KR20110117711A - 비-접촉 기판 프로세싱 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예는 프로세싱 동안 반도체 기판을 지지, 배치 또는 회전하기 위한 장치 및 방법들을 제공한다. 본 발명의 일 실시예는 서셉터의 기판 수용 표면상에 상기 기판을 배치하는 단계 및 하나 이상의 회전 포트들로부터 유체의 플로우를 전달함으로써 상기 서셉터 및 상기 기판을 회전하는 단계를 포함하는 기판을 프로세싱하기 위한 방법을 제공한다.

Description

비-접촉 기판 프로세싱{NON-CONTACT SUBSTRATE PROCESSING}
본 발명은 일반적으로 반도체 프로세싱의 분야에 관한 것이고, 더 구체적으로, 프로세싱 챔버에서 반도체 디바이스 제조 동안 기판을 지지, 배치 또는 회전하는 것에 관한 것이다.
집적 회로들 및 디스플레이들의 제조 시, 반도체, 유전체 및 전기적 도전 물질들이 실리콘 기판 또는 유리 기판과 같은 기판상에 형성된다. 물질들은 화학적 기포 증착(CVD), 원자층 증착(ALD), 물리 기포 증착(PVD), 이온 주입법, 플라즈마 또는 열산화, 에피택시얼성장(EPI), 및 질화 프로세스들에 의해 형성될 수 있다. 이후, 증착된 물질들은 게이트들, 비아들, 콘택 홀들 및 인터커넥트 라인들과 같은 특징들을 형성하기 위해 에칭될 수 있다. 전형적인 증착 또는 에칭 프로세스들에서, 기판은 기판 표면상에 물질을 증착 또는 에칭하기 위해 기판 프로세싱 챔버에서 플라즈마에 노출된다. 기판상에서 수행될 수 있는 다른 전형적인 프로세스들은 초고온 프로세싱(RTP) 또는 레이저 어닐링 프로세스들을 포함할 수 있는 열 프로세싱 기술들을 포함할 수 있다.
프로세싱 동안, 기판은 기판 수용 표면을 가지는 기판 지지 상에 전형적으로 홀딩된다. 지지는 프로세싱 동안 플라즈마 발생 디바이스로서 작용하는 임베딩된 전극을 가질 수 있고 그리고/또는 기판을 정전기적으로 홀딩하도록 하전될 수 있다. 지지는 또한 프로세싱 동안 기판을 가열하기 위해 저항성 가열 엘리먼트를 가질 수 있고, 그리고/또는 기판을 냉각하거나 또는 지지를 냉각하기 위한 냉각수 시스템을 가질 수 있다.
제기되는 하나의 이슈는 디바이스 크기들이 감소함에 따라 기판에 걸쳐 변형에 대한 내성이 기판 지지, 섀도우 링 또는 다른 챔버 컴포넌트들에 비하여 기판의 정렬 및 배치가 기판상에 달성된 프로세스 결과들의 균등성에 영향을 줄 수 있도록 매우 낮아지고 있다는 것이다.
일부 경우들에서, 프로세스 챔버의 하나 이상의 영역들은 프로세싱 챔버에 주입 또는 소모되는 가스의 위치 배향에 기인하여 플라즈마를 균등하게 발생하고(예를 들어, PECVD, PVD, EPI), 기판에 열을 균등하게 전달하고(예를 들어, RTP, PECVD, EPI) 그리고/ 또는 비-균등 가스의 영역들을 가지지 못할 수 있고, 이는 프로세싱 챔버의 프로세싱 영역의 상이한 영역들에 보여지는 비-균일성들을 평균내기 위해 기판을 회전할 필요를 공통적으로 생성한다.
기판의 회전은 종종 대기중보다 낮은 압력들에서 프로세싱되고, 높은 온도들에서 프로세싱되고 그리고/또는 전력이 기판 지지에서 하나 이상의 컴포넌트들에 전달되도록 하기 위해 하나 이상의 회전가능한 전기적 접속들(예를 들어, 가열 엘리먼트들)을 요구하는 기판을 요구하는 프로세싱 챔버에서 수행할 매우 비싸고 복잡한 프로세스이다. 복잡성 및 비용은 일반적으로 신뢰할 만하고 파티클들을 발생시키지 않을 고온 회전 컴포넌트들(예를 들어, 베어링들), 정확하고 비싼 모터들, 복잡한 제어 시스템들, 신뢰할만한 회전 전기 접속들 및 신뢰할만한 회전 밀봉재에 대한 필요에 기인하여 발생한다.
그러므로, 기판과 직접 콘택을 요구하지 않고, 사용 및 유지하기에 비싸지 않고, 좋은 프로세스 결과들을 제공하고, 신뢰할 만하고 제어하기에 용이한, 기판 프로세싱 동안 기판을 지지, 배치 및/또는 회전하기에 적합한 향상된 시스템에 대한 필요가 존재한다.
본 발명의 실시예들은 반도체 기판들을 프로세싱하기 위한 장치 및 방법들을 제공한다. 특히, 본 발명의 실시예들은 프로세싱 동안 반도체 기판을 지지, 배치 또는 회전하기 위한 장치 및 방법들을 제공한다.
본 발명의 일 실시예는 서셉터의 기판 수용 표면상에 상기 기판을 배치하는 단계 ― 상기 서셉터는 프로세싱 챔버의 지지 어셈블리 위에 배치되고, 상기 지지 어셈블리는 하나 이상의 지지 포트들 및 하나 이상의 회전 포트들을 포함하고, 상기 지지 포트들 및 회전 포트들 각각은 플로우 컨트롤러로부터 유체를 수용하도록 적응됨 ―; 상기 서셉터 및 상기 기판을 부유하기 위해 상기 하나 이상의 지지 포트들에 유체의 플로우를 전달함으로써 프로세싱 포지션에 상기 기판을 올리는 단계; 및 상기 하나 이상의 회전 포트들에 유체의 플로우를 전달함으로써 상기 서셉터 및 상기 기판을 회전하는 단계를 포함하는, 기판을 프로세싱하기 위한 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 실시예는 프로세싱 볼륨을 정의하는 챔버 바디; 상기 챔버 바디를 통해 형성되는 제 1 석영 윈도우 ― 상기 제 1 석영 윈도우는 제 1 외부 소스가 상기 프로세싱 볼륨에 상기 석영 윈도우를 통해 방사 에너지는 전송할 수 있도록 구성됨 ―; 기판을 지지하도록 구성되는 기판 수용 표면을 가지는 서셉터; 및 상기 서셉터의 후면을 향해 유체의 플로우를 안내함으로써 상기 서셉터를 부유 및 회전하도록 구성되는 하나 이상의 포트들을 포함하는, 기판을 프로세싱하기 위한 장치를 제공한다.
상기 간략히 요약된, 본 발명의 더 특정한 설명은 첨부된 도면들에서 도시되는 실시예들에 대하여 참조될 수 있다. 하지만, 첨부된 도면들은 본 발명의 오직 전형적인 실시예들을 도시하고, 그러므로, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 고려되지 않고, 다른 균등한 실시예들을 허용할 수 있음이 주목될 것이다.
도 1a-1b는 본 발명의 일 실시예에 따라 프로세싱 챔버를 도식적으로 도시한다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따라 기판 핸들링 어셈블리를 도식적으로 도시한다.
도 2b는 본 발명의 다른 실시예에 따라 기판 핸들링 어셈블리를 도식적으로 도시한다.
도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따라 서셉터를 도식적으로 도시한다.
도 2d는 본 발명의 다른 실시예에 따라 서셉터를 도식적으로 도시한다.
도 2e는 본 발명의 다른 실시예에 따라 서셉터를 도식적으로 도시한다.
도 2f는 기판 교환 포지션에서 도 2e의 서셉터를 도식적으로 도시한다.
도 2g는 프로세싱 포지션에서 도 2e의 서셉터를 도식적으로 도시한다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 지지 포트의 단면도이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 지지 포트의 단면도이다.
도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 지지 포트의 단면도이다.
도 3d는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 지지 포트의 단면도이다.
도 4a-4c는 본 발명의 다른 실시예에 따라 프로세싱 챔버를 도식적으로 도시한다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따라 서셉터 지지를 도식적으로 도시한다.
도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 따라 서셉터 지지를 도식적으로 도시한다.
도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따라 에지 롤러를 도식적으로 도시한다.
도 6a-6b는 본 발명의 일 실시예에 따라 에피택시얼 프로세싱 챔버를 도식적으로 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 플라즈마 인핸스드 화학 기포 증착 챔버를 도식적으로 도시한다.
이해를 용이하게 하기 위해, 동일한 참조 번호들은 가능한한 도면들에 공통인 동일한 엘리먼트들을 지시하기 위해 사용된다. 일 실시예의 엘리먼트들 및/또는 프로세스 단계들이 부가적인 언급 없이 다른 실시예들에 이롭게 통합될 수 있음이 고려된다.
본 발명은 일반적으로 기판을 프로세싱하기 위한 방법들 및 장치들을 제공한다. 본 발명의 일 실시예는 서셉터의 수용 표면상에 기판을 배치하고 서셉터의 후면을 향해 유체의 플로우를 안내하기 위해 하나 이상의 포트들을 사용하여 서셉터를 핸들링함으로써 기판을 프로세싱하기 위한 방법을 제공한다. 일 실시예에서, 서셉터의 핸들링은 서셉터의 회전뿐만 아니라 기판을 따라 서셉터를 높이고 낮추는 것을 포함한다. 일 실시예에서, 하나 이상의 포트들은 프로세싱 챔버의 석영 윈도우에서 형성되고, 석영 윈도우는 서셉터의 후면을 향해 방사 에너지를 전송하도록 구성된다.
본 발명의 방법 및 장치는 기판이 챔버 엘리먼트들 및 기판 사이에서 제한된 접촉들로 프로세싱되고, 동시에 기판에 걸쳐 가열 균등성을 향상시킨다. 프로세싱 동안 기판을 지지 및/또는 회전하기 위해 유체의 플로우들을 사용함으로써, 본 발명의 실시예들은 기판 프로세싱 장치의 복잡성을 감소시킴으로써 장치의 원가 및 유지 비용을 감소시킨다. 기판을 움직임 제어 유체의 플로우들로부터 차폐함으로써, 본 발명의 실시예들은 프로세싱되는 기판에 걸쳐 가열 균등성을 향상시킨다.
본 발명의 실시예들은 프로세싱 동안 기판을 지지, 배치 및 회전하기 위해 사용되는 방법, 장치 및 시스템을 고려한다. 본 발명의 실시예들은 또한 프로세싱 챔버에 배치된 기판 지지 및 기판 사이에서 열의 전달을 제어하는 방법을 제공할 수 있다. 본 명세서에 개시된 장치 및 방법들은 초고온 프로세싱(RTP) 프로세스, 화학 기포 증착(CVD) 프로세스, 물리 기포 증착(PVD) 프로세스, 원자층 증착(ALD) 프로세스, 습식 세정 프로세스들(예를 들어, 어플라이드 머티어리얼스 잉크.로부터 이용가능한 TempestTM 프로세스 챔버), 건식 에칭 프로세스, 에피택시얼 성장 프로세스(EPI), 및/또는 레이저 어닐링 프로세스와 같은 하나 이상의프로세싱 단계들 동안 기판을 정확하게 배치 및 회전하도록 요구되는 복잡하고, 비싸고 종종 신뢰하지 어려운 컴포넌트들에 대한 필요를 제거한다.
