KR20130103488A - 기판 처리 장치 및 시스템 - Google Patents
기판 처리 장치 및 시스템 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20130103488A KR20130103488A KR1020137004441A KR20137004441A KR20130103488A KR 20130103488 A KR20130103488 A KR 20130103488A KR 1020137004441 A KR1020137004441 A KR 1020137004441A KR 20137004441 A KR20137004441 A KR 20137004441A KR 20130103488 A KR20130103488 A KR 20130103488A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- heating element
- heater
- substrate
- gas
- coanda effect
- Prior art date
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 142
- 238000012545 processing Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 108
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 73
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 69
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 177
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 166
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 34
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 32
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 32
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 20
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 18
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 17
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 11
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 11
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 10
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 10
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 10
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 8
- 238000013101 initial test Methods 0.000 claims description 8
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 7
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 7
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 7
- 229910021480 group 4 element Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 claims description 4
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 4
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 4
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 3
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 3
- 229910000623 nickel–chromium alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 3
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000013519 translation Methods 0.000 claims description 3
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 3
- VXEGSRKPIUDPQT-UHFFFAOYSA-N 4-[4-(4-methoxyphenyl)piperazin-1-yl]aniline Chemical compound C1=CC(OC)=CC=C1N1CCN(C=2C=CC(N)=CC=2)CC1 VXEGSRKPIUDPQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- MROCJMGDEKINLD-UHFFFAOYSA-N dichlorosilane Chemical compound Cl[SiH2]Cl MROCJMGDEKINLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000012686 silicon precursor Substances 0.000 claims description 2
- 239000005049 silicon tetrachloride Substances 0.000 claims description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- ZDHXKXAHOVTTAH-UHFFFAOYSA-N trichlorosilane Chemical compound Cl[SiH](Cl)Cl ZDHXKXAHOVTTAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000005052 trichlorosilane Substances 0.000 claims description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 11
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 9
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 9
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 8
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 6
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 description 5
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 5
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 5
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- GPXJNWSHGFTCBW-UHFFFAOYSA-N Indium phosphide Chemical compound [In]#P GPXJNWSHGFTCBW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910000577 Silicon-germanium Inorganic materials 0.000 description 3
- LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N [Si].[Ge] Chemical compound [Si].[Ge] LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 3
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 3
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 238000012804 iterative process Methods 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- MARUHZGHZWCEQU-UHFFFAOYSA-N 5-phenyl-2h-tetrazole Chemical compound C1=CC=CC=C1C1=NNN=N1 MARUHZGHZWCEQU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000661 Mercury cadmium telluride Inorganic materials 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MCMSPRNYOJJPIZ-UHFFFAOYSA-N cadmium;mercury;tellurium Chemical compound [Cd]=[Te]=[Hg] MCMSPRNYOJJPIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012993 chemical processing Methods 0.000 description 2
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 2
- 238000009795 derivation Methods 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 239000005368 silicate glass Substances 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GDFCWFBWQUEQIJ-UHFFFAOYSA-N [B].[P] Chemical compound [B].[P] GDFCWFBWQUEQIJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MDPILPRLPQYEEN-UHFFFAOYSA-N aluminium arsenide Chemical compound [As]#[Al] MDPILPRLPQYEEN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 239000005350 fused silica glass Substances 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000007373 indentation Methods 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011133 lead Substances 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 239000002159 nanocrystal Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 238000005389 semiconductor device fabrication Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 230000009044 synergistic interaction Effects 0.000 description 1
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 description 1
- PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N tellurium atom Chemical compound [Te] PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
- C23C16/45587—Mechanical means for changing the gas flow
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
- C23C16/45502—Flow conditions in reaction chamber
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
- C23C16/45563—Gas nozzles
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/46—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for heating the substrate
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
- H05B3/22—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible
- H05B3/24—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor being self-supporting
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02518—Deposited layers
- H01L21/02521—Materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02518—Deposited layers
- H01L21/02521—Materials
- H01L21/02524—Group 14 semiconducting materials
- H01L21/02532—Silicon, silicon germanium, germanium
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02612—Formation types
- H01L21/02617—Deposition types
- H01L21/0262—Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
- H05B2203/002—Heaters using a particular layout for the resistive material or resistive elements
- H05B2203/004—Heaters using a particular layout for the resistive material or resistive elements using zigzag layout
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
기판을 처리하기 위한 시스템을 기재한다. 일 실시예에서, 상기 시스템은 공정 챔버, 적어도 하나의 전기 저항 히터, 및 적어도 하나의 코안다 효과 가스 분사기를 포함한다.
Description
본 발명은 기판을 처리하기 위한, 더 구체적으로는, 전자 디바이스 및 광전자 디바이스를 위해 기판을 화학처리 및/또는 열처리하기 위한 시스템, 장치, 및 방법에 관한 것이다.
기판의 화학처리 및/또는 열처리는 현대의 미세전자 디바이스 제조와 같은 다수의 응용들에서 사용된다. 이러한 공정들은 화학기상증착(CVD), 그리고 실리콘 에피택시, 실리콘 게르마늄 에피택시, 및 화합물 반도체 에피택시와 같은 에피택셜 반도체 증착과 같은 공정들을 포함할 수 있다. 이러한 공정들은 반도체 웨이퍼, 평판 디스플레이 기판, 태양 전지 기판, 및 기타 기판과 같은 기판들의 표면 상에 반응을 야기하기 위한 하나 이상의 가스를 사용하여 수행될 수 있다.
본 발명은 기판 처리에 있어서 하나 이상의 단점을 극복할 수 있는 시스템, 장치, 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 양상은 기판을 처리하기 위한 시스템이다. 상기 시스템은 공정 챔버, 상기 공정 챔버 내에 배치된 기판 지지구, 가열 시스템, 및 가스 분사 시스템을 포함한다.
