 상기 구동 모터(201)는 서보 모터가 포함되며, 상기 전동 연결 부품(203)에는 벨트 또는 기어가 포함된다.
구체적으로 말하면, 본 실시예에서, 상기 고정 부품(2022)은 상기 플렌지(600)를 통하여 상기 승강 동력 기구(700) 상에 고정되고, 상기 승강 동력 기구(700)는 상기 챔버 (101) 상에 고정되며, 상기 회전 부품(2021)은 벨트 또는 기어를 통하여 상기 구동 모터(201) 상에 전동 연결되며, 상기 구동 모터(201)를 통하여 구동 회전하고, 또한 상기 웨이퍼가열받침대(102)와 상기 회전 부품(2021)이 상기 실링(500)을 통하여 밀봉 고정 연결되기 때문에, 상기 구동 모터(201)를 통하여 상기 웨이퍼가열받침대(102)를 구동시켜 작동할 수 있다. 본 실시예에서, 상기 구동 모터(201)는 서보 모터여서, 정확하게 상기 웨이퍼가열받침대(102) 회전의 방향, 속도와 도달하는 각도 위치 등을 제어하는 것이 바람직하나, 이에 제한되지 않는다.
예시로서, 상기 웨이퍼가열받침대(102)가 왕복식 회전 작동을 진행하는 각도 θ의 범위에는 0°＜θ≤360°가 포함되고, 그 중에서, θ에는 90°, 180° 및 360°가 포함되는 것이 바람직하다. 상기 웨이퍼가열받침대(102)의 회전 각도가 360° 범위 내에 제한되는 바, 이는 상기 구동 모터(201) 상에 설치되는 전기-기계 장치 및 상기 회전 부품(2021) 상에 전기-기계 장치를 통하여 구현되어, 장치가 정상 회전 범위 내에서 작동하게 한다. 회전 범위에 대하여 제한하는 구체적인 실시예는 여기서 생략하도록 한다.
구체적으로 말하면, 도5를 참조하면, 실제 박막 증착 응용에서, 상기 챔버(101)의 설계 상황에 의하여, 상기 웨이퍼가열받침대(102)가 왕복식 회전을 진행하는 각도를 선택하는 바, 예를 들면 상기 웨이퍼가열받침대(102)가 왕복식 회전 작동을 진행하는 각도 θ는 90°, 180°, 270°, 360° 또는 360° 이하 범위 내의 임의의 각도 θ일 수 있다. 각도 θ 선택 및 조절가능하기 때문에, 사용자들은 장치 특징 및 각종 박막 증창 공정 특징에 의하여, 최적의 회전 각도 θ의 범위를 결정하여 최적의 박막 균일성에 이룰 수 있고, 또한 하나의 박막 증착의 과정에서, 1회 또는 복수 회의 왕복식 회전을 선택하여 최적의 왕복식 회전 횟수를 결정하여, 최적의 박막 균일성을 이룰 수 있고, 또한 박막 증착 과정에서, 상기 웨이퍼(300)와 웨이퍼가열받침대(102)의 상대적 각도 위치를 개변시키는 것을 통하여, 최적의 박막 증착 균일성을 이룰 수 있다.
예시로서, 상기 웨이퍼가열받침대(102)가 왕복식 회전 작동을 진행하는 방식에는 시작 위치로부터 시계 방향 R2에 따라 θ 각도 회전 작동하고, 다시 반시계 방향 R1에 따라 θ 각도 회전 작동하여 시작 위치로 리턴하며; 또는 시작 위치로부터 반시계 방향 R1에 따라 θ 각도 회전 작동하고, 다시 시계 방향 R2에 따라 θ 각도 회전 작동하여 시작 위치로 리턴하고, 또한 왕복식 회전 작동 중의 회전 속도가 독립적으로 제어되는 속도이다.