본 명세서에 설명된 방법들, 장치들 및 시스템을 사용하여 프로세싱될 수 있는 기판들은 GalnP/GaAs/Ge 또는 ZnSe/GaAs/Ge 기판들과 같은 헤테로정션 셀들뿐만 아니라 200mm, 300mm, 또는 더 큰 단결정 실리콘(Si), 다-결정 실리콘, 다결정 실리콘, 게르마늄(Ge), 실리콘 카바이드(SiC), 유리, 갈륨 아르세나이드(GaAs), 카드뮴 텔루라이드(CdTe), 카드뮴 설파이드(CdS), 코퍼 인듐 갈륨 세레나이드(CIGS), 코퍼 인듐 셀레나이드(CulnSe2), 갈륨 인듐 포스파이드(GalnP2)를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 프로세싱되는 기판들은 원형 또는 임의의 다른 바람직한 형상일 수 있다.
도 1a-1b는 본 발명의 일 실시예에 따라 프로세싱 챔버(100)를 도식적으로 도시한다.
프로세싱 챔버(100)는 챔버 리드(101), 챔버 벽들(102) 및 챔버 하부(103)를 포함한다. 챔버 리드(101), 챔버 벽들(102) 및 챔버 하부(103)는 프로세싱 볼륨(153)을 정의한다. 일 실시예에서, 슬릿 밸브(154)는 챔버 벽들(102)을 통해 형성된다. 슬릿 밸브(154)는 프로세싱 볼륨(153)으로부터 그리고 이로부터 기판들을 정송하도록 구성된다. 일 실시예에서, 프로세싱 챔버(100)는 프로세싱 볼륨(153)에 하나 이상의 프로세싱 가스들을 제공하도록 구성된 가스 소스(152)를 더 포함한다. 프로세싱 챔버(100)는 또한 프로세싱 볼륨(153)을 펌핑하도록 구성된 진공 펌프(151)를 포함한다.
프로세싱 챔버(100)는 프로세싱 볼륨(153)에 배치된 서셉터(104)를 더 포함한다. 서셉터(104)는 기판(105)을 수용하도록 구성된 기판 수용 표면(104a)을 가진다.
하나 이상의 포트들(108)이 챔버 하부(103)에 형성된다. 하나 이상의 포트들(108)이 유체 전달 시스템(150)에 접속된다. 일 실시예에서, 하나 이상의 포트들(108)은 기판(105)을 따라 서셉터(104)를 상승시키도록 구성된 하나 이상의 지지 포트들 및 상기 서셉터(104)가 상승된 포지션에 있는 동안 상기 서셉터(104) 및 기판(105)을 회전하도록 구성된 하나 이상의 회전 포트들을 포함한다. 하나 이상의포트들(108)의 실시예들은 도 2a 및 도 2b에서 추가적으로 아래에 설명된다.
일 실시예에서, 하나 이상의 포트들(108)은 챔버 하부(103)에서 석영 윈도우에 형성된다. 석영 윈도우는 프로세싱 볼륨(153)에 방사 에너지의 통로를 허용하도록 구성된다. 서셉터(104)가 석영 윈도우를 대향하기 때문에, 석영 윈도우로부터 통과하는 방사 에너지는 서셉터(104)를 직접 가열한다. 기판(104)은 서셉터(104)를 통해 이후에 가열된다. 하나 이상의 포트들(108)로부터의 유체 플로우는 서셉터(104)에 대한 가열에 영향을 줄 수 있다. 하지만, 기판(105)의 가열에 대한 유체 플로우의 영향은 많이 감소된다.
그러므로, 유체 플로우로 기판(105)을 처리하는 데 서셉터(104)를 사용함으로써, 균등한 가열에 대한 유체 플로우의 부정적인 영향들이 감소될 수 있다. 부가적으로, 유체 플로우로부터 기판을 차폐함으로써, 기판은 또한 파티클 오염으로부터 차폐된다.
일 실시예에서, 프로세싱 챔버(100)는 기판(105)을 수용 및 지원하도록 구성되는 셋 이상의 기판 지지 핀들(107)을 더 포함한다. 일 실시예에서, 셋 이상의 기판 지지 핀들(107)은 기판을 지지하지 않을 때 접을 수 있다.
일 실시예에서, 프로세싱 챔버(100)는 특히 서셉터(104)가 하나 이상의 포트들(108)에 의해 리프팅되고 회전될 때 영역 내에서 서셉터(104)를 제한하도록 구성되는 서셉터 배치 시스템(106)을 포함한다.
일 실시예에서, 프로세싱 챔버(100)는 서셉터(104)의 포지션들 및 오리엔테이션들을 검출하도록 구성되는 센서들(156, 157)을 더 포함한다. 일 실시예에서, 센터(156)는 서셉터(104)가 상기 셋 이상의 기판 지지 핀들(107)을 회전하는 동안 셋 이상의 기판 지지 핀들(107)과 서셉터(104)를 정렬하도록 구성될 수 있다. 센서(156)는 또한 서셉터(104)의 회전 속도에 관하여 신호들을 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 센서(157)는 서셉터(104)가 X 및 Y 방향과 같은, 수평 평면에서 서셉터(104)의 위치 및/또는 원하는 높이에 도달하였는지를 검출하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 센서(157)는 하나 이상의 레이저, 전기 또는 광학 센서들을 포함할 수 있다.
센서들(156, 157)은 컨트롤러(109)에 접속될 수 있다. 컨트롤러(109)는 또한 유체 전달 시스템(150)에 접속된다. 컨트롤러(109)는 센서들(156, 157)로부터 정보를 수신하고, 서셉터(104)의 포지션 및 움직임을 획득한다. 컨트롤러(109)는 유체 전달 시스템(150)에 제어 신호들을 송신함으로써 이에 따라 서셉터(104)의 포지션 및 움직임을 조정하기 위해 하나 이상의 포트들(108)을 제어할 수 있다.
도 1a는 기판 이송 포지션에서 프로세싱 챔버(100)를 도시한다. 서셉터(104)는 하나 이상의 포트들(108)상에 놓여있다. 셋 이상의 기판 지지 핀들(107)은 기판(105)에 대한 지지 표면을 형성하여 서셉터(104)를 통해 연장한다. 셋 이상의 기판 지지 핀들(107)은 슬릿 밸브(154)를 통해 기판(105)을 전달하는 기판 핸들러(도시 안됨)로부터 기판(105)을 수용하거나 또는 기판 핸들러에 기판(105)를 이송하기 위해 포지션에 있다. 일 실시예에서, 셋 이상의 기판 지지 핀들(107)은 접어지고 연장된 포지션에서 있다.
도 1b는 기판 프로세싱 포지션에서 프로세싱 챔버(100)를 도시한다. 일 실시예에서, 하나 이상의 포트들(108)은 휴식 포지션으로부터 서셉터(104)를 리프팅하기 위해 유체의 플로우를 제공하고, 리프팅된 서셉터(104)는 셋 이상의 기판 지지 핀들(107)로부터 기판(105)을 픽업한다. 다른 실시예에서, 셋 이상의 기판 지지 핀들(107)은 서셉터(104) 아래에 접어지고, 기판(105)은 서셉터(104)의 수용 표면(104a)상에 놓여 있다. 다른 실시예에서, 기판(105)은 서셉터(104)를 리프팅하고, 셋 이상의 기판 지지 핀들(107)을 접거나 또는 이 둘의 조합으로써 서셉터(104)의 수용 표면(104a)에 셋 이상의 기판 지지 핀들(107)로부터 이송된다.
서셉터(104)가 챔버 하부(103)로부터 리프팅되고, 셋 이상의 기판 지지 핀들(107)로부터 제거될 때, 하나 이상의 포트들(108)은 기판(105)을 따라 서셉터(104)를 회전하기 위해 부가적인 유체 플로우를 제공한다. 일 실시예에서, 서셉터(104)의 높이는 센서(157)로부터 센서 신호에 의해 결정될 수 있다. 일 실시예에서, 기판(105)은 슬릿 밸브(154)에 의해 야기되는 프로세싱 볼륨(153)에서 비 대칭에 기인한 프로세싱 가스 비-균등 분배를 감소시키기 위해 슬릿 밸브의 높이와 상이한 높이에서 회전된다.
하나 이상의 포트들(108)은 미리 결정된 포지션으로 서셉터(104)를 리프팅함으로써 프로세싱 포지션에서 기판(105)을 배치하기 위해 유체 플로우들을 제공한다. 부가적으로, 서셉터(104) 및 기판(105)은 또한 프로세싱 동안 회전한다. 회전 동안, 서셉터 배치 시스템(106)은 서셉터(104)가 멀어지는 것을 방지하기 위해 이용될 수 있다.
프로세싱의 마무리 시, 서셉터(104) 및 기판(105)의 회전은 멈추고, 서셉터(104)는 셋 이상의 기판 지지 핀들(107)과 서셉터(104)를 정렬한 후 휴식 포지션으로 다시 낮춰진다. 일 실시예에서, 정렬은 센서(156)로부터 신호들에 따라 특정 포지션에서 서셉터(104)상에 마커를 배치하기 위해 서셉터(104)를 회전함으로써 수행될 수 있다.
프로세싱된 기판(105)은 서셉터(104)의 낮춤, 셋 이상의 기판 지지 핀들(107)의 연장 또는 서셉터(104)의 낮춤 및 셋 이상의 기판 지지 핀들(107)의 연장의 조합으로써 셋 이상의 기판 지지 핀들(107)에 의해 다시 지원된다. 프로세싱 챔버(100)는 도 1a에 도시된 기판 이송 포지션으로 돌아간다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따라 기판 핸들링 어셈블리(108a)를 도식적으로 도시한다. 기판 핸들링 어셈블리(108a)는 도 1a의 프로세싱 챔버(100)에서 사용될 수 있다. 기판 핸들링 어셈블리(108a)는 유체 플로우에 대한 포트들이 형성되는 지지 바디(155) 및 기판을 지지하도록 구성되는 서셉터(104)를 포함한다. 일 실시예에서, 지지 바디(155)는 프로세싱 챔버(100)의 챔버 하부(103)와 같은 챔버 바디의 부분일 수 있다. 다른 실시예에서, 지지 바디(155)는 프로세싱 챔버 내에 배치된 별개의 구조일 수 있다. 지지 바디(155)는 서셉터(104)를 지지하도록 구성되는 실질적으로 평면 상부 표면(155A)을 가진다. 일 실시예에서, 서셉터(104)는 상부 표면(155A)의 원형 영역(104f) 내에 배치될 수 있다.
서셉터(104)는 지지 바디(155)의 상부 표면(155A) 위에 배치되고, 지지 바디(155)로부터 유체 플로우에 의해 리프팅되고 회전될 수 있다. 기판 핸들링 어셈블리(108a)는 지지 바디의 상부 표면(155A)로부터 연장하고 기판을 수용 및 이송하도록 구성되는 셋 이상의 기판 지지 핀들(107)을 더 포함한다. 서셉터(104)는 기판 지지 핀들(107)의 연장을 허용하기 위해 형성되는 개구들(104b)을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 서셉터(104)는 원형 디스크일 수 있다.