일 실시예에서, 가열 시스템은, 외부 반경을 한정하기 위해 배치된 복수의 피크들(peaks) 및 내부 반경을 한정하기 위해 배치된 복수의 트로프들(troughs)을 구비한 정현파형 가열 소자를 포함하는 적어도 하나의 전기 저항 히터를 포함한다. 가열 소자의 횡단면 폭은 반경 위치의 제1 함수이고, 가열 소자의 횡단면 두께는 반경 위치의 제2 함수이므로, 가열 소자는 각 반경 위치에서 실질적으로 일정한 열유속을 제공하고, 가열 소자의 대향하는 측면들 사이에 실질적으로 일정한 간격을 형성한다.
다른 실시예에서, 가스 분사 시스템은 기판(들) 및/또는 기판 지지구의 표면 상에 코안다 효과 가스 유동을 공급하기 위해 기판 지지구의 외주 가장자리에 근접하게 배치된 적어도 하나의 코안다 효과 가스 분사기를 포함한다.
또 다른 실시예에서, 가열 시스템은, 외부 반경을 한정하기 위해 배치된 복수의 피크들 및 내부 반경을 한정하기 위해 배치된 복수의 트로프들을 구비한 정현파형 가열 소자를 포함하는 적어도 하나의 전기 저항 히터를 포함한다. 가열 소자의 횡단면 폭은 반경 위치의 제1 함수이고, 가열 소자의 횡단면 두께는 반경 위치의 제2 함수이므로, 가열 소자는 각 반경 위치에서 실질적으로 일정한 열유속을 제공하고, 가열 소자의 대향하는 측면들 사이에 실질적으로 일정한 간격을 형성한다. 가스 분사 시스템은 기판(들) 및/또는 기판 지지구의 표면 상에 코안다 효과 가스 유동을 공급하기 위해 기판 지지구의 외주 가장자리에 근접하게 배치된 적어도 하나의 코안다 효과 가스 분사기를 포함한다.
본 발명의 다른 양상은 기판을 처리하는 방법이다. 상기 방법은 기판을 제공하는 단계, 및 하나 이상의 반응성 가스를 제공하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한, 외부 반경을 한정하기 위해 배치된 복수의 피크들 및 내부 반경을 한정하기 위해 배치된 복수의 트로프들을 구비한 정현파형 가열 소자를 포함하는 적어도 하나의 히터 또는 히터 조립체를 제공하는 단계를 포함한다. 가열 소자의 횡단면 폭은 반경 위치의 제1 함수이고, 가열 소자의 횡단면 두께는 반경 위치의 제2 함수이므로, 가열 소자는 각 반경 위치에서 실질적으로 일정한 열유속을 제공하고, 가열 소자의 대향하는 측면들 사이에 실질적으로 일정한 간격을 형성한다. 상기 방법은, 적어도 하나의 히터 또는 히터 조립체로 기판에 열을 가하고, 기판 상에 하나 이상의 반응성 가스의 코안다 효과 가스 유동을 생성하는 단계를 더 포함한다.
본 발명은 그 응용에 있어서 후술하는 설명에 기술되거나 도면에 도시된 부품들의 배치 및 구성의 세부사항에 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 본 발명은 다른 실시예들이 가능하며, 다양한 방식으로 실시 및 수행될 수 있다. 또한, 본원에 채용된 술어들과 용어들은 설명을 위한 것으로, 제한하는 것으로 간주되지 않아야 함은 물론이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예의 횡단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예를 위한 장치의 배면도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예를 위한 장치의 배면 사시도이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 어댑터의 사시도이다.
도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 어댑터의 횡단면 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예를 위한 장치의 배면도이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예를 위한 장치의 배면 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예를 위한 장치의 정면도이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예를 위한 장치의 배면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예의 횡단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예를 위한 장치의 평면도이다.
도 7a는 도 7에 도시된 장치의 횡단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예의 횡단면도이다.
도 8a는 본 발명의 일 실시예의 내부의 평면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예의 공정도이다.
숙련자들은 도면의 구성요소들이 간략함과 명료함을 위해 도시되었고, 일정한 비율로 그려진 것은 아니라는 점을 이해한다. 예컨대, 본 발명의 실시예들에 대한 이해의 증진을 돕기 위해, 도면의 몇몇 구성요소들의 치수는 다른 구성요소들에 비해 과장될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예의 횡단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예를 위한 장치의 배면도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예를 위한 장치의 배면 사시도이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 어댑터의 사시도이다.
도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 어댑터의 횡단면 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예를 위한 장치의 배면도이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예를 위한 장치의 배면 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예를 위한 장치의 정면도이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예를 위한 장치의 배면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예의 횡단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예를 위한 장치의 평면도이다.
도 7a는 도 7에 도시된 장치의 횡단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예의 횡단면도이다.
도 8a는 본 발명의 일 실시예의 내부의 평면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예의 공정도이다.
숙련자들은 도면의 구성요소들이 간략함과 명료함을 위해 도시되었고, 일정한 비율로 그려진 것은 아니라는 점을 이해한다. 예컨대, 본 발명의 실시예들에 대한 이해의 증진을 돕기 위해, 도면의 몇몇 구성요소들의 치수는 다른 구성요소들에 비해 과장될 수 있다.
하기 정의된 용어들에 대해, 다른 정의가 청구범위 또는 명세서의 다른 부분에 주어지지 않는 한, 이러한 정의들이 적용될 것이다. 모든 수치값들은 명확하게 표현되어 있든 아니든 “약”이라는 용어에 의해 수정된 것으로 본원에 정의된다. “약”이라는 용어는 당해 기술분야의 숙련자가 실질적으로 동일한 특성, 기능, 결과 등을 생성하기 위해 명시된 값에 상응한다고 간주하는 수치 범위를 일반적으로 나타낸다. 낮은 값과 높은 값에 의해 표현된 수치 범위는 수치 범위 내에 포함된 모든 숫자들, 및 수치 범위 내에 포함된 모든 부분 범위들을 포괄하도록 정의된다. 예로서, 10 내지 15의 범위는 10, 10.1, 10.47, 11, 11.75 내지 12.2, 12.5, 13 내지 13.8, 14, 14.025, 및 15를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
이하에서는, 본 발명의 실시예들의 작동을 실리콘 웨이퍼 상에 도핑된 실리콘의 에피택셜층을 증착하는 맥락에서 설명할 것이다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 기판에 걸친 층두께 균일성, 조성 균일성, 및/또는 온도 균일성의 이점을 취할 수 있는 본질적으로 모든 기판 처리를 수행하기 위해 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 예로서, 본 발명의 실시예들은 질화갈륨, 갈륨 비소, 실리콘 게르마늄, 갈륨 알루미늄 비소, 인화인듐, 카드뮴 텔루라이드, 수은 카드뮴 텔루라이드, 탄화실리콘, 질화실리콘, 이산화실리콘, 도핑된 산화실리콘, BPSG(boron phosphorus silicate glass), PSG(phosphorus silicate glass) 등과 같은 재료층들을 증착하기 위한 설비들 및/또는 공정들을 포함할 수 있다.