구체적으로 말하면, 도5를 참조하면, 웨이퍼가열받침대 참조점(O2)이 참조점(O1)을 시작 위치로 하여, 작동하기 시작하고, 이는 시계 방향 R2 또는 반시계 방향 R1을 따라 회전할 수 있으며, 이 두 가지 회전 방식은 박막 증착 균일성을 개선하는 효과 상에서 모두 같기 때문에, 왕복할 수 있고, 회전 방향 상의 제한이 없다. 그리고 수요에 의하여, 왕복식 회전 작동의 횟수 M의 범위에는 M≥1, 예를 들면 10회, 20회, 100회 등이 포함될 수 있으나, 여기에서는 제한하지 않는다. 상기 웨이퍼가열받침대(102)가 연속적으로 회전하는 것이 아니기 때문에, 상기 소스 공급선(103)은 회전에 의하여 감기는 현산이 없으므로, 전기 연결 중에 슬라이딩 접촉식 전기 연결을 추가하는 것을 피하고 또한 냉각 통로 연결 중에 회전식 냉각관 이음매 연결을 피할 수 있는 등이다.
예시로서, 상기 웨이퍼가열받침대(102)가 왕복식 회전 작동을 진행하는 방식에는 시작 위치로부터 시계 방향에 따라 θ1 각도 회전 작동하고, 다시 반시계 방향에 따라 θ2 각도 회전 작동하여, N≥1회 왕복식 회전을 통하여 시작 위치로 리턴하며; 또는 시작 위치로부터 반시계 방향에 따라 θ1 각도 회전 작동하고, 다시 시계 방향에 따라 θ2 각도 회전 작동하여, N≥1회 왕복식 회전을 통하여 시작 위치로 리턴하고, 또한 왕복식 회전 작동 중의 회전 속도가 독립적으로 제어되는 속도이다.
구체적으로 말하면, θ1과 θ2가 같을 때, N=1의 왕복식 회전을 진행하여 시작 위치로 리턴하고, 여기에서는 상세한 설명을 생략하며; θ1과 θ2가 같지 않을 때, 상기 웨이퍼가열받침대(102)는 시작 위치로부터 시계 방향 R2에 따라 θ1 각도 작동하고, 다시 반시계 방향 R1에 따라 θ2 각도 작동하며, 그 후 다시 시계 방향 R2에 따라 θ2 각도 작동하고, 그 후 다시 반시계 방향 R1에 따라 θ1 각도 작동하여, N=2의 왕복식 회전을 통하여 시작 위치로 리턴하나, 이에 제한되지 않는 바, 예를 들면 N의 값은 수요에 의하여 3, 4, 5, 10 등으로 설정되어 시작 위치로부터 시작 위치까지의 1회 왕복식 순환 작동을 진행할 수 있으며, 구체적인 작동 방식은 수요에 의하여 선택을 진행할 수 있다. 그 중에서, 왕복식 회전 작동 중의 회전 속도는 예를 들면 제어기 등을 통하여 독립적으로 제어하여 서로 다른 작동 속도를 가질 수 있어, 진일보로 증착 박막의 균일성 및 품질을 향상시키고, 상기 왕복식 회전 CVD 장치의 응용 범위를 확대할 수 있다.
예시로서, 상기 왕복식 회전 CVD 장치는 PECVD, SACVD, LPCVD 및 MOCVD 중의 한 가지가 포함된다.
본 실시예에서는 또한 왕복식 회전 CVD 장치의 응용 방법을 제공하는 바, 구체적으로는
상기 왕복식 회전 CVD 장치를 제공하며;
웨이퍼(300)를 상기 웨이퍼가열받침대(102) 상에 놓고, 또한 상기 웨이퍼(300)가 상기 웨이퍼가열받침대(102)와 동기화 왕복식 회전 작동을 진행하여 박막 증착을 진행하는 것이 포함되는 바, 구체적인 조작 단계는 여기에서 상세한 설명을 생략한다.
