KR20020008395A - 화학 증착 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

화학 증착(CVD) 시스템은 기판(110)을 처리하기 위해서 제공되어 있다. 시스템(100)은 히터 머플(115), 기판을 처리하기 위해서 화학 기체를 도입하기 위한 분사기 조립체(130)를 가진 챔버(120)와 기판을 머플과 챔버를 통해서 이동하기 위한 벨트(105)를 포함한다. 벨트(105)는 벨트상에 증착물의 형성을 감소하도록 내산화성 코팅(175)을 가진다. 코팅(175)은 특히 크롬-함유 합금으로부터 만든 벨트상에 크롬 산화물의 형성을 막는데 유용하다. 한 실시예에서, 내산화성 코팅(175)은 거의 전이 금속이 없는 고정적으로 부착된 산화물 층(185)을 포함한다. 양호하게, 내산화성 코팅(175)은 알루미늄 산화물을 포함한다. 더욱 양호하게는 코팅(175)은 니켈 알루미나이드 층(180) 위에 고정적으로 부착된 알루미늄 산화물 층(185)을 포함한다.

Description

화학 증착 시스템 및 방법 {CHEMICAL VAPOR DEPOSITION SYSTEM AND METHOD}

본 발명은 1999년 4월 23일자로 출원되어 본 발명에 참조된 미국 임시특허 출원번호 60/130,783호를 우선권으로 주장한다.

화학 증착(CVD) 시스템 또는 반응로는 공지되어 있으며 기판의 표면상에 다양한 조성을 갖는 필름을 증착 성장시키는데 폭넓게 사용된다. 예를 들어, CVD 시스템은 반도체 웨이퍼 상에 유전체 층, 부동태화 층 및 도펀트 층을 코팅하는데 일반적으로 사용된다. CVD 시스템은 공정 가스 또는 화학 기체를 처리될 기판이 놓이는 증착 챔버의 내측으로 도입함으로써 작동한다. 기판 위를 통행하는 기상 공급원의 화합물들이 기판의 표면에 흡수되어 재반응함으로써 필름을 도포한다. 다양한 불활성 캐리어 가스도 고상 또는 액상 공급원을 증착 챔버 내측에 증기 형태로 운반하는데 사용될 수 있다. 통상적으로, 기판은 반응을 촉진시키기 위해 200 내지 900℃로 가열된다.

반도체 제조에 사용되는 CVD 시스템의 한 형태는 상압 화학 증착 시스템(이후, APCVD 시스템으로 칭함)이다. APCVD 시스템은 예를 들어, 바쏘로뮤 등에게 허여되고 본 발명에 참조된 미국 특허 제 4,834,020호이다. APCVD 시스템에서, 증착 챔버는 가스 공급원인 화합물들이 유입되고 기판과 반응하여 기판상에 필름을 코팅하는 동안에 대기압으로 유지된다. APCVD 시스템의 일반적인 실시예는 증착 공정중에 기판을 증착 챔버를 통해 이동시키기 위해 벨트 또는 컨베이어를 사용한다. 이러한 형태의 APCVD 시스템이 기판의 처리 공정을 방해하지 않고 각각의 증착 공정 이전에 챔버를 배기해야만 하는, 예를 들어 저압 CVD 시스템에 비해 높은 필름 성장율을 가지므로, 벨트 구동식 APCVD 시스템은 통상적으로 훨씬 큰 기판 처리량을 가진다.

도 1을 참조하면, 종래의 벨트 구동식 APCVD 시스템(20)은 통상적으로 일련의 챔버(40)들을 갖는 프로세스 머플(35)을 통해 고온하에서 이송하기 위한 무한 와이어 벨트(25)를 포함하며, 상기 챔버들은 각각 하나의 층(도시 않음)들을 기판상에 도포하기 위한 공정가스 분사기(45)를 가진다. 벨트(25)위의 기판(30)은 프로세스 머플(35)의 플로어(55) 아래에 있는 히터(50)에 의해 가열된다. 기판(30) 전체는 물론 기판에서 다른 기판으로 균일한 두께를 갖는 필름을 제공하기 위해, 기판들은 증착 공정중에 균일하게 가열되어야 한다. 따라서 기판(30)과 벨트(25) 및 벨트와 머플 플로어(55) 사이에는 양호한 열 접촉이 있어야 한다.