이제, 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템(100)의 블록도를 도시한 도 1을 참조한다. 시스템(100)은 공정 챔버(150)를 포함한다. 공정 챔버(150)는 전자 및 광전자 디바이스들을 제조하기 위해 사용되는 기판들과 같은 기판들을 처리하기 위한 공정 챔버와 같은 공정 챔버일 수 있다. 기판들은 반도체 웨이퍼, 사파이어 웨이퍼와 같은 단결정 기판, 및 유리 기판과 같은 기판들일 수 있다. 시스템(100)은 또한 기판들에 열을 공급하기 위한 가열 시스템(200)을 포함한다. 시스템(100)은 기판들 및/또는 공정 챔버(150)에 하나 이상의 가스 또는 가스 혼합물을 공급하기 위한 가스 분사 시스템(250)을 포함한다. 시스템(100)은 선택적으로 제어 시스템을 포함할 수 있다. 제어 시스템이 구비된 경우, 제어 시스템은 공정 챔버(150), 가열 시스템(200), 및 가스 분사 시스템(250)과 통신하여, 이들의 작동을 모니터링하고, 정보를 수집하고, 시스템(100)의 작동을 제어하기 위한 명령어를 생성 및 실행할 수 있다.
이제, 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템(101)의 횡단면도를 도시한 도 2를 참조한다. 시스템(101)은 도 2에 도시된 바와 같이 실질적으로 상면(152-1) 및 하면(152-2)을 구비한 공정 챔버를 포함한다. 선택적으로, 하나 이상의 기판(154; 기판들의 위치를 파선으로 나타냄)이 처리를 위해 공정 챔버의 바닥에 배치될 수 있다. 대안으로, 시스템(101)은 공정 챔버 내에 하나 이상의 기판(154)을 유지하기 위해 배치된 기판 홀더(156)를 포함한다. 본 발명의 몇몇 실시예들을 위한 선택사항으로서, 공정 챔버의 하면(152-2)은 기판 홀더(156)를 적어도 부분적으로 수용하는 오목한 영역(153)을 구비한다.
도 2에 도시된 시스템(101)은 하나 이상의 기판(154)을 위한 회전을 제공하기 위해 기판 홀더(156)와 연결된 회전 결합구(180)를 포함한다. 더 구체적으로, 시스템(101)은, 기판 지지구(156)의 표면 및 하나 이상의 기판(154)이 그 위에 존재한다면, 그 기판(154)의 표면을 회전시키기 위해 배치된 회전 결합구(180)를 포함한다. 대안으로, 시스템(101)은 기판 지지구(156)의 표면의 선형 병진운동을 위해 기판 지지구(156)와 연결된 선형 액추에이터를 포함할 수 있다.
시스템(101)은 기판(154)들에 열을 공급하기 위해 배치된 히터 조립체(202)를 구비한 가열 시스템을 포함한다. 시스템(101)은 후면으로부터 기판들을 가열하기 위해 하면(152-2)의 외측을 대향하도록 배치된 히터 조립체(202)를 구비한다. 히터 조립체(202)는 하나 이상의 전기 저항 히터를 포함한다.
이제, 본 발명의 일 실시예에 따른 히터 조립체(202)에서 사용될 수 있는 전기 저항 히터(220)의 배면도를 도시한 도 3을 참조한다. 전기 저항 히터(220)는 내부 반경(226)을 한정하기 위해 배치된 복수의 트로프(224)들 및 외부 반경(230)을 한정하기 위해 배치된 복수의 피크(228)들을 구비한 정현파형 가열 소자(222)에 의해 형성된다. 다시 말하면, 전기 저항 히터(220)는 내부 반경(226) 및 외부 반경(230)을 가진 링 또는 링의 일부를 형성하여, 원이든 원의 일부이든 원형이 된다. 정현파형 가열 소자(222)의 횡단면 폭은 반경 위치의 제1 함수이고, 정현파형 가열 소자(222)의 횡단면 두께는 반경 위치의 제2 함수이므로, 정현파형 가열 소자(222)는 각 반경 위치에서 실질적으로 일정한 열유속을 제공하고, 정현파형 가열 소자(222)의 대향하는 측면들(234, 236) 사이에 실질적으로 일정한 간격(232)을 형성한다. 정현파형 가열 소자(222)의 대향하는 측면들 사이의 간격(232)은 선택된 상수로 유지되며, 최소값으로 유지될 수 있고, 한계값이 아킹(arcing), 열팽창과 수축 제한, 및 제조 제한을 피하기 위한 필요성에 의해 결정된다. 가열 소자(222)는 내부 반경(226)에서 외부 반경(230)까지 연장된 복수의 스포크(233)들을 구비하는 것으로서 나타낼 수 있다.
정현파형 가열 소자(222)의 횡단면 면적은 대략적으로 각 반경 위치에서의 정현파형 가열 소자(222)의 횡단면 폭을 대략적으로 각 반경 위치에서의 정현파형 가열 소자(222)의 횡단면 두께와 곱함으로써 얻어진다. 횡단면 면적은 가열될 표면의 크기 및 와트수 요건에 기반하여 반경 위치에 따라 변화된다. 정현파형 가열 소자의 횡단면 면적을 결정하는 추가적인 인자들로는, 정현파형 가열 소자 내의 진동수, 정현파형 가열 소자의 저항성, 정현파형 가열 소자의 대향하는 측면들 사이의 간격, 및 정현파형 가열 소자의 길이가 있다.