본 실시예에서는 또한 왕복식 회전 CVD 장치의 응용 방법을 제공하는 바, 상기 응용 방법과 다른 점은 상기 웨이퍼(300)와 상기 웨이퍼가열받침대(102)가 수요에 의하여 동기화 왕복식 회전 작동을 진행하고, 또한 상기 박막 증착 과정에서, 상기 웨이퍼(300)와 상기 웨이퍼가열받침대(102) 간의 각도 대응 관계를 개변시키는 것이다. 구체적으로는,
상기 왕복식 회전 CVD 장치를 제공하며;
웨이퍼(300)를 상기 웨이퍼가열받침대(102) 상에 놓고, 또한 상기 웨이퍼(300)가 상기 웨이퍼가열받침대(102)와 동기화 왕복식 회전 작동을 진행하여 박막 증착을 진행하며;
상기 박막 증착 과정에서, 상기 왕복식 회전을 정지하고 상기 웨이퍼(300)와 상기 웨이퍼가열받침대(102)를 분리하며, 또한 상기 웨이퍼가열받침대(102)를 φ 각도 회전하고, 상기 웨이퍼(300)를 상기 웨이퍼가열받침대(102) 상에 다시 놓아, 상기 웨이퍼(300)와 상기 웨이퍼가열받침대(102) 간에 상대적으로 편향된 상기 φ 각도를 갖도록 하고, 또한 상기 φ 각도의 범위에 0°＜φ≤360°가 포함되며;
계속하여 상기 웨이퍼가열받침대(102)의 왕복식 회전을 진행하여, 계속하여 박막 증착을 진행하는 것이 포함된다.
구체적으로 말하면, 도7 및 도8을 참조하면, 박막 증착 과정에서, 상기 웨이퍼가열받침대(102)가 가열 기능을 갖고있기 때문에, 상기 웨이퍼가열받침대(102) 자체 온도가 불균일한 등 상황이 존재할 수 있어, 상기 웨이퍼(300) 온도 분포가 불균일한 등 문제가 발생할 수 있고, 단독으로 상기 웨이퍼가열받침대(102)를 φ 각도 회전하는 방식을 통하여, 상기 웨이퍼(300)를 상기 웨이퍼가열받침대(102) 상에 놓는 상대적 각도를 개변시켜, 상기 웨이퍼(300)의 온도 분포가 불균일한 상대적 위치를 개변시킬 수 있다. 도7 내지 도8을 참조하면, 웨이퍼 참조점(O3)이 시종 9시 위치에 있고, 시작 시 웨이퍼가열받침대 참조점(O2)이 6시 위치에 있으며, 일부의 박막 증착을 완성하였을 때, 상기 웨이퍼(300)를 취출하여 상기 웨이퍼(300) 및 웨이퍼가열받침대(102)를 분리할 수 있고, 수요에 의하여 상기 웨이퍼가열받침대(102)를 제어하여 예를 들면 180° 회전할 수 있으며, 이로써 상기 웨이퍼가열받침대 참조점(O2)이 12시 위치에 오고 상기 웨이퍼(300)와 상기 웨이퍼가열받침대(102) 간에 상대적으로 편향된 상기 φ 각도를 가지며, 이때 다시 상기 웨이퍼(300)를 상기 웨이퍼가열받침대(102) 상에 놓고 나머지 박막 증착을 완성한다. 이로써 상기 웨이퍼(300)와 상기 웨이퍼가열받침대(102)의 상대적 각도를 개변시키는 것을 통하여, 상기 웨이퍼가열받침대(102) 자체 온도가 불균일한 등에 의하여 초래되는, 예를 들면 상기 웨이퍼(300) 온도가 불균일하여 발생하는 영향을 보상할 수 있다. 일반적인 상대적 각도의 회전에는 예를 들면 90°, 180° 등이 포함될 수 있으나, 특정의 횟수 및 특정의 각도 및 속도 등에 제한되는 것이 아니다.
구체적으로 말하면, 본 실시예에서, 상기 왕복식 회전 CVD 장치는 비교적 널리 사용되는 PECVD인 것이 바람직하나, 이에 제한되지 않고, 상기 왕복식 회전 CVD 장치는 또한 예를 들면 SACVD, LPCVD 및 MOCVD 등 상기 웨이퍼(300)를 상기 웨이퍼가열받침대(102) 상에 놓고 박막 증착을 진행하는 CVD 장치일 수도 있다.