종래 APCVD 시스템의 단점은 기판뿐만 아니라 시스템의 부품 자체에도 증착이 형성된다는 점이다. APCVD 시스템 부품상의 증착물에 의한 하나의 문제점은 깨지거나 박리됨으로써 기판을 오염시키는 미립자를 발생시킨다는 점이다. 기판의 균일하고 신뢰성 있는 처리공정을 제공하기 위해서는 이러한 증착물들이 시스템 부품으로부터 주기적으로 제거되어야 한다. 특히, 균일한 필름을 계속해서 얻기 위해 기판을 균일하게 가열하기 위해서는 벨트 및 머플 플로어로부터 증착물들을 제거함으로써 기판과 벨트 및 벨트와 머플 플로어 사이에 평탄한 접촉면을 제공하여야 한다. 또한, 각각의 증착 챔버 바로 아래에 있는 머플의 폴로어는 통상적으로 다수의 구멍을 가지며, 이들 구멍을 통해 세척가스가 도입되어 처리된 기판의 배면상에 필름이 증착되는 것을 방지한다. 이들 구멍이 CVD 증착물에 의해 오랫동안 막혀 있게 되면 이들 구멍을 통한 세척가스의 흐름이 불충분해져서 기판의 배면상에 증착이 발생한다.

따라서, APCVD 시스템에는 미립자들의 발생을 감소시키고 APCVD 시스템 부품, 특히 벨트와 머플 플로어 상의 증착물을 감소시킬 필요성이 있다.

스테인레스 스틸을 포함한 크롬 함유 합금과 다수의 니켈 함유 합금으로 제조된 종래 APCVD 시스템의 추가의 장점은 이들 합금에 바람직한 내산화성을 부여하는 크롬 보호 산화층을 형성한다는 점이다. 규정된 수명이 초과된 이후에 상기 합금상에 형성되는 크롬 산화물 표면층은 APCVD 시스템에 사용될 때 가스상의 크롬 함유 화합물을 생성하는 것으로 알려져 있으며, 이들 화합물은 처리된 기판상에 응결되어 크롬 오염물을 생성하게 된다.

벨트상에 증착물의 쌓임을 감소시키기 위한 여러 시도가 있었다. 일반적으로 알려진 하나의 시도가 도 1에 도시되어 있으며, 이러한 방법에서는 APCVD 시스템의 작동중에 벨트(25)를 계속적으로 세척하기 위한 벨트 세척기구(60)를 사용한다. 벨트 세척기구(60)는 프로세스 머플(35) 아래에 에칭 머플(65)을 구비하고 있다. 챔버(30)와 프로세스 머플(35)을 빠져나온 후에, 벨트(25)는 질소 캐리어 가스내의 기상 함수 불화수소(HF)(통상적으로 공비 농축물)가 벨트를 통과하여 벨트상의 증착물과 에칭 반응하는 에칭 머플(65)로 진입한다. 그후 벨트(25)는 탈이온수를 유동시킴으로써 벨트로부터 에칭 생성물과 미립자들을 교반 제거하는 초음파 욕(70)을 통과한다. 결국, 프로세스 머플(35)로의 재진입 이전에 벨트(25)는 에어 나이프(75)와 적외선 건조기(80)를 통과하여 벨트를 건조시킨다.

상기 방법에 의해 벨트 상의 증착물을 상당히 감소시킬 수 있지만, 기판의 불균일한 가열을 초래하여 기판 상의 필름의 불균일함 및/또는 세척 구멍의 막힘의 원인이 될 정도로 머플 플로어(55)에는 증착물이 쌓이게 된다. 이러한 머플 플로어에의 퇴적 발생시 머플 플로어는 세척되어야 하므로, 이러한 목적으로 머플 에칭으로서 일반적으로 지칭되는 HF 세척공정이 발전하게 되었다. 이러한 공정은 프로세스 머플을 거의 실온으로 냉각하고 또한, 시스템의 머플 플로어 영역으로의 접근을 가능하게 해야 한다. 통상적으로, 상기 공정에서는 분사기를 HF 분배 탱크로 대체할 것을 요구하고 있다. 이들 탱크는 머플 플로어를 퇴적된 재료들을 제거하는 수성 또는 가스상의 함수 HF에 노출시킨다. 이러한 머플 에칭의 빈도수는 사용된 화합물의 형태와 양 및 증착 챔버의 온도를 포함한 여러 요인들에 의존한다. 통상적으로, 반도체 웨이퍼의 처리에 사용되는 종래의 APCVD 시스템에 대한 머플 에칭 사이의 평균 시간(MTBME)은 매번 일이백 시간 정도이다. 이는 시간 소모적이고 빈번한 세척을 필요로 하는 시간이므로 APCVD 시스템의 기판 처리 능력을 약화시킨다.