기판 핸들링 어셈블리(108a)는 지지 바디(155)로부터 연장하고 원하는 영역 내에서 서셉터(104)를 억제하도록 구성되는 서셉터 배치 시스템(106)을 더 포함한다. 일 실시예에서, 서셉터 배치 시스템(106)은 지지 바디(155)로의 상부 표면(155A)로부터 상향으로 연장하는 세 개의 억제 핀들을 포함한다.
일 실시예에서, 지지 바디(155)는 그 안에 형성되는 여덟 개의 포트들(111A-111H) 및 상부 표면(155A)에서 개구를 가진다. 일 실시예에서, 포트들(111A-111H)은 그 위에 배치된 서셉터(104)와 같은 물제들에 대한 움직임을 전하기 위해 사용되는 소모 애퍼처들(113) 및/또는 주입 애퍼처들(112)을 지향한다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 개별적으로, 포트들(111A, 111C, 111E 및 111G)에 대한 우세(predominant) 플로우 벡터들(X1, Y1, X2 및 Y2)은 포트들의 각각에 포함된 특징들을 통해 유체의 전달에 의해 X 또는 Y 방향들로 서셉터(104)를 이동하도록 적응된다. 예를 들어, 포트(111A)는 우세 플로우 벡터(X1)에서 유체를 전달함으로써 +X 방향으로 서셉터(104)를 이동하도록 적응되고, 포트(111C0는 우세 플로우 벡터(Y1)에서 유체를 전달함으로써 +Y방향으로 서셉터(104)를 이동하도록 적응되고, 포트(111E)는 우세 플로우 벡터(X2)에서 유체를 전달함으로써 -X 방향으로 서셉터(104)를 이동하도록 적응되고, 포트(111G)는 우세 플로우 벡터(Y2)에서 유체를 전달함으로써 -Y 방향으로 서셉터(104)를 이동하도록 적응된다.
일 실시예에서, 도 2a에 도시된 바와 같이, 포트들(111A, 111C, 111E 및 111G)에 대한 우세 플로우 방향 벡터들 각각은 기판 핸들링 어셈블리(108a)의 실질적으로 센터와 같은, 공통 포인트("C")를 통과함으로써 서셉터 및 그 위에 배치된 기판이 서셉터(104)를 회전하는 경향이 없이 X 및 Y 방향들로 배치되도록 한다.
일 실시예에서, 포트들(111B, 111D, 111F 및 111H)은 개별적으로 힘 벡터들(R2 및 R1)을 생성하는 포트들 각각에 포함된 특징들의 오리엔테이션에 기인하여 시계 방향 또는 시계 반대 방향으로 서셉터(104)를 회전하도록 적응되는 특징들을 포함한다. 이 구성에서, 포트들의 각각(111B, 111D, 111F 및 111H)은 서셉터(104)의 반경에 수직인 우세 플로우 방향을 가진다. 그러므로, 서셉터(104)가 시계 방향으로 회전하도록 하기 위해, 유체의 플로우는 포트들(111B 및 111F)에 특징들에 전달되고, 서셉터(104)가 시계 반대 방향으로 회전하도록 하기 위해, 유체의 플로우는 포트들(111D 및 111H)에서 특징들에 전달된다.
도 3b-3c는 포트들(111A-111H)로서 사용될 수 있는 포트(111)의 실시예들을 도시한다.
도 3b는 서셉터(104)가 필요에 따라 지지되고 이동될 수 있도록 서셉터(104)의 더 낮은 표면(104e)에 각(α)에서 지향되는 포트(111)의 측 단면도이다. 일 실시예에서, 포트(111)는 지지 바디(155)의 상부 표면(155A)상에 리세스(110C)에 배치되는 소모 애퍼처들(113) 중 하나 이상 및 하나 이상의 애퍼처들(122)을 포함한다. 하나 이상의 주입 애퍼처들(112) 및/또는 소모 애퍼처들(113)은 포트(111)에 의해 기판에 전달되는 유체의 커플링을 증가시키도록 돕고 그러므로 서셉터(104)의 이동의 제어를 향상시키도록 도울 수 있다.
일 실시예에서, 포트(111)는 그 안에 형성된 하나 이상의 주입 애퍼처들(112)을 가진다. 각 주입 애퍼처(112)는 압력 강하가 임계 포인트보다 더 클 때 수퍼소닉 플로우의 생성을 허용하도록 수렴부 및 발산부를 가진다. 서셉터(104)의 더 낮은 표면(104e)에 수퍼소닉 속도(velocity)들을 전달함으로써 서셉터(104)의 움직임은 포트에 의해 전달되는 수퍼소닉 플로우에 의해 생성되는 저압력 영역을 향한 가스의 플로우에 의해 야기되는 마찰에 의해 생성될 수 있다. 그러므로, 서셉터(104)의 움직임은 하나 이상의 전략적으로 위치된 포트들로부터 수퍼소닉 플로우들을 전달함으로써 제어될 수 있다.
일 실시예에서, 수퍼소닉 플로우들을 전달할 수 있는 포트들 및 서셉터(104)를 이동 및/또는 배치하기 위해 수퍼소닉 플로우들을 전달할 수 있는 포트들을 사용하는 것이 또한 바람직할 수 있다. 포트를 통해 수퍼소닉 플로우를 전달하는 이점은 지지 바디(155)에서 각진 애퍼처를 기계화할 필요 없이 방향성 플로우(즉, 저압력의 포인트를 향함)를 도입하는 것을 허용한다는 것이다. 기판 지지에서 각진 애퍼처를 형성하는 것은 세라믹 물질로 이루어지는 지지 바디들에서 달성되기 어려운 것이다.
하나 이상의 소모 개구부들(113)은 주입 개구부들(112)에 의해 주입되는 주입 플로우(Bi)의 적어도 일부분을 캡처하도록 구성된다. 이 구성은 각 포트(111)에 의해 전달되는 유체의 플로우가 원한다면 자급식이 되도록 할 수 있음으로써 기판 핸들링 어셈블리(108a)상에서 하나의 포트(111)로부터 플로우가 일정 거리가 떨어져 형성된 다른 포트들(111)로부터의 플로우와 상호작용하는 경우를 회피할 수 있다. 일 경우에서, 주입 플로우(Bi)의 부분이 소모 애퍼처(113)를 통해 포트(111)를 나가고 주입 플로우(Bi)의 부분이 지지 바디(155)의 하부 표면(W1) 및 상부 표면(155A) 사이에 형성된 갭(114)으로 흐르도록(즉, 갭 플로우(BG)) 소모 애퍼처들(113)을 통해 유체의 플로우를 제한하는 것이 바람직하다.
다른 실시예에서, 제어가능한 소모 밸브(134A)의 사용에 의해 기판 프로세싱 단계(들) 동안 상이한 시간들에서 소모 애퍼처(113)를 통해 주입된 주입 플로우(Bi)가 나가는 것을 선택적으로 금지하는 것이 바람직하다. 제어 가능한 소모 밸브(134A)는 소모 애퍼처(113)에서 압력을 감소시키기고 플로우를 증가시킬 수 있는 소모 펌프 또는 유사한 타입 소모 시스템에 접속될 수 있다. 소모 애퍼처(113)를 폐쇄하는 것은 주입된 유체가 지지 바디(155)의 하부 표면(104e) 및 상부 표면(155A) 사이에 형성된 갭(114) 내에서 흐르도록(즉, 갭 플로우 방향(BG)) 할 수 있고, 그러므로 서셉터(104)의 지지를 향상시킬 수 있다.
도 3c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 포트(111)의 측 단면도이다. 포트(111)는 서셉터(104)의 하부 표면(104e)에 실질적으로 직각인 각으로 지향되는 주입 애퍼처(112) 및 하부 표면(104e)에 비하여 각(β)으로 지향되는 소모 애퍼처(113)를 가진다. 이 구성에서, 주입 플로우(Bi)에 의해 생성되는 힘(F1)은 소모 애퍼처(113)의 각 오리엔테이션이 서셉터(104)에 적용되는 플로우 방향(BO1)에서 배출 플로우로부터 발생되는 힘(F2)의 컴포넌트인 힘(FX)를 제공하도록 구성되는 반면, 서셉터(104)를 주로 지지하도록 사용된다. 힘(FX)은 원하는 방향(M)에서 서셉터(104)를 이동 또는 배치하도록 사용된다.
그러므로, 지지 바디(155) 주위의 다양한 원하는 방향들에서 분배되고 그리고/또는 원하는 각들(예를 들어, 각(β))을 가지는 다수의 선택적으로 제어가능한 소모 애퍼처들을 제공함으로써 서셉터(104)의 이동은 쉽게 제어될 수 있다. 이 구성에서, 이동은 주입 플로우(Bi)의 플로우 속성들로부터 다소 디커플링될 수 있다. 또한, 이 구성에서 주입 플로우(Bi)는 서셉터(104)의 하부 표면(104e)에 파티클들 또는 데미지의 생성을 최소화하기 위해 지지 바디(155)를 접촉하는 서셉터(104)의 하부 표면(104e)의 위험을 감소시킨다.
당업자는 포트가 서셉터(104)의 중력의 센터를 통해 통과하지 않는 우세 플로우 방향을 가지는 경우, 회전 컴포넌트 및 이동(translational) 컴포넌트는 둘 다 서셉터(104)에 주어질 수 있음을 인식할 것이다. 그러므로, 순수 회전 움직임을 획득하기 위해, 서셉터(104)의 중력의 센터로부터 거리에서 힘의 애플리케이션에 의해 생성되는 토크를 남겨두는 반면 포트들에 의한 X 방향 및 Y 방향에서 힘들의 합이 0과 같을 필요가 있다. 예를 들어, 도 2a를 참고하면, 포트들(111D 및 111H) 각각이 서셉터(104)의 센터로부터 거리 "d"로 반대 방향들에서 힘 벡터(R1)를 전달하는 경우, 서셉터(104)에 적용되는 시계 반대 방향 토크의 크기는 약 2(R1 x d)와 같을 수 있다. 또한, 서셉터(104)의 센터가 포트들에 비하여 일반적으로 움직일 수 있기 때문에, 활성 이동 및 회전 정정들이 컨트롤러(109)와 같은, 컨트롤러에 의해 이루어질 필요가 필요할 것이고, 서셉터(104)가 원한다면 프로세싱 챔버에서 원하는 오리엔테이션 및/또는 포지션을 유지하는 것을 보장한다.
일 실시예에서, 도 2a에 도시된 바와 같이, 우세 플로우 방향이 서셉터(104)가 지지 바디(155) 상에 있는 동안 서셉터(104)에 대응하는 원형 영역(104f)의 에지를 향하도록 포트들(111A-111H)의 각각이 지향된다. 일 실시예에서, 서셉터 배치 시스템(106)은 서셉터(104)가 원형 영역(104f) 위에 배치됨을 보장하도록 구성된다.