요약하면, 본 발명의 왕복식 회전 CVD 장치 및 응용 방법에는 회전 장치가 포함되고, 박막 증착을 진행하는 과정에서, 회전 장치의 회전을 통하여 웨이퍼 원주 방향 상의 박막 증착의 균일성을 향상시키며; 정확한 회전 속도, 회전 방향과 회전 각도의 제어를 통하여, 최적의 각도 범위 내에서 웨이퍼를 왕복 회전시키고, 또한 왕복 회전하는 각도를 360°를 초과하지 않도록 제어하여, 최적의 박막 증착 균일성을 이루며; 회전 장치의 왕복식 회전을 통하여, 효과적으로 회전 과정 중의 전기 연결과 냉각 연결 문제를 해결하고, 간단하고 신뢰성있는 전기와 냉각 연결을 구현한다.
본 발명의 왕복식 회전 CVD 장치 및 응용 방법은 반응 챔버 설계, 제조 및 설치 조정 등 원인으로 초래되는 박막 증착 불균일의 문제를 보상할 수 있고, 진일보로 반응 챔버의 설계를 간략화할 수 있으며, 또한 제조/설치/유지보수가 상대적으로 쉬워져, 박막 증착 균일성을 향상시키는 동시에, 진일보로 장치 및 제조 원가를 낮출 수 있다.
이상에서는 본 발명을 특정의 실시예에 대해서 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 실시예만 한정되는 것은 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 얼마든지 다양하게 변경하여 실시할 수 있을 것이다. 그러므로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 진행한 수정과 변경은 본 발명의 청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
101-챔버; 102-웨이퍼가열받침대; 103-소스 공급선; 104-통로 밸브;
105-웨이퍼 전송 통로; 106-스로틀 밸브; 107-가스 균일 장치; 108-배플 링;
109-파형관; 110-무선 주파수 전원; 120-퍼지가스가이드링; 130-슬릿 통로;
121-가스 균일공; 201-구동 모터; 202-회전 밀봉 기구; 2021-회전 부품;
2022-고정 부품; 2023-베어링; 20231-저널 베어링; 20232-단면 베어링;
2024-자성 유체액; 2025-간격; 2026-고정 부품 지지부;
203-전동 연결 부품; 204-내부 냉각 통로; 300-웨이퍼;
401-반응 챔버로 진입되는 기체; 402-반응 챔버로부터 배출되는 물질;
500-실링; 600-플렌지; 700-승강 동력 기구; 801-퍼지 진입 기체;
802-퍼지 배출 기체; 901-내부 냉각 통로의 입구;
902-내부 냉각 통로의 출구; A-구역; B-구역;
a-내부 냉각 통로 제1단; b-내부 냉각 통로 제2단; c-내부 냉각 통로 측벽;
R1-반시계 방향 회전; R2-시계 방향 회전;
O1-참조점; O2-웨이퍼가열받침대 참조점; O3-웨이퍼 참조점.
105-웨이퍼 전송 통로; 106-스로틀 밸브; 107-가스 균일 장치; 108-배플 링;
109-파형관; 110-무선 주파수 전원; 120-퍼지가스가이드링; 130-슬릿 통로;
121-가스 균일공; 201-구동 모터; 202-회전 밀봉 기구; 2021-회전 부품;
2022-고정 부품; 2023-베어링; 20231-저널 베어링; 20232-단면 베어링;
2024-자성 유체액; 2025-간격; 2026-고정 부품 지지부;
203-전동 연결 부품; 204-내부 냉각 통로; 300-웨이퍼;
401-반응 챔버로 진입되는 기체; 402-반응 챔버로부터 배출되는 물질;
500-실링; 600-플렌지; 700-승강 동력 기구; 801-퍼지 진입 기체;
802-퍼지 배출 기체; 901-내부 냉각 통로의 입구;
902-내부 냉각 통로의 출구; A-구역; B-구역;
a-내부 냉각 통로 제1단; b-내부 냉각 통로 제2단; c-내부 냉각 통로 측벽;
R1-반시계 방향 회전; R2-시계 방향 회전;
O1-참조점; O2-웨이퍼가열받침대 참조점; O3-웨이퍼 참조점.