따라서, APCVD 시스템의 부품, 특히 벨트와 머플 플로어 상의 증착물의 형성을 감소시킬 수 있는 APCVD 시스템 및 APCVD 시스템의 작동방법을 필요로 한다. 또한, MTBME를 증가시켜 기판 처리량을 증가시킬 수 있는 APCVD 시스템을 필요로 한다. 또한, 가스상의 금속 함유 화합물이 APCVD 시스템의 금속 부품의 내측 표면에서 생성되는 것을 감소시키는 방법을 필요로 한다.

본 발명의 이러한 문제점 및 그 이외의 문제점들에 대한 해결책을 제공함으로써 종래 기술에 비해 다수의 많은 장점들 제공한다.

본 발명은 일반적으로 화학 증착 시스템에 관한 것이며, 특히 벨트 상의 퇴적물 형성을 감소시키기 위한 내산화성 코팅이 코팅된 벨트를 갖는 벨트 구동식 상압 화학 증착 시스템에 관한 것이다.

도 1 (종래 기술)은 벨트-구동식 APCVD 시스템의 측면 개략도;

도 2 는 본 발명에 따라 내산화성 코팅의 실시예를 포함한 벨트를 구비한 벨트-구동식 APCVD 시스템을 부분적으로 단면 도시한 측면도;

도 3 은 본 발명에 따라 내산화성 코팅의 실시예를 포함한 벨트를 부분적으로 단면 도시한 측면도;

도 4 는 본 발명에 따라 내산화성 코팅을 구비한 벨트를 제조하는 방법의 실시예를 도시한 플로우 챠트.

본 발명의 목적은 개선된 화학 증착 시스템(CVD) 및, 내부의 시스템 부품상에 증착이 형성되는 것을 감소시킴으로써 종래의 CVD 시스템 및 방법에서 머플(muffle) 에칭 사이의 평분 시간(MTBME)을 증대시키고 입자의 생성을 감소시키는 기판 처리 방법을 제공하는 것이다.

일 실시예에서, CVD 시스템은 벨트-구동식 상압 화학 증착 시스템(APCVD 시스템)이고, 기판은 반도체 웨이퍼이다. APCVD 시스템은 가열된 머플과, 화학 기체를 내부로 도입하여 기판을 처리하기 위한 분사기 조립체를 구비하는 하나 이상의 챔버와, 머플 및 챔버를 통해 기판을 이동시키기 위한 벨트를 포함한다. 상기 벨트는 그 벨트 상에 또는 다른 인접 시스템 부품 상에 증착물이 형성되는 것을 줄이기 위해 내산화성 코팅을 구비한다. 내산화성 코팅은, 많은 크롬-함유 합금들의 표면에 천연(native) 크롬 산화물이 형성되는 것을 방지함으로써, 상기 크롬-함유합금들의 표면에 형성되는 휘발성 크롬-함유 물질의 형성을 억제하는데 특히 유용하다. 하나의 태양에서, 내산화성 코팅은 니켈 알루미나이드 층을 포함한다. 그 니켈 알루미나이드는 형성 온도에 따라 NiAl₃, Ni₂Al₃중 하나 또는 그 모두일 수 있다. 바람직하게, 내산화성 코팅은 또한 실질적으로 전이금속이 없는 알루미늄 산화물과 같은 안정된 접착성 산화물 층을 포함한다. 보다 바람직하게, 내산화성 코팅은 적어도 5 ㎛ 의 평균 두께를 가진다.

니켈 알루미나이드 층은 알루미늄 합금, 액티베이터 및, 불활성 파우더로 이루어진 파우더를 벨트 주위에 패킹시키고, 파우더와 벨트를 가열하여 알루미늄을 벨트 표면으로 확산시킴으로써 형성될 수 있다. 바람직하게, 상기 파우더는 알루미늄, NH₄Cl 및, 알루미나로 구성된다. 알루미늄 산화물 층은 (ⅰ) 질소를 유동시키면서 벨트를 제 1 온도까지 가열하는 단계와, (ⅱ) 벨트를 보다 높은 온도의 제 2 온도까지 가열하면서 질소를 수소와 전환하고 수소를 유동시키는 단계와, (ⅲ) 수소 분위기에서 벨트를 제 2 온도로 예정 시간동안 유지하여 벨트상의 니켈 알루미나이드내의 알루미늄을 산화시키는 단계에 의해 형성된다.