전술한 바와 같이, 각 반경 위치에서의 가열 소자의 횡단면 두께 및 횡단면 폭은 정현파형 가열 소자 상의 반경 위치의 함수들이다. 두께는 일반적으로 f1(1/r) 형식의 함수로 표현될 수 있고, 여기서 r은 정현파형 가열 소자 상의 반경 위치, f1은 함수이다. 1/r항은 관계가 역관계임을 나타내기 위해 사용된다. 폭은 일반적으로 f2(r) 형식의 함수로 표현될 수 있고, 여기서 r은 정현파형 가열 소자 상의 반경 위치, f2는 함수이다. 결과적으로, 정현파형 가열 소자의 횡단면 면적은 (f1(1/r))(f2(r)) 형식의 함수이다.
본 발명의 몇몇 실시예들에 대해, 정현파형 가열 소자의 횡단면 두께는 하기 방정식으로부터 얻어진다:
여기서 t는 가열 소자의 횡단면 두께, r은 가열 소자 상의 반경 위치, π는 수학 상수 파이, ri는 가열 소자의 내부 반경, ti는 초기 시험 두께, G는 히터의 각크기(angular size)에 의해 나누어진 가열 소자 스포크의 각폭(angular width)에 상응하는 형상 인자, S는 가열 소자의 대향하는 측면들 사이의 간격이다. 더 구체적으로, t와 r은 변수이고, π, ri, ti, G, S는 수치 매개변수이다. 히터에 대한 수치 매개변수들을 알기 때문에, 두께를 반경 위치의 함수로서 연산할 수 있다.
당해 기술분야의 숙련자들은 방정식 (1)과 수치 매개변수들이 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따른 히터들의 치수들의 수적 표현의 획득에 대한 단지 하나의 접근방안의 결과라는 것을 인식할 것이다. 당해 기술분야의 숙련자들은 본 명세서의 개시내용을 고려할 때 다른 접근방안들을 인식할 것이다. 수학 상수 π, 설계자의 선택에 따른 ri, 설계자의 선택에 따른 히터의 외부 반경, 설계자의 선택에 따른 G, 및 설계자의 선택에 따른 S를 사용하여 방정식 (1)의 유도를 달성하였다. 내부 반경에서의 가열 소자의 초기 시험 두께(ti) 역시 설계자의 선택이지만, 선택적으로 ti는 가열 소자의 저항이 히터와 사용될 전원의 최대 전압 및 전류 용량과의 사용을 위해 더 적절하게 들어맞도록 반복에 의해 정립되어야 할 수도 있다. 전원의 용량 역시 설계자의 선택이다. 하나의 가능한 반복 과정이 예시적인 히터 설계에서 이하에 제시된다.
반경 위치의 함수인 히터 두께 데이터가 히터에 대해 알려진다면, 방정식 (1)과 유사한 방정식을 위해 수치 매개변수들 또는 상응하는 상수들을 유도하는 것 역시 가능하다. 이러한 상황을 위한 더 단순화된 방정식은 아래와 같은 형식으로 이루어질 수 있다:
여기서 t, r, S는 전술한 바와 같고, A와 B는 전술한 수치 매개변수들 중 하나 이상을 조합하여 얻은 수치값이다.
본 발명의 몇몇 실시예들에 대해, 정현파형 가열 소자의 횡단면 폭은 하기 방정식으로부터 얻어진다:
여기서 w는 가열 소자의 횡단면 폭, r은 가열 소자 상의 반경 위치, π는 수학 상수 파이, G는 히터의 각크기에 의해 나누어진 가열 소자 스포크의 각폭에 상응하는 형상 인자, S는 가열 소자의 대향하는 측면들 사이의 간격이다. 반경 위치의 함수인 가열 소자의 폭은 가열 소자 스포크의 각폭과 히터의 각크기와 간격에 대한 설계자 지정값들을 사용하여 본 발명의 하나 이상의 실시예를 위해 연산될 수 있다.
다양한 재료들이 정현파형 가열 소자(222)를 위해 사용될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 정현파형 가열 소자(222)는 내화성 전기 전도체를 포함한다. 정현파형 가열 소자(222)는 열분해 흑연과 같은 흑연을 포함할 수 있다. 예로서 탄화실리콘으로 코팅된 열분해 흑연 전도체를 구비한 정현파형 가열 소자(222)를 제조하기 위해, 탄화실리콘과 같은 재료로 열분해 흑연을 코팅하는 것과 같은 추가적인 수정이 이루어질 수 있다. 정현파형 가열 소자(222)를 위해 사용될 수 있는 다른 재료들의 예로는, 니켈-크롬 합금, 몰리브덴, 탄탈륨, 텅스텐, 및 전기 저항 가열을 위해 사용되는 다른 재료들이 포함되지만, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 정현파형 가열 소자(222)의 대향하는 측면들 사이의 간격(232)은 정현파형 가열 소자(222)의 작동 중에 가스로 충진되거나 진공 상태이다.
도 3은 정현파형 가열 소자(222)의 각 단부에 대략적으로 위치하는 2개의 선택적인 전기 접점(238)들을 포함하는 전기 저항 히터(220)를 도시한다. 접촉을 이루는 다른 수단들이 전기 히터(220)를 위해 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 도 3의 실시예를 위해 도시된 전기 접점(238)은 정현파형 가열 소자(222)의 일부로서 가공된 탭(tab)일 수 있다. 선택사항으로서, 전기 접점(238)은 전기 저항 히터(220)의 표면에 실질적으로 수직으로 배향된다. 전기 접점(238)을 위한 다른 배향이 사용될 수 있다는 것이 본 개시내용을 고려할 때 당해 기술분야의 숙련자들에게 명백할 것이다. 전기 접점(238)들은 정현파형 가열 소자(222)를 통해 DC 또는 AC 전류를 인가하기 위해 사용될 수 있다.