Claims (11)
- 왕복식 회전 CVD 장치에 있어서,
상기 왕복식 회전 CVD 장치에는, 챔버, 웨이퍼가열받침대 및 회전 장치가 포함되며; 상기 웨이퍼가열받침대가 상기 챔버 내에 위치하고, 또한 상기 웨이퍼가열받침대가 왕복식 회전 작동을 진행하는 각도 θ의 범위에는 0°＜θ≤360°가 포함되며; 상기 웨이퍼가열받침대가 왕복식 회전 작동을 진행하는 방식에는 시작 위치로부터 시계 방향에 따라 θ1 각도 회전 작동하고, 다시 반시계 방향에 따라 θ2 각도 회전 작동하여, N≥1회 왕복식 회전을 통하여 시작 위치로 리턴하며; 또는 시작 위치로부터 반시계 방향에 따라 θ1 각도 회전 작동하고, 다시 시계 방향에 따라 θ2 각도 회전 작동하여, N≥1회 왕복식 회전을 통하여 시작 위치로 리턴하고, 또한 왕복식 회전 작동 중의 회전 속도가 독립적으로 제어되는 속도인 것이 포함되며; 상기 회전 장치가 상기 챔버 외부에 위치하며, 회전 동력 기구 및 회전 밀봉 기구가 포함되고, 상기 회전 밀봉 기구에는 회전 부품과 고정 부품이 포함되며; 그 중에서, 상기 고정 부품이 상기 챔버와 고정 밀봉 연결되고, 상기 회전 부품이 상기 웨이퍼가열받침대와 고정 밀봉 연결되며, 또한 상기 회전 부품이 상기 고정 부품과 가동 밀봉 연결되고, 또한 상기 회전 부품이 상기 회전 동력 기구와 연결되어, 상기 회전 동력 기구를 통하여 상기 회전 부품 및 웨이퍼가열받침대를 구동시켜 왕복식 회전 작동을 진행하며; 상기 왕복식 회전 CVD 장치에는 상기 챔버 내에 위치하는 퍼지가스가이드링이 포함되고, 또한 상기 퍼지가스가이드링과 상기 웨이퍼가열받침대 간에는 슬릿 통로가 구비되며, 상기 슬릿 통로의 너비 W의 범위에는 0mm＜W≤1mm가 포함되고, 상기 슬릿 통로의 길이 L의 범위에는 L≥5mm가 포함되며, 상기 퍼지가스가이드링에는 또한 홈(groove)의 저부(bottom)에 위치된 가스 균일공들(uniform gas holes)이 포함되고, 상기 가스 균일공들은 균일하게 분포되어, 퍼지 배출 기체가 둘레 방향 상에서 균일하게 분포 유출되게 하고, 그리고 상기 퍼지가스가이드링을 통하여 상기 퍼지가스가이드링의 가스 균일공들로부터 아래쪽으로 흘러 상기 회전 밀봉 기구 및 슬릿 통로 내지 상기 챔버를 거쳐 흐르는 상기 퍼지 배출 기체를 제공하는 것을 특징으로 하는 왕복식 회전 CVD 장치. - 제1항에 있어서, 상기 회전 밀봉 기구는 자성 유체 회전 밀봉 기구, 자성 커플링 회전 밀봉 기구 및 실링 회전 밀봉 기구 중의 한 가지가 포함되는 것을 특징으로 하는 왕복식 회전 CVD 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 회전 부품과 상기 고정 부품이 베어링을 통하여 가동 연결을 진행하고, 또한 상기 베어링은 저널 베어링 및 단면 베어링이 포함되는 것을 특징으로 하는 왕복식 회전 CVD 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 회전 부품에는 제1단, 제2단 및 상기 제1단과 제2단 간에 위치하는 측벽이 포함되고, 또한 상기 회전 부품에는 내부 냉각 통로가 포함되며, 그 중에서, 상기 제1단이 상기 웨이퍼가열받침대와 고정 밀봉 연결되고, 상기 내부 냉각 통로의 입출구가 상기 제2단에 위치하며, 또한 상기 내부 냉각 통로가 상기 제1단 및 측벽을 커버하며; 상기 내부 냉각 통로로 주입되는 냉각 물질에는 냉각 기체 또는 냉각 액체가 포함되는 것을 특징으로 하는 왕복식 회전 CVD 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 회전 부품 및 상기 고정 부품 간의 간격과 상기 가스 균일공들은 동일 수직선 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 왕복식 회전 CVD 장치.