다른 태양에서, 본 발명은 기판의 표면상에 필름을 증착시키기 위해 벨트 구동식 APCVD 시스템을 작동하는 방법에 관한 것이다. 그 방법에서, 크롬-함유 합금으로 제조된 벨트가 마련되고, 그 벨트는 크롬 산화물의 형성을 억제하기 위해 벨트의 표면상에 내산화성 코팅을 구비한다. 기판이 벨트상에 위치되고, 벨트가 이동하여 기판을 증착 챔버내로 운반한다. 화학 기체는 그 증기가 반응하여 기판의표면상에 필름을 증착하는 화학 증착 챔버내로 분사된다. 일 실시예에서, 내산화성 코팅을 구비한 벨트를 제공하는 단계는 실질적으로 전이 금속이 없고 고정적으로 부착된 산화물 층을 구비하는 벨트를 제공하는 단계를 포함한다. 바람직하게, 내산화성 코팅을 구비한 벨트를 제공하는 단계는 알루미늄 산화물 층을 구비한 벨트를 제공하는 단계를 포함한다. 보다 바람직하게, 내산화성 코팅은 니켈 알루미나이드 층에 고정적으로 부착된 알루미늄 산화물 층을 포함한다.

또 다른 태양에서, 본 발명은 벨트의 표면 및 인접 부품들 상에 증착물이 형성되는 것을 줄여 머플 에칭들 사이의 평균시간(MTBME)을 증대시킬 수 있는 수단을 구비한 CVD 시스템에 관한 것이다. 바람직하게, MTBME 는 벨트 표면상의 증착물 형성을 감소시키는 수단을 구비하지 않은 시스템 보다 적어도 3분지 1 만큼 증가된다. 보다 바람직하게, MTBME 는 벨트 표면상의 증착물 형성을 감소시키는 수단을 구비하지 않은 시스템 보다 적어도 10분지 1 만큼 증가된다. 일 실시예에서, 벨트는 크롬-함유 니켈 합금으로 제조되고, 벨트상에 증착물이 형성되는 것을 감소시키는 수단은 열 크롬 산화물의 형성을 방지하는 내산화성 코팅을 포함한다.

본 발명의 이상과 같은 이점들 및 특징들 과 다른 이점들 및 특징들을 첨부 도면과 관련한 이하의 상세한 설명으로부터 분명히 알 수 있을 것이다.

본 발명은, 장치의 부품상으로의 증착을 감소시키고 결과적으로 그 증착물로부터 오염 화합물이 성장하는 것을 감소시키면서, 연속적으로 처리되는 일련의 기판상에 물질 층을 균일하고 일정하게 증착 또는 성장시키는 장치 및 방법을 제공한다. 본 발명에 따른 장치 및 방법은 벨트-구동식 상압 화학 증착 시스템(APCVD 시스템)을 이용하여 반도체 웨이퍼와 같은 기판상에 물질 층을 증착하는데 특히 유용하다. 본 발명에 따른 예시적인 APCVD 시스템을 도 2 에 개략적으로 도시하였다. 여기서 도시된 APCVD 시스템의 특정 실시예는 본 발명을 설명하기 위해서 제시한 것으로서 본 발명의 범위를 제한하기 위해서 사용되어서는 않된다.

도 2 를 참조하면, APCVD 시스템(100)은 일반적으로 하나 또는 그 이상의 챔버를 구비한 프로세스 머플(115)을 통해 기판(110)을 이송하는 무한 와이어 벨트(105)를 포함한다. 각 챔버는 기판을 처리하기 위해 프로세스 가스 또는 화학 기체를 도입하는 분사기 조립체(130)를 구비한다. 가열 부재(140)가 프로세스 머플(115)의 플로어(145) 아래쪽에 마련되어 프로세스 머플내의 기판(110)을 가열한다. 프로세스 머플(115)의 플로어(145)는 많은 수의 퍼지 홀(150)을 구비하며, 그 퍼지 홀을 통해 질소, 헬륨 또는 아르곤과 같은 불활성 퍼지 가스가 챔버(120)내로유동한다. 또한 각 챔버(120)의 양측에 있는 2 개의 플리넘(plenum)(155a, 155b) 세트는 유동 퍼지 가스를 머플(115)의 플로어(145)를 향해 하향 배향한다. 이러한 유동은 가스 커튼(도시 안함)형성하고, 그 가스 커튼은 화학 기체가 인접 챔버로 이동하는 것을 실질적으로 방지하고 또는 프로세스 머플(115)을 빠져나가는 것을 실질적으로 방지한다. 배기 시스템(160)은 사용된 화학 기체 및 퍼지 가스를 프로세스 머플(115)의 상단(165)으로부터 배출한다. 선택적으로, APCVD 시스템(100)은 도 1 에 도시된 바와 같은 그리고 전술한 바와 같은 벨트 세척 기구(60)를 추가로 포함할 수 있다.