이제, 본 발명의 일 실시예에 따른 히터 조립체(202)에서 사용될 수 있는 전기 저항 히터(220-1)의 사시도를 도시한 도 3a를 참조한다. 전기 저항 히터(220-1)가 사행 전기 전도체(222)의 각 단부에 대해 전기 접점(238)과 결합된 선택적 전기 어댑터(240)를 포함한다는 점을 제외하면, 전기 저항 히터(220-1)는 도 3에 대해 설명된 전기 저항 히터(220)에 대해 설명된 바와 실질적으로 동일하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전기 어댑터(240)는 전기 접점(238)에 대해 당해 기술분야에서 강제 끼워맞춤(interference fit)으로도 알려진 압입(press-fit) 결합을 이루도록 형성된다. 본 발명의 몇몇 실시예들에 대해, 사행 가열 소자(222)는 열분해 흑연으로 이루어질 수 있으며; 이러한 실시예들을 위한 선택사항으로서, 전기 어댑터(240)는 열분해 흑연으로 이루어질 수 있다. 선택적으로, 전기 어댑터(240)는 역시 전기 연결에 적합한, 열분해 흑연이 아닌 다른 재료들로 이루어질 수 있다.
본 발명자들은 압입 결합 구성 및 탄화실리콘 코팅 공정에서 정현파형 가열 소자(222)를 위해 열분해 흑연을 사용하고 전기 어댑터(240)를 위해 열분해 흑연을 사용하는 본 발명의 실시예들에 대해 상승적 이점이 발생할 수 있다는 것을 알아내었다. 더 구체적으로, 정현파형 가열 소자(222) 및 압입 결합된 전기 어댑터(240)에 탄화실리콘의 열코팅을 적용하면, 낮은 접촉 저항으로 정현파형 가열 소자(222)와 전기 어댑터(240) 사이에 강한 기계적 연결이 형성된다. 결과적으로, 전기 전도성의 강한 기계적 연결이 형성되고, 이는 압입 결합을 넘어선 복잡한 가공 단계 없이 달성될 수 있다.
탄화실리콘 코팅을 형성하기 위해 사용된 증착 조건은 열분해 흑연을 코팅하기 위해 통상적으로 사용되는 증착 조건과 동일하다. 일반적으로, 실리콘 소스와 탄소 소스는 증착된 탄화실리콘 코팅을 형성하기 위해 1200℃의 상승 온도에서 반응하게 된다.
이제, 본 발명의 하나 이상의 실시예에 적합한 전기 어댑터(240-1)의 사시도를 도시한 도 3b 및 횡단면 사시도를 도시한 도 3c를 참조한다. 전기 어댑터(240-1)는 열분해 흑연 또는 전기 저항 히터용 전기 접점에 적합한 다른 재료와 같은 적절한 전기 전도체로 이루어진 실질적으로 강체(rigid body)이다. 전기 어댑터(240-1)는 나사산 연결을 이루도록 나사산 가공된 나사산 구멍(240-2)을 구비한다. 전기 어댑터(240-1)는 전기 저항 히터(220)와 같은 그러나 이에 제한되지 않은 전기 저항 히터들의 전기 접점들과 압입 결합을 이루도록 구성된 압입 구멍(240-3)을 구비한다.
이제, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 조립체(202)에서 사용될 수 있는 전기 저항 히터(242)의 배면도를 도시한 도 4를 참조한다. 전기 저항 히터(242)는 내부 반경(226)을 한정하기 위해 배치된 복수의 트로프(224)들 및 외부 반경(230)을 한정하기 위해 배치된 복수의 피크(228)들을 구비한 정현파형 가열 소자(222)에 의해 형성된다. 다시 말하면, 히터(242)는 내부 반경(226) 및 외부 반경(230)을 가진 링의 일부를 형성하여, 원의 일부가 된다. 정현파형 가열 소자(222)의 횡단면 폭은 반경 위치의 제1 함수이고, 정현파형 가열 소자(222)의 횡단면 두께는 반경 위치의 제2 함수이므로, 정현파형 가열 소자(222)는 각 반경 위치에서 실질적으로 일정한 열유속을 제공하고, 정현파형 가열 소자(222)의 대향하는 측면들(234, 236) 사이에 실질적으로 일정한 간격(232)을 형성한다. 정현파형 가열 소자(222)의 대향하는 측면들 사이의 간격(232)은 선택된 상수로 유지되고, 최소값으로 유지될 수 있고, 한계값이 아킹, 열팽창과 수축 제한, 및 제조상 제한을 피하기 위한 필요성에 의해 결정된다.
정현파형 가열 소자(222)의 횡단면 면적은 대략적으로 각 반경 위치에서의 정현파형 가열 소자(222)의 횡단면 폭을 대략적으로 각 반경 위치에서의 정현파형 가열 소자(222)의 횡단면 두께와 곱함으로써 얻어진다. 횡단면 면적은 가열될 표면의 크기 및 와트수 요건에 기반하여 선택된 상수로 유지된다. 정현파형 가열 소자의 횡단면 면적을 결정하는 추가적인 인자들로는, 정현파형 가열 소자 내의 진동수, 정현파형 가열 소자의 저항성, 정현파형 가열 소자의 대향하는 측면들 사이의 간격, 및 정현파형 가열 소자의 길이가 있다.
전술한 바와 같이, 각 반경 위치에서의 가열 소자의 횡단면 두께 및 횡단면 폭은 정현파형 가열 소자 상의 반경 위치의 함수들이다. 두께는 일반적으로 f1(1/r) 형식의 함수로 표현될 수 있고, 여기서 r은 정현파형 가열 소자 상의 반경 위치, f1은 함수이다. 1/r항은 관계가 역관계임을 나타내기 위해 사용된다. 폭은 일반적으로 f2(r) 형식의 함수로 표현될 수 있고, 여기서 r은 정현파형 가열 소자 상의 반경 위치, f2는 함수이다. 결과적으로, 정현파형 가열 소자의 횡단면 면적은 (f1(1/r))(f2(r)) 형식의 함수이다.