원형 영역(104f)의 에지를 향해 우세 플로우 방향을 지향할 시, 일반적으로 지지 바디(155) 위에 일반적으로 센터화될 때, 우세 플로우 방향의 방사(radial) 컴포넌트는 0과 같거나(즉, 반지름에 수직) 또는 서셉터(104)의 센터로부터 멀어질 수 있다. 원형 영역(104f)의 에지를 향해 또는 원형 영역(104f)의 센터로부터 멀어지게 우세 플로우 방향을 지향함으로써, 각 포트에 의해 전달되는 오버랩핑 플로우들에 의해 야기되는 인접 포트들 사이의 상호작용을 감소시키는 것을 도움이 발견되었다. 일 실시예에서, 포트들 사이의 상호작용을 감소시키기 위해 인접 포트들의 포지션을 스태거링(stager)하는 것이 바람직하다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 기판 핸들링 어셈블리(108a)는 또한 지지 바디(155)에 형성된 복수의 컷-아웃들(115)을 포함한다. 복수의 컷-아웃들(115)은 지지 바디(155) 위에 배치되는 서셉터(104)의 포지션을 능동적으로 센싱하기 위해 선세들(156, 157)과 같은 센싱 컴포넌트들과 함께 사용된다. 포트들(111A-111G)로부터의 플로우들은 프로세싱 동안 서셉터(104)를 능동적으로 지지, 배치 및/또는 회전하도록 조정될 수 있다.
일 실시예에서, 포트들(111A-111G)의 각각으로부터의 플로우 특성들(예를 들어, 압력, 속도)은 도 1a의 유체 전달 시스템(150) 및 컨트롤러(109)와 같은, 유체 전달 시스템 및 컨트롤러에서 발견되는 컴포넌트들의 사용에 의해 별개로 제어된다.
기판을 따른 서셉터(104)가 약 0.2mm 미만의 배치 정확도로 1000rpm 이상의 속도로 손쉽게 회전될 수 있음이 발견되었다. 일 실시예에서, 서섭터는 약 1rpm 내지 약 3000rpm의 속도로 회전된다. 회전 속도는 프로세싱 챔버에서 서셉터(104)상의 기판상에서 수행되는 프로세싱 단계들의 하나 이상 동안 존재할 수 있거나 또는 조정될 수 있다.
지지/회전 유체 플로우가 프로세싱 가스로 인해 방해되고 믹싱되는 것을 방지하기 위해, 지지/회전 유체 플로우를 느린 흐름, 그러므로 낮은 회전 레이트를 가지도록 하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 저 압력 CVD와 같이, 기판이 낮은 압력 환경에서 프로세싱될 때, 프로세싱 가스들의 플로우 레이트는 일반적으로 느리다. 한편, 프로세싱 가스 플로우가 지지 플로우와 믹싱되는 것에 덜 민감한 프로세싱들 동안 향상된 프로세스 균등성을 위해 더 높은 회전 레이트를 가지는 것이 바람직할 수 있다. 일 실시예에서, 저 압력 프로세스들 동안, 회전 레이트는 프로세싱 챔버의 진공 시스템이 프로세스 방법에 의해 요구되는 저 압력을 유지할 수 있도록 저 레벨로 지지 플로우를 유지하는 것의 결과로서 낮을 수 있다. 일 실시예에서, 서셉터는 에피택시얼 증착과 같은 CVD 프로세스 동안 약 5 rpm 내지 약 10 rpm에서 회전될 수 있다. 일 실시예에서, 서셉터는 초고온 프로세싱 동안 약 240 rpm으로 회전될 수 있다.
도 2b는 본 발명의 다른 실시예에 따라 기판 핸들링 어셈블리(108b)를 도식적으로 도시한다. 기판 핸들링 어셈블리(108b)는 도 1a의 프로세싱 챔버(100)에서 사용될 수 있다. 기판 핸들링 어셈블리(108b)는 유체 플로우에 대한 복수의 포트들(111j)이 형성되는 지지 바디(155) 및 그 위에 기판을 지지하도록 구성되는 서셉터(104)를 포함한다. 일 실시예에서, 지지 바디(155)는 프로세싱 챔버(100)의 챔버 하부(103)와 같은, 챔버 바디의 부분일 수 있다. 다른 실시예에서, 지지 바디(155)는 프로세시 챔버 내에 배치되는 별개의 구조일 수 있다. 지지 바디(155)는 서셉터(104)를 지지하도록 구성되는 실질적으로 평면 상부 표면(155A)을 가진다. 일 실시예에서, 서셉터(104)는 상부 표면(155A)의 원형 영역(104f) 내에 배치될 수 있다.
복수의 포트들(111j)의 각각은 유체 전달 시스템(150)으로부터 전달되는 유체를 채널링하고 서셉터(104) 및 그 위에 배치되는 기판(명확히 도시되지 않음)에 움직임을 주기 위해 사용되는 주입 애퍼처들(112)을 가진다. 일반적으로, 각 포트(111j)는 원하는 오리엔테이션일 수 있다. 일 실시예에서, 도 2b에서 도시되는 바와 같이, 단일 애퍼처(112)는 비스듬한 애퍼처의 오리엔테이션에 의해 설정되는 오리엔테이션에서 서셉터(104)의 하부 표면(104e)에 유체를 제공하도록 적응된다.
애퍼처들(112)은 약 0.001 인치(0.025mm) 내지 약 0.063 인치(1.6mm)의 지름을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 애퍼처들(112)은 약 0.001 인치 내지 약 0.032 인치의 지름을 가진다. 애퍼처들은 약 10°내지 약 80°, 바람직하게 약 30° 내지 60°의 각으로 지지 바디(155)의 상부 표면(155A)에 관하여 비스듬히 될 수 있다.
일 실시예에서, 고립 특징(158)은 포트들에 의해 전달되는 유체가 프로세싱 챔버의 프로세싱 영역으로 자신의 길을 만드는 것을 방지하기 위해 사용된다. 일 실시예에서, 고립 특징(158)은 지지 바디(155)에 형성되고 진공 펌프(151)에 접속되는 트렌치 구조이다. 애퍼처들(112)이 프로세싱 영역으로 자신의 길을 만들지 않는 유체의 기회를 감소시키기 위해 원형 영역(104f)의 반경의 중간 근처에 포트들(111j)을 배치하는 것이 일반적으로, 바람직하다. 일 실시예에서, 300mm 반도체 기판이 프로세싱되는 경우, 포트들(111j)은 서셉터(104)를 지지하도록 구성되는 원형 영역(104f)의 센터로부터 약 25 mm 내지 약 100mm에 배치된다.
도 3a 및 3d는 포트들(111j)로서 사용될 수 있는 포트(111)의 실시예들을 도식적으로 도시한다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 포트(111)는 서셉터(104)의 하부 표면(104e)에 실질적으로 수직 오리엔테이션으로 지향되는 주입 애퍼처(112)를 포함한다. 이 구성에서, 주입 애퍼처(112)를 통해 통과하는 주입 플로우(Bi)는 방향들(BO1 , BO2)과 같은 다양한 방향들에서 유체를 흐르게 하는 서셉터(104)의 하부 표면(104e)을 때린다. 주입 애퍼처(112)를 통해 유체 전달 시스템(150)으로부터 전달되는 주입 플로우(Bi)의 플로우 및/또는 압력은 갭(114)이 서셉터(104) 및 지지 바디(155) 사이에 형성되기에 충분히 높다. 일 실시예에서, 밸브(132A)는 유체 전달 시스템(150) 및 주입 애퍼처(112) 사이에 접속될 수 있다. 하부 표면(104e)에 대하여 주입 애퍼처(112)의 수직 오리엔테이션에 기인하여, 주입 플로우(Bi)는 서셉터(104)를 지지하고 오직 수직 방향(즉, Z 방향)으로 서셉터(104)를 이동할 것이다.
도 3d는 서셉터(104)가 필요에 따라 지지되고 이동될 수 있도록 서셉터(104)의 하부 표면(104e)에 대하여 각(α)으로 지향되는 포트(111)의 측 단면도이다. 이 구성에서 추가의 매칭 단계들이 상부 표면(155A)을 형성하기 위해 요구되지 않기 때문에, 지지 바디(155)의 비용 및 복잡성을 감소시킨다. 상기 논의된 바와 같이, 주입 유체 플로우는 서셉터(104)가 우세 플로우 벡터의 생성에 의해 요구되는 봐아 같이 지원 및 이동될 수 있도록 서셉터(104)의 하부 표면(104e)에 대하여 각(α)로 지향된다.
도 3a-3d의 포트들(111)의 실시예들은 원하는 제어를 달성하기 위해 조합하여 사용될 수 있다.
도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따라 서셉터(104A)를 도식적으로 도시한다. 서셉터(104A)는 실질적으로 원형 디스크 형상 바디(104g)를 가진다. 수용 표면(104a)은 그 위에 기판을 수용 및 지지하도록 구성된다. 수용 표면(104a)은 일반적으로 그 위에 지지되는 기판보다 조금 더 크다. 원(104d)은 수용 표면(104a)상에 기판을 수용하도록 구성되는 영역을 도시한다. 원형 디스크 형상 바디(104g)는 프로세싱 화학적 성질과 화학적으로 호환 또는 불활성괴고 바람직한 온도 도전성들을 가지는 물질들로 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 원형 디스크 형상 바디(104g)는 실리콘 카바이드, 그라파이트, 석영, 사파이어, 실리콘 코팅된 석영, 실리콘 카바이드 코팅된 석영, 실리콘 코팅된 그라파이트, 실리콘 카바이드 코팅된 그라파이트 또는 다른 적합 물질로 형성될 수 있다.
셋 이상의 개구들(104b)은 원형 디스크 형상 바디(104g)를 통해 형성될 수 있다. 개구들(104b)은 기판 지지 핀들(107)과 같은, 기판 지지 핀들이 서셉터(104A) 및 기판 지지 핀들 사이에서 기판을 이송하는 동안 연장하도록 구성된다. 프로세싱 동안 서셉터(104A)의 회전을 혀용하기 위해, 기판 지지 핀들은 기판이 서셉터(104A)에 의해 픽업된 후, 개구들(104b)로부터 리트리빙(retrieve)한다. 프로세싱 후 기판 지지 핀들로 기판을 복원하기 위해, 정렬은 개구들(104b)과 기판 지지 핀들을 정렬하기 위해 요구된다.
일 실시예에서, 하나 이상의 마커들(104c)은 회전 동안 서셉터(104A0의 오리엔테이션의 트래킹을 허용하도록 하기 위해 원형 디스크 형상 바디(104g)상에 형성될 수 있다. 마커(104c)는 프로세싱 챔버(100)의 센서(156)와 같은, 센서에 의해 검출될 수 있다. 일 실시예에서, 마커(104c)는 원형 디스크 형상 바디(104g)의 에치 근처에 형성되는 노치일 수 있다. 다른 실시예에서, 마커(104c)는 광학 센서들에 의해 검출가능한 광학 방사체 또는 반사장치일 수 있다. 마커(104c)는 또한 회전 속도, 높이, 레벨링 등과 같은 서셉터(104A)의 다른 특성들을 검출하도록 사용될 수 있다.