일반적으로, 하나 또는 그 이상의 벨트(105), 프로세스 머플(115) 및 챔버(120)는, Inconel^®Haynes^®214, Pyromet^®601 과 같은 니켈-베이스 고온 초합금 또는, 다른 유사한 니켈 함유 금속으로 제조된다. 이러한 초합금들은 고온에도 견딜 수 있고, 양호한 성형성 및 용접성을 나타낸다. 바람직한 기계적 특성을 잃지 않고도 주기적인 가열 및 냉각을 견딜 수 있는 능력 때문에 Inconel^®이 바람직하다. 약 60% Ni, 22% Cr, 17% Fe, 및 1% Al의 공칭(nominal) 조성(중량 퍼센트)을 가지는 Pyromet^®601 이 보다 바람직하다.

고온의 산화성 대기에 노출되는 동안에 자발적으로 형성되는 열 표면 산화물 층에 의해, 이러한 초합금들은 대개 양호한 고온 내산화성 및 내식성을 나타낸다. 크롬-함유 합금에서, 표면 산화물 층은 통상적으로 크롬 산화물(Cr₂O₃)을 포함하며,그 크롬 산화물은 고온 산화성 분위기에서 준안정(metastable) 크롬-함유 가스상 혼합물을 생성하는 것으로 알려져 있다. 이러한 혼합물의 형성은, 비침투성 및 내산화성의 크롬이 없는 코팅을 합금의 표면에 도포하는 경우, 방지할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따라, 내산화성 코팅(175)이 벨트(105)의 표면상에 형성된다.

내산화성 코팅(175)이 미세공(pore)이 없고 벨트(105)의 모든 와이어 표면에 합치(conformal)하여, 아래쪽의 합금이 산화되는 것을 방지하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 벨트(105)가 Inconel^®Haynes^®214, Pyromet^®601 또는 다른 유사한 니켈 함유 합금 Pyromet^®601 로 제조되고 전술한 바와 같이 크롬을 포함하는 경우, 크롬-함유 열 산화물의 형성을 감소시키기 위해, 내산화성 코팅(175)이 선택된다. 바람직하게, 내산화성 코팅(175)은 약 3 내지 15 ㎛, 보다 바람직하게는 적어도 5 ㎛의 평균 두께를 가진다.

도 3과 관련, 한 실시예에서, 내산화성 코팅(175)은 니켈 알루미나이드(nickel aluminide; 180)의 층을 포함한다. 니켈 알루미나이드는 형성되는 온도에 따라 NiAl₃, Ni₂Al₃중 어느 하나 또는 이들 모두일 수 있다. 니켈 알루미나이드 층(180)은 치밀하게 부착되는 산화물 장벽을 형성함으로써 열크롬 산화물의 형성을 방지하는데, 이 장벽은 하부의 크롬 함유 합금을 고립시킨다. 이 구현예의 한 형태에서, 니켈 알루미나이드 층(180)은 제어된 환경에서 예비 산화되어, 알루미늄 산화물 층(185), 즉 AlO₂또는 Al₂O₃를 제공하는데, 이 알루미늄 산화물 층은 하부의 벨트(105)로부터의 전이 금속이 전혀 없다.

내산화성 코팅(175)을 형성하기 위한 공정이 도 4를 참조하여 설명될 것이다. 도 4는 니켈기 합금으로 만들어진 벨트(105) 위에 알루미늄 산화물 층(185)과 니켈 알루미나이드 층(180)을 가지는 내산화성 코팅(175)을 형성하는 공정의 구현예를 나타내는 흐름도이다. 알루미늄화 단계(190)에서, 알루미늄은 팩 세멘테이션(pack cementation) 공정을 사용하여 벨트(105)의 표면 내로 합금 처리된다. 이 공정에서, 알루미늄 합금을 포함하는 파우더, 액티베이터 및 불활성 파우더를 벨트(105) 둘레에 패킹하고, 파우더와 벨트를 가열하여 알루미늄을 벨트 표면으로 확산한다. 일반적으로, 액티베이터는 불화나트륨(NaF) 또는 염화암모늄(NH₄Cl)과 같은 할로겐 화합물이다. 액티베이터는 충분히 높은 온도(약 640℃보다 높으나 벨트(105) 내 금속의 연화를 발생시킬 정도로 높지는 않은 온도)로 가열될 때, 알루미늄 합금과 반응하여 기체상의 할로겐화 알루미늄을 형성한다. 이들 기체상의 할로겐화 알루미늄은 이후 벨트(105) 표면 위에 응축되고, 이 표면에서 알루미늄 원소로 환원되고 벨트 내로 확산되어 니켈 알루미늄 층(180)을 형성한다.