본 발명의 몇몇 실시예들에 대해, 정현파형 가열 소자의 횡단면 두께는 하기 방정식으로부터 얻어진다:
여기서 t는 가열 소자의 횡단면 두께, r은 가열 소자 상의 반경 위치, π는 수학 상수 파이, ri는 가열 소자의 내부 반경, ti는 초기 시험 두께, G는 히터의 각크기에 의해 나누어진 가열 소자 스포크의 각폭에 상응하는 형상 인자, S는 가열 소자의 대향하는 측면들 사이의 간격이다. 더 구체적으로, t와 r은 변수이고, π, ri, ti, G, S는 수치 매개변수이다. 히터에 대한 수치 매개변수들을 알기 때문에, 두께를 반경 위치의 함수로서 연산할 수 있다.
당해 기술분야의 숙련자들은 방정식 (1)과 수치 매개변수들이 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따른 히터들의 치수들의 수치 표현의 획득에 대한 단지 하나의 접근방안의 결과라는 것을 인식할 것이다. 당해 기술분야의 숙련자들은 본 명세서의 개시내용을 고려할 때 다른 접근방안들을 인식할 것이다. 수학 상수 π, 설계자의 선택에 따른 ri, 설계자의 선택에 따른 히터의 외부 반경, 설계자의 선택에 따른 G, 및 설계자의 선택에 따른 S를 사용하여 방정식 (1)의 유도를 달성하였다. 내부 반경에서의 가열 소자의 초기 시험 두께(ti) 역시 설계자의 선택이지만, 선택적으로 ti는 가열 소자의 저항이 히터와 사용될 전원의 최대 전압 및 전류 용량과의 사용을 위해 더 적절하게 들어맞도록 반복에 의해 정립되어야 할 수도 있다. 전원의 용량 역시 설계자의 선택이다. 하나의 가능한 반복 과정이 예시적인 히터 설계에서 이하에 제시된다.
반경 위치의 함수인 히터 두께 데이터가 히터에 대해 알려진다면, 방정식 (1)과 유사한 방정식을 위해 수치 매개변수들 또는 상응하는 상수들을 유도하는 것 역시 가능하다. 이러한 상황을 위한 더 단순화된 방정식은 아래와 같은 형식으로 이루어질 수 있다:
여기서 t, r, S는 전술한 바와 같고, A와 B는 전술한 수치 매개변수들 중 하나 이상을 조합하여 얻은 수치값이다.
본 발명의 몇몇 실시예들에 대해, 정현파형 가열 소자의 횡단면 폭은 하기 방정식으로부터 얻어진다:
여기서 w는 가열 소자의 횡단면 폭, r은 가열 소자 상의 반경 위치, π는 수학 상수 파이, G는 히터의 각크기에 의해 나누어진 가열 소자 스포크의 각폭에 상응하는 형상 인자, S는 가열 소자의 대향하는 측면들 사이의 간격이다. 반경 위치의 함수인 가열 소자의 폭은 가열 소자 스포크의 각폭과 히터의 각크기와 간격에 대한 설계자 지정값들을 사용하여 본 발명의 하나 이상의 실시예를 위해 연산될 수 있다.
다양한 재료들이 정현파형 가열 소자(222)를 위해 사용될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 정현파형 가열 소자(222)는 내화성 전기 전도체를 포함한다. 정현파형 가열 소자(222)는 열분해 흑연과 같은 흑연을 포함할 수 있다. 예로서 탄화실리콘으로 코팅된 열분해 흑연 전도체를 구비한 정현파형 가열 소자(222)를 제조하기 위해, 탄화실리콘과 같은 재료로 열분해 흑연을 코팅하는 것과 같은 추가적인 수정이 이루어질 수 있다. 정현파형 가열 소자(222)를 위해 사용될 수 있는 다른 재료들의 예로는, 니켈-크롬 합금, 몰리브덴, 탄탈륨, 텅스텐, 및 전기 저항 가열을 위해 사용되는 다른 재료들이 포함되지만, 이에 제한되지 않는다.
도 4는 정현파형 가열 소자(222)의 각 단부에 대략적으로 위치하는 2개의 선택적인 전기 접점(238)들을 포함하는 전기 저항 히터(220)를 도시한다. 접촉을 이루는 다른 수단들이 전기 히터(220)를 위해 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 전기 접점(238)은 정현파형 가열 소자(222)의 일부로서 가공된 탭일 수 있다. 선택사항으로서, 전기 접점(238)은 전기 저항 히터(220)의 표면에 실질적으로 수직으로 배향된다. 전기 접점(238)을 위한 다른 배향이 사용될 수 있다는 것이 본 개시내용을 고려할 때 당해 기술분야의 숙련자들에게 명백할 것이다. 전기 접점(238)들은 정현파형 가열 소자(222)를 통해 DC 또는 AC 전류를 인가하기 위해 사용될 수 있다.
도 4는 피크(228)들을 위한 선택적 구성을 도시한다. 구체적으로, 도 4의 2개의 피크들에 대해 도시된 바와 같이, 하나 이상의 피크가 주변 피크들보다 더 짧을 수 있다. 이러한 선택적 구성은 전기 저항 히터(242)를 작동 및 모니터링하기 위해 사용될 수 있는 부착 구조, 센서, 홀더와 같은 다른 구조들을 수용하기 위해 사용될 수 있다. 유사한 수정이 트로프(224)들에 대해 이루어질 수 있다.
이제, 전기 저항 히터(242-1)의 배면 사시도를 도시한 도 4a를 참조한다. 전기 저항 히터(242-1)가 정현파형 전기 전도체(222)의 각 단부에 대해 전기 접점(238)과 결합된 선택적 전기 어댑터(240)를 포함한다는 점을 제외하면, 전기 저항 히터(242-1)는 도 4에 대해 설명된 전기 저항 히터(242)에 대해 설명된 바와 실질적으로 동일하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전기 어댑터(240)는 전기 접점(238)에 대해 당해 기술분야에서 강제 끼워맞춤으로도 알려진 압입 결합을 이루도록 형성된다. 본 발명의 몇몇 실시예들에 대해, 사행 가열 소자(222)는 열분해 흑연으로 이루어질 수 있으며; 이러한 실시예들을 위한 선택사항으로서, 전기 어댑터(240)는 열분해 흑연으로 이루어질 수 있다. 선택적으로, 전기 어댑터(240)는 역시 전기 연결에 적합한, 열분해 흑연이 아닌 다른 재료들로 이루어질 수 있다.