도 2d는 본 발명의 다른 실시예에 따른 서셉터(104B)를 도식적으로 도시한다. 도 2d에 도시된 서셉터(104B)은 개구들(104a)이 지지 핀들과의 정렬에서 증가된 내성을 허용하도록 연장되는 것을 제외하고 도 2c에 도시된 실시예에 유사하다.
도 2e는 본 발명에 따라 서셉터(104C)를 도식적으로 도시한다. 서셉터(104C)는 실질적으로 원형 디스크 형상 바디(104g)를 가진다. 수용 표면(104a)는 그 위헤 기판을 수용 및 지지하도록 구성된다. 수용 표면(104a)은 그 위에 기판보다 일반적으로 조금 더 크다. 원(104d)은 수용 표면(104a)상에 기판을 수용하도록 구성되는 영역을 도시한다. 원형 디스크 형상 바디(104g)는 프로세싱 화학적 성질과 화학적으로 호환가능하거나 또는 불활성이고 바람직한 온도 도전성들을 가지는 물질들로부터 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 원형 디스크 형상 바디(104g)는 실리콘 카바이드, 그라파이트, 석영, 사파이어, 실리콘 코팅되 석영, 실리콘 카바이드 코팅된 석영, 실리콘 코팅된 그라파이트, 실리콘 카바이드 코팅된 그라파이트 또는 다른 적합한 물질로부터 형성될 수 있다.
셋 이상의 리세스들(104b)은 수용 표면(104a)상에 형성될 수 있다. 각 리세스(104n)는 기판 지지 핀을 포함 및 지지하도록 구성된다. 각 리세스(104n)는 프로세싱 동안 기판 지지 핀을 지지하도록 구성되는 하부 표면(104j)을 가진다. 개구(104i)는 원형 디스크 형상 바디(104g)를 통해 하부 표면(104j)에 형상된다. 개구(104i)는 기판 지지 핀이 서셉터(104C)에 상대적으로 이동하도록 허용한다.
일 실시예에서, 서셉터(104C)는 프로세싱 챔버 내에서 서셉터(104C)의 정렬을 허용하도록 구성되는 마크(104c)를 가진다. 예를 들어, 센서는 회전 동안 마커(104c)를 트래킹하도록 사용될 수 있고, 컨트롤러는 기판 핸들러가 서셉터(104C)로부터 연장되는 기판 지지 핀들과 충돌하지 않도록 오리엔테이션에서 서셉터(104C)를 배치할 수 있다.
도 2f는 기판 표환 포지션에서 도 2e의 서셉터(104C)를 도식적으로 도시한다. 도 2g는 프로세싱 포지션에서 도 2e의 서셉터(104C)를 도식적으로 도시한다. 셋 이상의 기판 지지 핀들(107a)은 셋 이상의 리세스들(104n)에서 배치된다. 각 기판 지지 핀(107a)은 서셉터(104C)가 올려질 때 기판 지지 핀(107a)이 리세스(104n)의 하부 표면(104j)상에 놓여지도록 하는 헤드(107b)를 가진다. 도 2g에 도시된 바와 같이, 셋 이상의 기판 지지 핀들(107a)은 서셉터(104C)가 하나 이상의 포트들(108)에 의해 올려지고 그리고/또는 회전되는 동안 서셉터(104C)에 유지한다. 이 구성은 여러 이점들을 가진다. 먼저, 서셉터(104C) 및 기판 지지 핀들(107a) 사이에서 섬세한 정렬은 기판 지지 핀들(107a)이 항상 리세스들(104n)에 유지할 때 회피된다. 둘 째로, 기판 지지 핀(107a)의 헤드(107b)는 프로세싱 동안 리세스(104n)를 "플러그(plug)"하여 기판 지지 표면(104a)의 온도 균등성을 향상시킨다.
도 2g에 도시된 바와 같이, 기판 지지 핀들(107a)은 프로세싱 동안 리세스들(107h)에서 강하하고 서셉터(104C)에서 유지한다. 기판 지지 핀들(107a)은 기판 지지 핀들(107a)이 서셉터(104C)의 기판 지지 표면(104a) 위에 올려지도록 서셉터(104C)에 대하여 이동하여 서셉터(104C)로부터 기판을 리프팅한다. 로봇과 같은, 기판 핸들러는 기판 지지 핀들(107a)로부터 기판(105)을 픽업하기 위해 기판(105) 및 서셉터(104C) 사이에 도달할 수 있다. 유사하게, 로봇은 기판 지지 핀들(107a) 위에 새로운 기판을 강하할 수 있다. 기판 지지 핀들(107a) 및 서셉터(104C)의 상대적 움직임은 서셉터(104C) 및 기판 지지 핀들(107a)의 움직임들의 조합 또는 기판 지지 핀들(107a)을 높이거나 또는 낮추기 위한 별개의 메커니즘을 사용하여 챔버에서 수직으로 서셉터(104C)를 이용함으로써 달성될 수 있다.
도 4a-4c는 본 발명의 다른 실시예에 따라 프로세싱 챔버(200)를 도식적으로 도시한다. 프로세싱 챔버(200)는 프로세싱 볼륨(253)에 이동가능하게 배치된 서셉터 지지(260)를 포함한다. 일 실시예에서, 서셉터(260)는 프로세싱 볼륨(253)에 수직으로 이동할 수 있어 서셉터(204)에 이동성의 여분의 범위 및 부가적인 프로세스 유연성을 제공할 수 있다.
프로세싱 챔버(200)는 챔버 리드(201), 챔버 벽(202) 및 챔버 하부(203)를 포함한다. 챔버 리드(201), 챔버 벽들(202) 및 챔버 하부(203)는 프로세싱 볼륨(253)을 정의한다. 일 실시예에서, 슬릿 밸브(254)는 챔버 벽들(202)을 통해 형성된다. 슬릿 밸브(254)는 프로세싱 볼륨(253)에 그리고 프로세싱 볼륨(253)으로부터 기판들을 이송하도록 구성된다. 일 실시예에서, 프로세싱 챔버는 프로세싱 볼륨(253)에 하나 이상의 프로세싱 가스들을 제공하도록 구성되는 가스 소스(252)를 더 포함한다. 프로세싱 챔버(200)는 또한 프로세싱 볼륨(253)을 펌핑하도록 구성되는 진공 시스템(251)을 더 포함한다.
서셉터 지지(260)는 프로세싱 볼륨(253)에 배치되고 서셉터(204) 및 기판(205)을 지지 및 배치하도록 구성된다. 하나 이상의 포트들(208)은 서셉터 지지(260)에 형성된다. 하나 이상의 포트들(208)은 유체 전달 시스템(250)에 접속된다. 일 실시예에서, 하나 이상의 포트들(208)은 기판(205)을 따라 서셉터를 상승하도록 구성되는 하나 이상의 지지 포트들을 포함한다. 다른 실시예에서, 하나 이상의 포트들(208)은 또한 서셉터(204)가 상승된 포지션에 있는 동안 기판(205) 및 서셉터(204)를 회전하도록 구성되는 하나 이상의 회전 포트들을 더 포함한다. 또 다른 실시예에서, 서셉터(204)의 회전은 서셉터 에지 롤러들(206)에 의해 형성될 수 있다. 하나 이상의 포트들(208)의 실시예들은 도 2a 및 2b에서 상기 더 설명된다.
일 실시예에서, 챔버 하부(203)는 방사 에너지가 서셉터(204) 및 기판(205)을 통과 및 가열하도록 구성되는 석영 윈도우를 포함한다. 서셉터 지지(260)는 석영 윈도우를 노출하기 위해 링의 형상을 가질 수 있다.
일 실시예에서, 프로세싱 챔버(200)는 서셉터 지지(260)를 수직으로 이동하도록 구성되는 리프팅 메커니즘(261)을 더 포함한다.
일 실시예에서, 프로세싱 챔버(200)는 서셉터 에지 롤러들(206)을 포함한다. 일 실시예에서, 서셉터 에지 롤러들(206)은 특히 서셉터(204)가 하나 이상의 포트들(208)에 의해 리프팅되고 회전될 때 영역 내에서 서셉터(204)를 제한하도록 구성된다. 다른 실시예에서, 서셉터 에지 롤러들(206)은 서셉터(204)가 하나 이상의 포트들(208)에 의해 리프팅되는 동안 서셉터의 센터 축에 관하여 서셉터(204)를 회전하도록 구성된다. 일 실시예에서, 서셉터 배치 시스템(206)은 챔버 하부(203)으로 연장될 수 있다. 다른 실시예에서, 서셉터 에지 롤러들(206)은 서셉터 지지(260)로부터 연장될 수 있다.
프로세싱 챔버(200)는 기판(205)을 수용 및 지지하도록 구성되는 셋 이상의 기판 지지 핀들(207)을 더 포함한다. 일 실시예에서, 셋 이상의 기판 지지 핀들(207)은 기판을 지지하지 않을 때 접어질 수 있다.
일 실시예에서, 프로세싱 챔버(200)는 서셉터(204)의 포지션들 및 오리엔테이션들을 검출하도록 구성되는 센서 어셈블리(256)를 더 포함한다. 센서 어셈블리(256)는 컨트롤러(209)에 접속될 수 있다. 컨트롤러(209)는 유체 전달 시스템(250)에 더 접속된다. 컨트롤러(209)는 센서 어셈블리(256)로부터 정보를 수신하고 서셉터(204)의 포지션 및 움직임을 획득한다. 컨트롤러(209)는 유체 전달 시스템(250)에 제어 신호들을 송신할 수 있고, 그러므로, 따라서, 서셉터(204)의 포지션 및 움직임을 조정하기 위해 하나 이상의 포트들(208)을 제어한다.
도 4a는 기판 이송 포지션에서 프로세싱 챔버(200)를 도시한다. 서셉터(204)는 서셉터 지지(260) 상에 놓여진다. 셋 이상의 기판 지지 핀들(207)은 기판(205)에 대하여 지지 표면을 형성하는 서셉터(204)를 통해 연장한다. 셋 이상의 기판 지지 핀들(107)은 슬릿 밸브(254)를 통해 기판(205)을 전달하는 기판 핸들러(도시 안됨)로부터 기판(205)을 수용하거나 또는 기판 핸들러에 기판(205)을 이송하기 위해 포지션에 있다.
도 4b는 하부 기판 프로세싱 포지션에서 프로세싱 챔버(200)를 도시한다. 서셉터 지지(260)는 하부 포지션에 있다. 일 실시예에서, 포트들(208) 중 하나는 휴식 포지션으로부터 서셉터(204)를 리프팅하기 위해 유체의 플로우를 제공하고, 리프팅된 서셉터(204)는 셋 이상의 기판 지지 핀들(207)로부터 기판(205)을 픽업한다.