이와 달리, 또는 이 단계에 더해서, 니켈 알루미늄 층(180)은 두 번째 알루미늄화 단계(195)에서의 슬러리를 이용한 액상 반응에 의해 벨트(105) 위에 직접 형성될 수도 있다. 슬러리 공정에서는, 알루미늄 층을 벨트(105) 표면 위에 직접 칠하거나 분사시킨다. 이후 벨트(105)를 보호성 분위기에서 가열하여 알루미늄을벨트 표면 내로 확산하도록 한다. 가열은 예를 들어 아르곤이나 수소 플라즈마 분사를 이용하여 이루어질 수 있다. 1회 이상의 선행 알루미늄화 단계(190, 195)가 완료된 뒤, 니켈 알루미늄 층(180)은 평균 두께가 약 3 내지 약 5㎛, 더 바람직하게는 약 5㎛이다.

이점에서, 내산화성 코팅(175)을 형성하는 공정은 멈춰질 수 있고, 벨트와, 그 위의 니켈 알루미늄 층(180)은 사용될 수 있다. 이는 니켈 알루미나이드 층 내의 알루미늄 농도에 의해, 이 층이 고온의 산화성 분위기에 노출될 때 안정적인 알루미늄 산화물 층(185)이 형성될 것이기 때문이다. 그러나 바람직한 구현예에서 니켈 알루미늄 층(180)은 제어된 환경에서 예비 산화되어, 니켈의 산화를 거의 방지하면서 알루미늄 산화물 층(185)의 형성을 촉진할 것이다. 이를 이한 공정이 아래에 설명된다.

다시 도 4에서 니켈 알루미나이드 층(180)이 위에 있는 벨트(105)를 제 1 가열 단계(200)에서 질소가 유동하는 환경에서 약 300℃의 제 1 온도로 가열한다. 이후 질소 유동을 건조한 수소 유동으로 바꾸고, 제 2 가열 단계(205)에서 벨트(105)를 약 700℃의 제 2 온도까지 상승한다. 약 500 내지 약 800℃의 온도가 적합하나, 벨트(105)의 니켈기 합금을 현저하게 연화시키지 않고 가장 높은 산화율을 제공하는 데에는 700℃가 바람직하다. 다음으로, 산화 단계(210)에서, 벨트(105)를 이슬점이 약 0℃인 습한 수소 환경 내에서, 제 2 온도(700℃)로 약 4시간 정도 유지한다. 최종적으로, (도시되지 않은) 냉각 단계에서, 분위기를 다시 건조한 수소로 바꾸고, 온도를 600℃로 낮추고, 이 점에서 건조한 수소를 질소에의해 교체하여 벨트(105)를 실온으로 냉각한다.

실시예

이하의 실시예는 본 발명의 특정한 구현예의 장점을 나타내기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 범위를 어떤 식으로든 한정하고자 하는 것은 아니다.

실시예 1:

제 1 실시예에서, Pyroment(등록상표) 601로 만들어진 벨트(105)가 본 발명에 따라 처리되어, 니켈 알루미나이드 층(180) 및 알루미늄 산화물 층(185)을 포함하며 평균 두께가 약 5㎛인 내산화성 코팅(175)이 제공된다. 이후 벨트(105)는 APCVD 시스템(100) 내에 설치되고, 약 450 내지 약 550℃ 범위의 온도에서 반도체 웨이퍼 위에 유전체 층, 부동태 및 도펀트를 증착하기 위해 다양한 처리가 이루어진다. 코팅되지 않은 벨트를 사용하는 이런 형태의 사용에서 APCVD 시스템(100)을 위한 전형적인 MTBME는 약 150시간이었다. 비록 APCVD 시스템(100)은 벨트(105)와 관련되지 않은 이유에 의해 330시간이 지난 후에는 사용되지 않지만, 벨트 위의 증착물 및 머플 플로어(muffle floor; 145) 위에 축적된 입자에 대한 이후의 측정에 의하면, 이때 머플 에칭을 할 필요가 없음이 밝혀졌다. 따라서 이 실시예는, 본 발명의 내산화성 코팅(175)은 코팅되지 않은 벨트에 비해 적어도 120% MTBME를 증가시킬 수 있다.