이제, 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템(100) 또는 시스템(101)에서 사용될 수 있는 히터 조립체(244)의 정면도를 도시한 도 5를 참조한다. 히터 조립체(244)는 링들 또는 링들의 부분들로 형상화된 복수의 전기 저항 히터들을 포함한다. 더 구체적으로, 히터 조립체(244)는 중앙에 위치하는 제1 히터(246)를 포함한다. 선택적으로, 제1 히터(246)는 링 히터 또는 링 히터의 부분일 수 있다. 다른 선택사항으로서, 제1 히터(246)는 도 3에 묘사된 바와 같은 전기 저항 히터(220) 또는 도 4에 묘사된 바와 같은 전기 저항 히터(242)들의 조합과 본질적으로 동일한 링 히터일 수 있다. 대안으로, 제1 히터(246)는 상기에 설명된 전기 저항 히터(220)들 및 전기 저항 히터(242)들의 구성이 아닌 다른 구성을 가질 수 있다. 도 5에 도시된 본 발명의 실시예는 전기 저항 히터(220) 및 전기 저항 히터(242)와는 상이한 구성을 가진 가열 소자를 포함하는 제1 히터(246)를 구비한다.
히터 조립체(244)는 제1 히터(246)를 둘러싼 전기 저항 히터(220)를 더 포함한다. 전기 저항 히터(220)는 도 3의 전기 저항 히터(220)에 대해 설명된 바와 본질적으로 동일하다.
히터 조립체(244)는 12개의 전기 저항 히터(242)들을 더 포함하고, 상기 전기 저항 히터들은 링의 1/4 부분으로 형상화되며, 실질적으로 원형 가열 영역을 위해 동심의 링들의 실질적으로 평탄한 어레이를 형성하도록 배치된다. 전기 저항 히터(242)는 도 4의 전기 저항 히터(242)들에 대해 설명된 바와 본질적으로 동일하다. 본 발명의 다른 실시예들이 12개가 아닌 개수의 전기 저항 히터(242)들을 사용할 수 있다는 것과, 링 히터들 및 링 히터들의 부분들의 조합이 도 5에 대해 설명된 바와 상이할 수도 있다는 것을 이해해야 한다. 구체적으로, 12개가 넘는 전기 저항 히터(242)들이 본 발명의 실시예들에서 사용될 수 있거나, 또는 12개 미만의 전기 저항 히터(242)들이 본 발명의 실시예들에 따른 히터 조립체들에서 사용될 수 있다. 마찬가지로, 2개 이상의 전기 저항 히터(220)가 본 발명의 실시예들에 따른 히터 조립체들에서 사용될 수 있거나, 또는 아무 저항 히터(220)도 본 발명의 실시예들에서 사용되지 않을 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 히터 조립체들은 전기 저항 히터(220), 전기 저항 히터(220-1), 전기 저항 히터(242), 및 전기 저항 히터(242-1)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 전기 저항 히터를 포함한다.
이제, 본 발명의 일 실시예에 따른 히터 조립체(244-1)의 배면도를 도시한 도 5a를 참조한다. 히터 조립체(244-1)는 링들 또는 링들의 부분들로 형상화된 복수의 전기 저항 히터들을 포함한다. 더 구체적으로, 히터 조립체(244-1)는 중앙에 위치하는 제1 히터(246-1)를 포함한다. 제1 히터(246-1)는 실질적으로 전술한 바와 같은 전기 접점들(도 5a에 미도시), 및 전기 접점들에 결합된, 실질적으로 전술한 바와 같은 전기 어댑터(240-1)와 같은 전기 어댑터들을 포함한다. 선택적으로, 제1 히터(246-1)는 링 히터 또는 링 히터의 부분일 수 있다. 다른 선택사항으로서, 제1 히터(246-1)는 도 3a에 묘사된 바와 같은 전기 저항 히터(220-1) 또는 도 4a에 묘사된 바와 같은 전기 저항 히터(242-1)들의 조합과 본질적으로 동일한 링 히터일 수 있다. 대안으로, 제1 히터(246-1)는 상기에 설명된 전기 저항 히터(220-1)들 및 전기 저항 히터(242-1)들의 구성이 아닌 다른 구성을 가질 수 있다. 도 5a에 도시된 본 발명의 실시예는 전기 저항 히터(220-1) 및 전기 저항 히터(242-2)와는 상이한 구성을 가진 가열 소자를 포함하는 제1 히터(246-1)를 구비한다.
히터 조립체(244-1)는 제1 히터(246-1)를 둘러싼 전기 저항 히터(220-1)를 더 포함한다. 전기 저항 히터(220-1)는 도 3a의 전기 저항 히터(220-1)에 대해 설명된 바와 본질적으로 동일하다. 전기 저항 히터(220-1)를 위한 전기 어댑터(240-1) 역시 도 5a에 도시되어 있다.
히터 조립체(244-1)는 12개의 전기 저항 히터(242-1)들을 더 포함하고, 상기 전기 저항 히터들은 링의 1/4 부분으로 형상화되며, 실질적으로 원형 가열 영역을 위해 동심의 링들의 실질적으로 평탄한 어레이를 형성하도록 배치된다. 전기 저항 히터(242-1)는 도 4a의 전기 저항 히터(242-1)들에 대해 설명된 바와 본질적으로 동일하다. 전기 저항 히터(242-1)를 위한 전기 어댑터(240-1) 역시 도 5a에 도시되어 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 장치는 열분해 흑연 가열 소자를 포함하는 전기 저항 히터이다. 열분해 흑연 가열 소자는 하나 이상의 열분해 흑연 전기 접점을 구비한다. 전기 저항 히터는 전술한 전기 어댑터(240)들 및 전기 어댑터(240-1)들과 같은 하나 이상의 열분해 흑연 전기 어댑터를 더 포함한다. 하나 이상의 전기 어댑터는 하나 이상의 열분해 흑연 전기 접점에 압입 결합된다. 전기 저항 히터는 가열 소자 및 전기 어댑터를 오버코팅하는 탄화실리콘층을 더 포함한다. 탄화실리콘 오버코팅은 하나 이상의 열분해 흑연 전기 접점을 하나 이상의 전기 어댑터에 압입 결합시킨 후 적용된다. 탄화실리콘 코팅은 고온 화학기상증착 공정을 사용하여 적용될 수 있다.