도 4c는 상부 기판 프로세싱 포지션에서 프로세싱 챔버(200)를 도시한다. 서셉터 지지(260)는 리프팅 메커니즘(261)에 의해 리프팅된다. 프로세싱 챔버(200)는 도 2b에 도시된 하부 포지션 및 도 4c에 도시된 상부 포지션 사이 어딘가에의 포지션에서 기판(205)을 프로세싱할 수 있음으로써 프로세싱에서 유연성을 제공할 수 있다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 서셉터 지지(300)를 도식적으로 도시한다. 서셉터 지지(300)는 복수의 공기 베어링 에지 롤러들(304)이 연장될 수 있는 바디(301)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 롤러들(304)은 유체 소스(309)에 접속될 수 있다. 일 실시예에서, 바디(301)는 환형 링이고, 서셉터 및 그 위에 배치된 기판을 상승시키기 위해 내부를 통해 가스를 흐르게 하기 위해 복수의 애퍼처들(303)을 포함할 수 있다. 복수의 애퍼처들(303)은 유체 소스(310)에 접속될 수 있다. 서셉터 및 바디(301) 사이에 진공을 제공하기 위한 애퍼처들(302)이 또한 존재할 수 있다. 복수의 애퍼처들(302)은 진공 펌프(308)에 접속될 수 있다.
일 실시예에서, 복수의 애퍼처들(302, 303)은 세 개의 애퍼처 원들이 바디(301)에 있도록 동심원 원형 방식으로 배열될 수 있다. 일 실시예에서, 애퍼처들(305)의 외부 원은 진공을 제공하도록 적응될 수 있고, 애퍼처들(306)의 중간 원은 가스를 제공하도록 적응될 수 있고, 애퍼처들(307)의 내부 원은 진공을 제공할 수 있다. 임의의 수의 이러한 애퍼처 원들 및 진공 및 가스 적응 애퍼처들의 구성들이 고려된다. 애퍼처들(302, 303)은 약 1/2000 인치 내지 약 1/16 인치, 바람직하게 약 1/1000 인치 내지 약 1/32 인치의 지름을 가질 수 있다.
바디(301)는 예를 들어, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 메탈 합금들, 세라믹 또는 높은 온도 중합체와 같은, 서셉터의 잠재적 스크래칭, 화학적 또는 물리적 오염 및/또는 저지레(marring)을 감소시키는 적합한 물질로부터 제조될 수 있다.
도 5c는 에지 롤러들(306)의 실시예를 도시한다. 에지 롤러(306)는 서셉터(204) 및 기판(205)을 배치 및 회전하도록 적응된다. 에지 롤러들(306)은 그루브들(317)에서 바디(301)상에 놓일 수 있고, 예를 들어, 고온 중합체, 실리콘 카바이드, 그라파이트 또는 알루미늄과 같은, 서셉터 및 기판 표면들의 잠재적 스크래칭, 화학적 또는 물리적 오염 및/또는 저지레를 감소시키는 물질로부터 제조될 수 있다.
부유 슬리브(331)는 각 에지 롤러(306)를 둘레를 에워싼다(circumscribe). 부유 슬리브(331)는 서셉터(204)를 접촉하고 서셉터(204)를 회전하도록 구성된다. 부유 슬리브(331)는 약 5 mm 내지 약 150 mm 의 외부 지름을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 부유 슬리브(331)는 약 20 mm 내지 약 50 mm의 외부 지름을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 부유 슬리브(331)는 사파이어 또는 석영과 같은 낮은 질량 밀도 물질들로부터 이루어질 수 있다. 가스 플로우 채널들(334)은 균일하게 떨어져 배치되고 부유 슬리브(331)가 자유롭게 최소 마찰로 회전할 수 있도록 부유 슬리브(331)를 리프팅하기 위해 가스를 흐르도록 적응될 수 있다.
도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 서셉터 지지(400)를 도식적으로 도시한다. 서셉터 지지(400)는 복수의 에지 롤러들(406)이 배치되는 바디(401)를 포함한다. 일 실시예에서, 복수의 에지 롤러들(406)은 유체 소스(416)에 접속된다. 일 실시예에서, 바디(401)는 링 형상이고, 상부 표면(401a)상에 형성된 하나 이상의 환형 그루브들을 가진다.
일 실시예에서, 바디(401)는 진공화를 위해 서셉터 및 환형 그루브들(423 및 427)을 상승시키도록 가스를 흐르게 하기 위한 환형 그루브(425)를 가진다. 일 실시예에서, 그루브들(423, 425, 427)은 동심원 원형 방식으로 배열될 수 있다. 일 실시예에서, 외부 환형 그루브(423)는 진공 펌프(413)에 접속되고 진공화된 영역을 제공하기 위해 적응될 수 있고, 중간 환형 그루브(425)는 유체 소스(415)에 접속되고 유체 플로우를 제공하도록 적응될 수 있고, 내부 환형 그루브(427)는 진공 펌프(417)에 접속될 수 있고, 진공화된 영역을 제공하도록 적응될 수 있다. 임의의 수의 그루브들 및 진공 및 가스 적응 그루브들의 구성들이 고려된다.
환형 그루브들(423, 425, 427)은 서셉터를 상승시키도록 구성되고, 복수의 에지 롤러들(406)은 서셉터가 상승된 동안 서셉터를 회전하도록 구성된다. 일 실시예에서, 에지 롤러들(406)은 공기 플로우에 의해 구동될 수 있고, 도 5c의 에지 롤러(306)에 유사한 구조를 가질 수 있다.
도 4a를 다시 참고하면, 프로세싱 챔버(200)는 상이한 가스 분배 어셈블리들 및/또는 가열 소스들을 배열함으로써 다양한 프로세싱 챔버들을 위해 적응될 수 있다. 프로세싱 챔버(200)는 화학적 기포 증착 챔버, 초고온 프로세싱 챔버, 에피택시얼 프로세싱 챔버들, 및 프로세싱 가스의 균등성 및/또는 가열의 균등성이 요구되는 임의의 다른 챔버들과 같은, 챔버들에서 사용될 수 있다.
도 6a-6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 에피택시얼 프로세싱 챔버(500)를 도식적으로 도시한다. 에피택시얼 프로세싱 챔버는 일반적으로 에피택시 성장에 의해 기판 위에 박막을 형성하도록 사용된다. 일반적으로 에피택시얼 프로세싱 동안 고온으로 기판을 가열하는 것이 필요하다. 디바이스들의 임계 차원이 더 작아짐에 따라 에피택시얼 프로세싱 동안 전체 기판을 균등하게 가열하는 것이 갈수록 더 중요하다. 에피택시얼 프로세싱 챔버(500)는 프로세싱 동안 기판의 균등 가열을 용이하게 하도록 구성되는 서셉터 지지(560)를 포함한다.
에피택시얼 프로세싱 챔버(500)는 챔버 리드(501), 챔버 벽들(502) 및 챔버 하부(503)를 포함한다. 챔버 리드(501), 챔버 벽들(502) 및 챔버 하부(503)는 프로세싱 볼륨(553)을 정의한다. 일 실시예에서, 슬릿 밸브(554)는 챔버 벽들(502)을 통해 형성된다. 슬릿 밸브(554)는 프로세싱 볼륨(553)에 그리고 프로세싱 볼륨(553)으로부터 기판들을 전달하도록 구성된다.
에피택시얼 프로세싱 챔버(500)는 프로세싱 볼륨(553) 내부의 측벽들(502)을 따라 배치된 상부 라이너(521) 및 하부 라이너(522)를 더 포함한다. 하나 이상의 프로세싱 가스들을 제공하도록 구성된 가스 소스(552)는 상부 라이너(521) 및 하부 라이너(523) 사이에 배치된 주입 배플(523)을 통해 프로세싱 볼륨(553)에 유동적으로 접속된다. 에피택시얼 프로세싱 챔버(500)는 프로세싱 볼륨(553)을 펌핑하도록 구성되는 진공 시스템(551)을 더 포함한다. 일 실시예에서, 주입 배플(523)은 슬릿 밸브(554)에 의해 야기되는 비 대칭에 기인한 비-균등성을 감소시키기 위해 슬릿 밸브(554)와 상이한 높이에서 주입 프로세싱 가스에 배치된다.
일 실시예에서, 챔버 리드(501)는 석영 윈도우(524)를 포함한다. 방사 에너지 소스(525)는 챔버 리드(501) 위에 배치된다. 석영 윈도우(524)는 방사 에너지 소스(525)로부터의 방사 에너지가 프로세싱 볼륨(553)에 진입하는 것을 허용한다. 방사 에너지 소스(525)로부터의 방사 에너지는 프로세싱되는 기판(505)을 가열하기 위해 그리고/또는 프로세싱 볼륨(553)에서 프로세싱 화학적 성질들을 바꾸기 위해 사용될 수 있다. 방사 에너지 소스(525)는 적외선 램프 어셈블리들, UV 램프 어셈블리들, 레이저 소스 또는 임의의 적합한 소스일 수 있다.
일 실시예에서, 챔버 하부(503)는 석영 윈도우(526)를 포함한다. 방사 에너지 소스(527)는 챔버 하부(503) 아래에 배치되고 석영 윈도우(526)를 통해 프로세싱 볼륨(553)에 방사 에너지를 안내하도록 구성된다. 방사 에너지 소스(527)는 적외선 램프 어셈블리들, UV 램프 어셈블리들, 레이저 소스 또는 임의의 적합한 에너지 소스일 수 있다.
에피택시얼 프로세싱 챔버(500)는 프로세싱 볼륨(553)에 배치된 서셉터(504)를 더 포함한다. 서셉터(504)는 그 위에 기판(505)을 수용하도록 구성되는 기판 수용 표면(504a)을 가진다.
서셉터 지지(560)는 프로세싱 볼륨(553)에 배치되고 서셉터(504) 및 기판(505)을 지지하고 배치하도록 구성된다. 하나 이상의 포트들(508)은 서셉터 지지(506)에 형성된다. 하나 이상의 포트들(508)은 유체 전달 시스템(550)에 접속된다. 일 실시예에서, 하나 이상의 포트들(508)은 기판(505)을 따라 서셉터(504)를 상승시키도록 구성되는 하나 이상의 지지 포트들을 포함한다. 다른 실시예에서, 하나 이상의 포트들(508)은 또한 서셉터(504)가 상승된 포지션에 있는 동안 서셉터(504) 및 기판(505)을 회전하도록 구성되는 하나 이상의 회전 포트들을 더 포함한다. 또 다른 실시예에서, 서셉터(504)의 회전은 서셉터 에지 롤러들(506)에 의해 수행될 수 있다. 서셉터 지지(560)는 석영 윈도우(526)를 노출하기 위해 링의 형상을 가질 수 있고 서셉터(504)가 방사 에너지 소스(527)에 의해 가열되도록 허용할 수 있다. 일 실시예에서, 에피택시얼 프로세싱 챔버(500)는 서셉터 지지(560)를 수직으로 이동하도록 구성되는 리프팅 메커니즘(561)을 더 포함한다. 서셉터 지지(560)는 도 5a 및 5b에 도시된 서셉터 지지들(300, 400)에 유사할 수 있다.
일 실시예에서, 에피택시얼 프로세싱 챔버(500)는 서셉터 에지 롤러들(506)을 포함한다. 일 실시예에서, 서셉터 에지 롤러들(506)은 특히, 서셉터가 하나 이상의 포트들(508)에 의해 리프팅되고 회전될 때 영역 내에서 서셉터(504)를 제한하도록 구성된다. 다른 실시예에서, 서셉터 에지 롤러들(506)은 서셉터(504)가 하나 이상의 포트들(508)에 의해 리프팅되는 동안 서셉터의 중앙 축 주위로 서셉터(504)를 회전하도록 구성된다. 일 실시예에서, 서셉터 배치 시스템(506)은 챔버 하부(503)로 연장될 수 있다. 다른 실시예에서, 서셉터 에지 롤러들(506)은 서셉터 지지(560)로부터 연장될 수 있다. 서셉터 에지 롤러들(506)은 도 5c에 도시된 에지 롤러들(306)에 유사할 수 있다.