실시예 2:

제 2 실시예에서, 역시 Pyroment(등록상표) 601로 만들어진 다른 벨트(105)에는 두께 5㎛의 예비 산화된 니켈 알루미나이드 층(180)을 가지는 내산화성코팅(175)이 제공된다. 이후 벨트(105)는 고객이 있는 장소에서 다른 APCVD 시스템(100) 내에 설치되고 APCVD 시스템(100)은, 반도체 웨이퍼 위에 TEOS(테트라에틸 오소실리케이트)를 사용하여 약 400℃의 온도에서, 도핑되지 않은 유리 층을 증착하도록 작동된다. 표준의 코팅되지 않은 벨트를 사용하는 이 APCVD 시스템(100)을 위한 전형적인 MTBME는 약 250시간이었다. 코팅된 벨트(105)가 설치되고, 제 1 머플 에칭이 소비자의 요청에 따라, 비록 요청되었다는 증거는 없으나, 500시간 동안 수행되었다.

실시예 3:

제 3 실시예에서, 제 2 실시예에서 사용된 것과 같은 벨트(105) 및 APCVD 시스템이, 검사 받기 전까지 1,000시간 작동하도록 되었으나, 역시 머플 에칭이 필요하다는 증거는 없었다. 코팅되지 않은 표준 벨트를 사용하는 이 시스템을 위한 전형적인 MTBME는 250 내지 280 시간이었다. 내산화성 코팅(175)을 가지는 벨트(105)가 구비된 APCVD 시스템(100)은 머플 에칭의 필요가 없이 2000시간 넘어 계속 작동하였으며, 2000시간에서 벨트, 필름 균일성 또는 입자와는 무관한 이유로 머플 에칭이 수행되었다. 이 실시예는, 코팅되지 않은 벨트에 비해 600%가 넘는 MTBME의 증가를 나타낸다. 게다가, 이 실시예는 또 내산화성 코팅(175)이 가혹한 연속 CVD 작업과 거친 머플 에칭 공정을 견딜 수 있음을 나타낸다.

상기 실시예에 의해 나타난 바와 같이, 본 발명에 따라 내산화성 코팅(175)이 구비된 벨트(105)를 가지는 APCVD 시스템(100)은 MTBME를 증가시켜, APCVD 시스템의 가용성을 높이고, 기판을 기준으로 할 때 APCVD 시스템을 소유하고 작동시키는 비용을 낮춘다. 경쟁이 치열한 반도체 제조 분야에서 이는 종래의 APCVD 시스템에서는 제공되지 않는 매우 중요한 이점이다.

이상 본 발명의 다양한 구현예의 많은 특징과 이점이 그 구조 및 기능상의 자세한 내용과 함께 설명되었지만, 이는 단지 예시적인 것이며, 변화, 특히 구조 및 부품의 배치 상의 세부적인 변화가, 본 발명의 원리 내에서, 첨부된 청구범위가 표현된 용어의 최광의의 범위에 의해 나타난 범위에서 가능하다. 예를 들어 비록 본 명세서에 기재된 바람직한 구현예는 반도체 기판 처리에 사용되는 APCVD 시스템의 벨트 위에의 내산화성 코팅에 대한 것이지만, 당업자라면 본 발명이 다른 기판의 처리에 사용되는 다른 CVD 시스템의 구성요소에도 적용될 수 있음을 이해할 것이다. 따라서 첨부된 청구범위의 범위는 앞서 설명된 바람직한 구현예에 한정되어서는 안될 것이다.