- 제1항에 있어서, 또한 상기 챔버 및 고정 부품과 밀봉 연결되는 파형관, 및 상기 챔버 외부에 위치하고 상기 고정 부품과 고정 연결되는 승강 동력 기구가 포함되며; 상기 승강 동력 기구에는 구동 모터 및 전동 연결 부품이 포함되고, 또한 상기 구동 모터는 서보 모터가 포함되는 것을 특징으로 하는 왕복식 회전 CVD 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 회전 동력 기구에는 구동 모터 및 전동 연결 부품이 포함되고, 상기 구동 모터는 서보 모터가 포함되며, 상기 전동 연결 부품은 벨트 또는 기어가 포함되는 것을 특징으로 하는 왕복식 회전 CVD 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 웨이퍼가열받침대 내의 부품은 소스 공급선을 통하여 상기 챔버 외부의 대응되는 부품과 연결되는 바, 그 중에서, 상기 소스 공급선에는 히터의 전원선, 온도 측정 열전대의 연결선, 접지선, 물 파이프 및 에어 파이프가 포함되고, 상기 소스 공급선은 상기 웨이퍼가열받침대의 저부로부터 인출되거나, 또는 상기 소스 공급선의 외부 연결 소켓이 상기 웨이퍼가열받침대의 저부에 설치되는 것을 특징으로 하는 왕복식 회전 CVD 장치.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 왕복식 회전 CVD 장치는 PECVD, SACVD, LPCVD 및 MOCVD 중의 한 가지가 포함되는 것을 특징으로 하는 왕복식 회전 CVD 장치.
- 왕복식 회전 CVD 장치의 응용 방법에 있어서,
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 상기 왕복식 회전 CVD 장치를 제공하며;
웨이퍼를 상기 웨이퍼가열받침대 상에 놓고, 또한 상기 웨이퍼가 상기 웨이퍼가열받침대와 동기화 왕복식 회전 작동을 진행하여 박막 증착을 진행하는 것이 포함되는 것을 특징으로 하는 왕복식 회전 CVD 장치의 응용 방법. - 왕복식 회전 CVD 장치의 응용 방법에 있어서,
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 상기 왕복식 회전 CVD 장치를 제공하며;
웨이퍼를 상기 웨이퍼가열받침대 상에 놓고, 또한 상기 웨이퍼가 상기 웨이퍼가열받침대와 동기화 왕복식 회전 작동을 진행하여 박막 증착을 진행하며;
상기 박막 증착 과정에서, 상기 왕복식 회전을 정지하고 상기 웨이퍼와 상기 웨이퍼가열받침대를 분리하며, 또한 상기 웨이퍼가열받침대를 φ 각도 회전하고, 상기 웨이퍼를 상기 웨이퍼가열받침대 상에 다시 놓아, 상기 웨이퍼와 상기 웨이퍼가열받침대 간에 상대적으로 편향된 상기 φ 각도를 갖도록 하고, 또한 상기 φ 각도의 범위에 0°＜φ≤360°가 포함되며;
계속하여 상기 웨이퍼가 상기 웨이퍼가열받침대와 동기화 왕복식 회전 작동을 진행하여 박막 증착을 진행하는 것이 포함되는 것을 특징으로 하는 왕복식 회전 CVD 장치의 응용 방법.
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