에피택시얼 프로세싱 챔버(500)는 기판(505)을 수용 및 지지하도록 구성되는 셋 이상의 기판 지지 핀들(507)을 더 포함한다. 일 실시예에서, 셋 이상의 기판 지지 핀들(507)은 기판을 지지하지 않을 때 접어질 수 있다.
일 실시예에서, 에피택시얼 프로세싱 챔버(500)는 서셉터(504)의 포지션들 및 오리엔테이션들을 검출하도록 구성되는 센서 어셈블리(556)를 더 포함한다. 센서 어셈블리(556)는 컨트롤러(509)에 접속될 수 있다. 컨트롤러(509)는 유체 전달 시스템(550)에 더 접속된다. 컨트롤러(509)는 센서 어셈블리(556)로부터 정보를 수신하고 서셉터(504)의 포지션 및 움직임을 획득한다. 컨트롤러(509)는 유체 전달 시스템(550)에 제어 신호들을 송신함으로써 따라서 서셉터(504)의 포지션 및 움직임을 조정하기 위해 하나 이상의 포트들(208)을 제어할 수 있다.
도 6a는 기판 이송 포지션에서 에피택시얼 프로세싱 챔버(500)를 도시한다. 서셉터(504)는 서셉터 지지(560) 상에 놓여 있다. 셋 이상의 기판 지지 핀들(507)은 기판(505)에 대하여 지지 표면을 형성하는 서셉터(504)를 통해 연장한다. 셋 이상의 기판 지지 핀들(507)은 슬릿 밸브(554)를 통해 기판(505)을 전달하는 기판 핸들러(도시 안됨)로부터 기판(505)을 수용하거나 또는 기판 핸들러에 기판(505)을 이송하기 위해 포지션에 있다.
도 6b는 기판 프로세싱 포지션에서 에피택시얼 프로세싱 챔버(500)를 도시한다. 서셉터 지지(560)는 올려진 포지션에 있다. 일 실시예에서, 하나 이상의 포트들(508)은 휴식 포지션으로부터 서셉터(504)를 리프팅하기 위해 유체의 플로우를 제공하고 리프팅된 서셉터(504)는 셋 이상의 기판 지지 핀들(507)로부터 기판(505)을 픽업한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 인핸스드 화학 기포 증착 챔버(1400)를 도식적으로 도시한다. 일 특정 실시예에서, 장치는 저압 CVD(LPCVD) 챔버일 수 있다. 도시된 LPCVD 챔버(1400)는 일반적으로 약 200 토르 내지 약 350 토르의 챔버 압력 및 약 600 ℃ 내지 약 800 ℃의 증착 챔버 온도를 유지할 수 있는 물질들로 구성된다. 도시의 목적을 위해, LPCVD 챔버(1400)는 약 5-6 리트들의 챔버 볼륨을 가질 수 있다. 도 7은 "기판-프로세싱" 포지션에서 챔버 바디(1445)의 내부를 도시한다. 일 실시예에서, LPCVD 챔버(1400)는 단일 기판을 프로세싱하도록 적응되고 약 200 mm 초과의 지름을 가지는 기판을 담기 위한 크기일 수 있다.
챔버 바디(1445)는 프로세스 가스 또는 가스들의 온도 분해가 폴리실리콘 필름과 같은 기판(W)상에 CVD 증착된 필름을 형성하기 위해 취해지는 반응 챔버(1490)를 정의한다. 일 실시예에서, LPCVD 챔버(1400)는 알루미늄 물질로부터 형성되는 그 내부에 형성되는 냉각 채널들을 가지는 "냉각-벽" 반응 챔버일 수 있다. 샤프트(1465)에 의해 지지되는 저항성 가열기(1480)를 포함할 수 있는 서셉터 지지(1405)가 반응 챔버(1490)에 존재한다. 서셉터 지지(1405)는 유체 플로우에 의해 서셉터(1499)를 지지하도록 구성된다. 도 7에 도시된 바와 같이, 갭(1489)은 프로세싱 동안 서셉터(1499) 및 서셉터 지지(1405) 사이에 형성된다. 서셉터(1499)는 기판(W)와 같은 기판을 수용하기에 충분한 기판 수용 표면(1499a)을 가진다.
도 7은 또한 서셉터 지지(1405)의 바디의 단면 및 샤프트(1465)의 단면을 포함하는, 가열기의 부분의 단면도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 서셉터 지지(1405)의 바디는 서셉터 지지(1405)가 이루어지는 물질과 호환가능한 제 1 가열 엘리먼트(1450) 및 제 2 가열 엘리먼트(1457)와 같은, 그 안에 형성된 두 개의 가열 엘리먼트들을 가질 수 있다. 대안적인 실시예에서, LPCVD 챔버(1400)는 가열 엘리먼트들(1450 및 1457)의 저항성 타입 대신에 램프들을 포함할 수 있다.
LPCVD 챔버(1400)는 증착 환경의 온도 및 압력의 정확한 제어를 허용한다. 차단 플레이트(1424) 및 천공형 페이스 플레이트(1425)를 통한 프로세스 가스의 통로는 서셉터(1499) 및 기판(W)를 향한 균일한 가스 분배의 이점을 제공한다. 반응 챔버(1490)에 대한 적합한 물질들은 반응 챔버(1490)에 도입될 수 있는 세정 화학적 물질들(예를 들어, 니트로젠 트리플루오라이드, NF3)과 같은, 프로세스 가스들 및 다른 화학적 물질들과 호환가능해야만 한다.
가열기(1480)의 노출된 표면들은 프로세스 가스들과 호환가능한 제공되는 다양한 물질들로 구성될 수 있다. 예를 들어, 가열기(1480)의 샤프트(1465) 및 서셉터 지지(1405)는 유사한 알루미늄 질화 물질로 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 가열기(1480)의 서셉터 지지(1405)는 확산 결합 또는 경납땜(brazing)에 의해 샤프트(1465)에 커플링될 수 있는 데, 이는 이 타입의 커플링이 반응 챔버(1490)의 환경을 견딜 수 있기 때문이다.
프로세싱 동안 프로세스 가스는 챔버 바디(1445)의 챔버 리드(1430)의 상부 표면에서 가스 분배 포트(1420)를 통해 달리 밀봉된 반응 챔버(1490)로 진입할 수 있다. 프로세스 가스는 그 다음에 서셉터(1499)를 통해 기판(W)의 표면 영역과 일치하는 영역 주위에 가스를 분배하기 위해 차단 플레이트(1424)를 통해 갈 수 있다. 그 후, 프로세스 가스는 가열기(1480) 위에 위치되고, 반응 챔버(1490) 내부의 챔버 리드(1430)에 커플링되는 천공형 페이스 플레이트(1425)를 통해 분배될 수 있다. 일 실시예에서, 페이스 플레이트(1425)와 차단 플레이트(1424)의 조합은 기판(W)의 상부 표면 근처에 프로세스 가스의 균등 분배를 생성한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 기판(W) 및 서셉터(1499)는 챔버 바디(1445)의 측부에서 엔트리 포트(1440)를 통해 가열기(1480)의 서셉터 지지(1405) 상에 반응 챔버(1490)에 위치될 수 있다. 프로세싱을 위해 기판을 담기 위해, 가열기(1480)는 서셉터 지지(1405)의 표면이 엔트리 포트(1440) 아래에 있도록 낮춰진다.
일 실시예에서, 도 7에 도시된 바와 같이, 서셉터 지지(1405)는 상기 논의된 서셉터 지지 어셈블리(108)에 발견된 컴포넌트들을 포함한다. 이 구성에서, 서셉터 지지는 그 위에 배치된 기판(W)을 따라 서셉터(1499)를 지지, 배치 및/또는 회전하도록 적응된다.
가열기(1480)는 센싱 어셈블리(1423)와 결합된, 유체 전달 시스템(1412)와 통신하고 있는 복수의 포트들(1411)을 포함하고, 컨트롤러(1470)는 프로세싱 동안 기판을 배치 및/또는 회전할 수 있다.
일 실시예에서, 기판은 기판상에서 수행되는 프로세싱 단계들 동안 복수의 포트들(1411)을 사용하여 약 100 내지 약 3000 rpm 사이의 속도록 회전된다. 서셉터(1499)로 기판(W)을 차폐하고 기판을 회전함으로써 균등 가열 분배가 획득될 수 있다.
또한, 서셉터 지지(1405) 컴포넌트들 및 다른 관련된 컴포넌트들이 회전될 필요가 없기 때문에, 하드웨어 복잡성 및 챔버 신뢰성이 매우 증가된다. 서셉터 지지(1405) 또는 다른 관련 컴포넌트들이 회전되도록 요구하는 구성을 통한 복잡성 및 신뢰성 향상은 프로세스가 서셉터 지지(1405)가 또한 수직으로 움직일 필요가 있는 고온(예를 들어, >500 ℃) 진공 환경에서 수행되는 구성들에 대하여 특히 사실이다.
일 실시예에서, 챔버 리드(1430) 내에 배치되는, 센싱 어셈블리(1423)는 서셉터(1499) 및/또는 기판(W)의 포지션을 모니터링하도록 배치되고 구성된다. 일 실시예에서, 센싱 어셈블리(1423)는 시스템 컨트롤러(1470)가 포트들(1411)을 통해 전달되는 유체의 사용에 의해 기판의 포지션 및 이동을 제어할 수 있도록 서셉터 지지(1405)를 통해 서셉터(1499)의 에지를 보도록 배치되는 센서(1422)를 포함한다. 일 실시예에서, 하나 이상의 윈도우들(1493)은 하나 이상의 센서들(예를 들어, 역반사 타입 센서)이 기판의 움직임을 보고 모니터링하도록 하기 위해 광학 경로를 제공하도록, 차단 플레이트(1424) 및 천공형 페이스 플레이트(1425)와 같은, 챔버 리드(1430)의 컴포넌트들에 밀봉가능하게 장착된다.
일 실시예에서, 기판(W)은 예를 들어, 서셉터(1499)의 상부 표면 상에 로봇형 이송 디바이스(도시 안됨)의 이송 블레이드에 의해 반응 챔버(1490)로 로딩될 수 있다. 기판(W)이 로딩되면, 엔트리 포트(144)가 밀봉되고, 가열기(1480)는 예를 들어, 스텝퍼 모터를 포함할 수 있는 리프터 어셈블리(1460)에 의해 페이스 플레이트(1425)를 향한 상부 방향으로 전진된다. 유체 플로우는 서셉터 지지(1405)로부터 서셉터(1499)를 리프팅하고 동시에 서셉터(1499)를 회전하여 포트들(1411)에 제공될 수 있다. 도 7의 기판-프로세스 포지션에서, 반응 챔버(1490)가 두 영역들로 분할되고, 제 1 영역(1402)은 서셉터 지지(1405)의 상부 표면 위에 있고, 제 2 영역(1404)은 서셉터 지지(1405)의 하부 표면 아래에 있다.