Claims (20)

1. 기판을 처리하기 위한 화학 증착 시스템로서,

   (a) 화학 기체를 내부로 도입하여 기판을 처리하기에 적합한 분사기 조립체를 구비하는 하나 이상의 화학 증착 챔버와,

   (b) 상기 증착 챔버를 통해서 처리되어지는 기판을 이동하기에 적합한 벨트를 포함하며, 상기 벨트는 상기 벨트와 인접한 시스템 부품상의 증착물의 형성과 입자의 발생이 감소하기 위해서 내산화성 코팅을 가지는 시스템.
2. 제 1항에 있어서, 상기 벨트는 크롬-함유 합금을 포함하고, 상기 내산화성 코팅은 크롬 산화물의 형성을 방지하는 시스템.
3. 제 2항에 있어서, 상기 크롬-함유 합금은 Inconel^®Haynes^®214, Pyromet^®601 또는 다른 유사한 니켈 함유 금속인 시스템.
4. 제 1항에 있어서, 상기 내산화성 코팅은 실질적으로 전이금속이 없는 고정적으로 부착된 산화물 층을 포함하는 시스템.
5. 제 1항에 있어서, 상기 내산화성 코팅은 알루미늄 산화물을 포함하는 시스템.
6. 제 1항에 있어서, 상기 내산화성 코팅은 니켈 알루미나이드를 포함하는 시스템.
7. 제 6항에 있어서, 상기 내산화성 코팅은 상기 니켈 알루미나이드 위에 고정적으로 부착된 산화물 층을 더 포함하는 시스템.
8. 제 6항에 있어서, 상기 니켈 알루미나이드는 NiAl₃또는 Ni₂Al₃을 포함하는 시스템.
9. 제 1항에 있어서, 상기 내산화성 코팅은 5 ㎛이상의 평균 두께를 포함하는 시스템.
10. 제 1항에 있어서, 상기 화학 증착 시스템은 상압 화학 증착 시스템을 포함하고, 상기 기판은 반도체 웨이퍼를 포함하는 시스템.
11. 기판의 표면상에 필름을 증착시키도록 화학 증착 시스템을 작동하기 위한 방법으로서,

    (a) 크롬 산화물의 형성을 억제하기 위해 표면상에 내산화성 코팅과 크롬-함유 합금을 포함하는 벨트를 제공하는 단계,

    (b) 상기 기판을 상기 벨트상에 위치시키는 단계,

    (c) 상기 기판을 화학 증착 챔버로 운반하도록 벨트를 이동하는 단계,

    (d) 상기 화학 증착 챔버로 화학 기체를 분사하는 단계와,

    (e) 상기 기판의 표면상에 상기 필름을 증착하도록 상기 화학 증착 챔버내의 상기 화학 기체를 반응시키는 단계를 포함하는 방법.
12. 제 11항에 있어서, 상기 단계(a)는 실질적으로 전이금속이 없는 고정적으로 부착된 산화물 층을 포함하는 내산화성 코팅을 가진 벨트를 제공하는 단계를 포함하는 방법.
13. 제 11항에 있어서, 상기 단계(a)는 알루미늄 산화물 층을 포함하는 내산화성 코팅을 가진 벨트를 제공하는 단계를 포함하는 방법.
14. 제 11항에 있어서, 상기 단계(a)는 니켈 알루미나이드 층을 포함하는 내산화성 코팅을 가진 벨트를 제공하는 단계를 포함하는 방법.
15. 제 14항에 있어서, 상기 단계(a)는 포함하는 상기 니켈 알루미나이드 층에 고정적으로 부착된 알루미늄 산화물 층을 더 포함하는 내산화성 코팅을 가진 벨트를 제공하는 단계를 포함하는 방법.
16. 기판을 처리하기 위한 화학 증착 시스템으로서,

    (a) 상기 기판의 표면에 반응하도록 내부로 화학 기체를 분사하기에 적합한 분사기 조립체를 가진 챔버를 구비한 머플,

    (b) 상기 머플을 통해서 상기 챔버로 처리되어질 기판을 이동하기에 적합한 벨트와,

    (c) 머플 에칭들 사이의 평균시간(MTBME)을 증대시키도록 상기 벨트의 표면상의 증착물의 형성을 감소하기 위한 수단을 포함하는 시스템.
17. 제 16항에 있어서, 상기 벨트는 크롬-함유 합금을 포함하며, 상기 벨트의 표면상의 증착물의 형성을 감소하기 위한 수단은 크롬 산화물의 형성을 방지하는 내산화성 코팅을 포함하는 시스템.
18. 제 17항에 있어서, 상기 벨트는 크롬을 포함하며, 상기 내산화성 코팅은 상기 벨트상에 크롬-함유 산화물의 형성을 감소하는 방법.
19. 제 17항에 있어서, 상기 내산화성 코팅은 실질적으로 전이금속이 없는 안정한 산화물 층을 포함하는 시스템.
20. 제 16항에 있어서, 상기 MTBME는 상기 벨트의 표면상의 증착물 형성을 감소시키는 수단을 구비하지 않은 시스템 보다 적어도 3분지 1만큼 증가되는 시스템.