반응 챔버(1490) 내에 배치된 기판(W)을 이용하여, 제 1 영역(1402)은 막이 기판(W)의 상부 표면에 형성되는 기판(W) 위의 영역(1488)을 포함한다(예를 들어, 천공형 페이스 플레이트(1425)를 대향하는 기판 표면상의 폴리실리콘 필름).
가스 패널의 제어 하의 반응 챔버(1490)로 흐르는, 프로세스 가스는 기판상에 필름을 형성하기 위해 열에 의해 분해될 수 있다. 동시에, 불활성 하부-퍼지 가스, 예를 들어, 니트로젠은 상기 영역에서 막 형성을 금지하기 위해 제 2 영역(1404)으로 도입될 수 있다. 일 실시예에서, 바라트론(baratron) 압력 조정기(들)은 기판(W) 상에 폴리실리콘 필름의 증착을 위해 약 600 ℃ 내지 800 ℃의 온도 및 약 200 토르 내지 약 350 토르의 레벨로 제 1 영역(1402)에서 압력을 유지한다.
잔여 프로세스 가스는 챔버 바디(1445)의 측에서 집합 베셀로 펌핑 플레이트(1485)를 통해 반응 챔버(1490) 외부로 펌핑될 수 있다. 반응 챔버(1490) 외부에 배치된 펌프(1432)는 펌프(1432)로 반응 챔버(1490) 외부로 프로세스 및 퍼지 가스들을 끌어내기 위해 펌핑 채널(1441) 내에 진공 압력을 제공할 수 있다. 바람직하게, 컨트롤러 또는 프로세서(도시 안됨)는 챔버 압력이 펌프(1432) 플로우 레이트를 제어함으로써 원하는 압력으로 조정 및 유지되도록 하기 위해 압력 센서(들)로부터 신호들을 수신한다.
일단 기판(W)의 프로세싱이 완료되면, 반응 챔버(1490)는 예를 들어, 니트로젠과 같은, 불활성 가스로 퍼징될 수 있다. 프로세싱 및 퍼징 후에, 서셉터(1499)에 대한 회전은 리프팅 핀들(1495)과 서셉터(1499)를 정렬한 후에 중단될 수 있다. 가열기(1480)는 그 다음에 리프터 어셈블리(1460)에 의해 낮춰진다. 가열기(1480)가 이동됨에 따라, 서셉터 지지(1405)의 표면의 개구들을 통해 연장하는, 리프트 핀들(1495)은 반응 챔버(1490)의 베이스에 배치되는 리프트 플레이트(1475)를 접촉한다. 가열기(1480)가 리프터 어셈블리(146)에 의해 구동되어 아래로 계속 이동함에 따라, 리프트 핀들(1495)은 서셉터(1499)의 표면으로부터 프로세싱된 기판(W)을 분리하기 위해 고정으로 유지되고 서셉터 지지(1405) 위에 궁극적으로 연장한다. 서셉터(1499)의 상부 표면(1499a)은 그에 의해 엔트리 포트(1440) 아래의 포지션으로 이동된다.
일단 프로세싱된 기판(W)이 서셉터(1499)의 표면으로 분리되면, 로봇 메커니즘의 이송 블레이드는 기판(W)을 지지하는 리프트 핀들(1495)의 상부 단부들 아래에 엔트리 포트(1440)를 통해 이동될 수 있다. 다음으로, 리프터 어셈블리(1460)는 "기판 로드" 포지션으로 가열기(1480) 및 리프트 플레이트(1475) 아래로 더 이동한다. 프로세싱된 기판(W)은 그 다음에 엔트리 포트(1440)를 통해 리트리빙될 수 있고, 다음 프로세싱 단계로 이송될 수 있다. 제 2 기판(도시 안됨)은 그 다음에 프로세싱을 위해 반응 챔버(1490)로 로딩될 수 있다. 상기 도시된 단계들은 그 다음에 프로세싱 포지션으로 새로운 기판(W)을 가져오기 위해 역으로 수행될 수 있다.
앞서 기재된 것이 본 발명의 선호되는 실시예에 관한 것이지만, 발명의 다른 그리고 추가의 실시예들이 그 기본 범위로부터 벗어남이 없이 창안될 수 있다. 본 발명의 범위는 뒤이은 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (15)

  1. 기판을 프로세싱하기 위한 방법으로서,
    서셉터의 기판 수용 표면 상에 상기 기판을 배치하는 단계 ― 상기 서셉터는 프로세싱 챔버의 지지 어셈블리 위에 배치되고, 상기 지지 어셈블리는 하나 이상의 지지 포트들 및 하나 이상의 회전 포트들을 포함하며, 각각의 상기 지지 포트들 및 회전 포트들은 플로우 컨트롤러로부터 유체를 수용하도록 구성됨(adopted) ―;
    상기 서셉터 및 상기 기판을 부유(float)하기 위해 상기 하나 이상의 지지 포트들에 유체의 플로우를 전달함으로써 프로세싱 포지션으로 상기 기판을 상승시키는 단계; 및
    유체의 플로우를 상기 하나 이상의 회전 포트들로 전달함으로써 상기 서셉터 및 상기 기판을 회전시키는 단계
    를 포함하는, 기판을 프로세싱하기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 수용 표면의 반대 방향으로부터 상기 서셉터를 가열하는 단계를 더 포함하는,
    기판을 프로세싱하기 위한 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 서셉터를 가열하는 단계는 상기 프로세싱 챔버의 석영 윈도우를 통해 방사 에너지를 전달하는 단계를 포함하고,
    상기 하나 이상의 지지 포트들 및 상기 하나 이상의 회전 포트들은 상기 석영 윈도우 내에서 형성되는,
    기판을 프로세싱하기 위한 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 서셉터 상에 상기 기판을 배치하는 단계는,
    상기 서셉터를 통해 형성된 개구들을 통해 3개 이상의 기판 지지 핀들을 연장함으로써 상기 3개 이상의 기판 지지 핀들을 사용하여 상기 기판을 수용하는 단계; 및
    상기 3개 이상의 기판 지지 핀들을 하강시킴으로써 상기 기판을 상기 서셉터로 이송하는 단계를 포함하는,
    기판을 프로세싱하기 위한 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 회전 포트들로의 상기 유체의 플로우를 제어함으로써 상기 3개 이상의 지지 핀들과 상기 서셉터 내의 상기 개구들을 정렬하는 단계;
    상기 서셉터의 회전을 중단시키기 위해 상기 하나 이상의 회전 포트들로의 유체의 플로우를 중단하는 단계;
    상기 하나 이상의 지지 포트들로의 상기 유체의 플로우를 제어함으로써 상기 서셉터를 하강시키는 단계; 및
    상기 서셉터로부터 상기 3개 이상의 기판 지지 핀들로 상기 기판을 이송하는 단계를 더 포함하는,
    기판을 프로세싱하기 위한 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 기판을 상기 프로세싱 포지션으로 상승시키는 단계는 상기 지지 어셈블리를 리프팅하는 단계를 더 포함하는,
    기판을 프로세싱하기 위한 방법.
  7. 기판을 프로세싱하기 위한 장치로서,
    프로세싱 볼륨(processing volume)을 한정하는 챔버 바디;
    상기 챔버 바디를 통하여 형성된 제 1 석영 윈도우 ― 상기 제 1 석영 윈도우는 제 1 외부 소스가 상기 석영 윈도우를 통하여 상기 프로세싱 볼륨으로 방사 에너지를 전달할 수 있도록 구성됨 ―;
    기판을 지지하도록 구성된 기판 수용 표면을 갖는 서셉터; 및
    상기 서셉터의 후면을 향해 유체의 플로우를 지향시킴으로써 상기 서셉터를 부유 및 회전하도록 구성되는 하나 이상의 포트들
    을 포함하는, 기판을 프로세싱하기 위한 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 포트들은 상기 제 1 석영 윈도우를 통하여 형성되고,
    상기 하나 이상의 포트들은,
    각각이 상기 서셉터를 상승 또는 하강하기 위해 유체의 플로우를 지향시키도록 구성되는 하나 이상의 지지 포트들; 및
    각각이 상기 서셉터를 회전하기 위해 유체의 플로우를 지향시키도록 구성되는 하나 이상의 회전 포트들을 포함하는,
    기판을 프로세싱하기 위한 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 서셉터가 회전하는 동안 영역 내에서 상기 서셉터를 유지시키도록 구성되는 서셉터 배치(positioning) 시스템을 더 포함하는,
    기판을 프로세싱하기 위한 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 프로세싱 볼륨 내에 배치된 지지 어셈블리를 더 포함하고,
    상기 지지 어셈블리는 상기 서셉터를 지지 및 회전하도록 구성되며,
    상기 하나 이상의 포트들은 상기 지지 어셈블리 내에 형성되는,
    기판을 프로세싱하기 위한 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 지지 어셈블리를 상승 또는 하강하도록 구성되는 지지 리프팅 어셈블리를 더 포함하는,
    기판을 프로세싱하기 위한 장치.
  12. 제 9 항에 있어서,
    기판을 수용하고 기판을 상기 서셉터로 이송하도록 구성되는 3개 이상의 기판 지지 핀들을 더 포함하고,
    상기 서셉터는 관통하여 형성된 3개 이상의 개구들을 가지며,
    상기 3개 이상의 개구들은 상기 3개 이상의 기판 지지 핀들과 상기 서셉터 사이에서 상대적 운동을 허용하도록 구성되는,
    기판을 프로세싱하기 위한 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 3개 이상의 개구들은 각각 상기 서셉터의 기판 수용 표면 내에 형성된 리세스(recess)의 하부 표면 상에 형성되고,
    상기 리세스의 하부 표면은 상기 기판이 상기 기판 수용 표면 상에 놓여 있을 때 하나의 기판 지지 핀의 헤드를 지지하도록 구성되는,
    기판을 프로세싱하기 위한 장치.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 챔버 바디는 측벽을 통하여 형성된 슬릿 밸브를 갖고,
    상기 슬릿 밸브는 기판의 통과를 허용하고 수용 위치에서 상기 서셉터가 상기 기판을 수용할 수 있도록 구성되며,
    상기 장치는,
    상기 슬릿 밸브로부터 멀어져 상승하는 방향으로 상기 수용 위치와 프로세싱 위치 사이에서 상기 서셉터를 이동하도록 구성된 리프팅 메커니즘을 더 포함하는,
    기판을 프로세싱하기 위한 장치.
  15. 제 8 항에 있어서,
    상기 챔버 바디 상에 형성되는 제 2 석영 윈도우를 더 포함하고,
    상기 서셉터의 기판 수용 표면은 상기 제 2 석영 윈도우와 대향하며,
    상기 서셉터의 후면은 상기 제 1 석영 윈도우와 대향하고,
    상기 제 2 석영 윈도우는 제 2 외부 가열 소스로부터 상기 프로세싱 볼륨으로 에너지를 전달하도록 구성되는,
    기판을 프로세싱하기 위한 장치.
KR1020117021383A 2009-02-11 2010-02-05 비-접촉 기판 프로세싱 KR101680751B1 (ko)

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