이제, 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템(103)의 횡단면도를 도시한 도 6을 참조한다. 시스템(103)은 상면(152-1) 및 하면(152-2)을 구비한 공정 챔버를 포함한다. 선택적으로, 하나 이상의 기판(154; 기판들의 위치를 파선으로 나타냄)이 처리를 위해 공정 챔버의 바닥에 배치될 수 있다. 대안으로, 시스템(103)은 공정 챔버 내에 하나 이상의 기판(154)을 유지하기 위해 배치된 기판 홀더(156)를 포함한다. 본 발명의 몇몇 실시예들을 위한 선택사항으로서, 공정 챔버의 하면(152-2)은 기판 홀더(156)를 적어도 부분적으로 수용하는 오목한 영역(153)을 구비한다. 시스템(103)은 실질적으로 전술한 바와 같은 회전 결합구(180), 및 실질적으로 전술한 바와 같은 히터 조립체(202)를 포함한다. 시스템(103)은 전술한 바와 같이 시스템(101)과 본질적으로 동일하며, 적어도 하나의 코안다 효과 가스 분사기(252)가 추가된다.
더 구체적으로, 시스템(103)은 기판 지지구(156) 및/또는 하나 이상의 기판(154)의 표면 상에 코안다 효과 가스 유동을 공급하기 위해 기판 지지구(156)의 외주 가장자리에 근접하게 배치된 적어도 하나의 코안다 효과 가스 분사기(252)를 포함한다. 본 발명의 몇몇 실시예에 따르면, 시스템(103)은 적어도 하나의 코안다 효과 가스 분사기(252)에 하나 이상의 반응성 가스를 공급하기 위해 적어도 하나의 코안다 효과 가스 분사기(252)와 유체 소통된 가스 유동 제어 시스템(도 5에 미도시)을 더 포함한다.
시스템(103)의 일 실시예에서, 코안다 효과 가스 분사기(252)는 가스 유입구(253), 가스 유동 채널(254), 및 가스 토출구(255)를 구비한다. 가스 토출구(255)는 가스 유동 채널(254)과 유체 소통되며, 가스 유동 채널(254)은 가스 유입구(253)와 유체 소통된다. 가스 유동 채널(254)은 코안다 효과 가스 유동을 생성하기 위해 코안다 효과 가스 분사기(252)의 볼록면(254-1)에 의해 형성된다. 더 구체적으로, 볼록면(254-1)은 기판(154)들의 표면 및/또는 기판 홀더(156)의 표면에 대략적으로 위치하는 평면에 접선방향으로 접근하도록 형성 및 배치된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 볼록면(254-1)은 곡면이다. 다른 실시예들을 위한 선택사항으로서, 볼록면(254-1)은 각 경사면에 대해 적은 곡률을 가지거나 곡률이 없는 하나 이상의 경사면에 의해 형성된다.
코안다 효과 가스 유동은 가스를 볼록면(254-1) 상에 흐르게 함으로써 생성되고, 이는 가스 유동과 볼록면(254-1) 사이의 부착(attachment)을 유도하여, 가스 유동이 실질적으로 볼록면(254-1)을 따르게 된다. 본 발명자들은 코안다 효과 가스 분사기(252)를 나간 가스가 기판 홀더(156)의 표면의 적어도 일부 및/또는 하나 이상의 기판(154)의 표면의 적어도 일부를 포함하는 소정 거리 동안 부착을 지속시키는 것으로 보인다는 것을 알아내었다. 이에 대한 가능한 설명은 가스 유동과 표면들 사이의 부착이 기판의 표면에 더 근접한 가스 유동 내에 하나 이상의 반응성 화학물질을 유지하는 데 도움이 되고, 그에 따라 하나 이상의 반응성 화학물질이 기판들의 표면을 처리하기 위해 더 효율적으로 사용되거나, 하나 이상의 다른 현상이 코안다 효과의 사용에 따른 이점의 발생과 관련될 수 있는 것이라고 본 발명자들은 믿고 있다. 다시 말하면, 코안다 효과 가스 유동은 더 긴 시간 간격 동안 기판의 표면 인근에서 하나 이상의 반응성 화학물질을 유지하기 위해 기판의 표면과 상승적으로 상호작용하는 것으로 보인다. 코안다 효과에 대한 논의는 Imants Reba의 “코안다 효과의 응용(Applications of the Coanda Effect), Scientific American, Vol. 214, No. 6, 1966년 6월, p84~p92”, 및 H. Coanda의 U.S. 특허 제2,052,869호에서 찾아볼 수 있으며, 이들 문헌들의 내용은 본원에 모든 면에서 참조로서 포함된다.
본 발명의 몇몇 실시예들에 대한 선택사항으로서, 적어도 하나의 코안다 효과 가스 분사기(252)는 슬릿을 형성하기 위해 직사각형 형상으로 이루어진 가스 토출구(255)를 구비한다. 대안으로, 가스 토출구(255)는 정사각형 또는 다른 기하학적 형상일 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예들에 대한 선택사항으로서, 적어도 하나의 코안다 효과 가스 분사기(252)는 가스 토출구(255)가 하나 이상의 기판(154)들의 표면과 실질적으로 동일 평면에 있거나 그 위에 있고/있거나, 기판 지지구(156)의 표면과 실질적으로 동일 평면에 있거나 그 위에 있도록 공정 챔버 내에 배치된다. 다른 선택사항으로서, 적어도 하나의 코안다 효과 가스 분사기(252)는 가스 토출구(255)가 공정 챔버의 하면(152-2)과 실질적으로 동일 평면에 있거나 그 위에 있도록 공정 챔버 내에 배치된다.
이제, 본 발명의 하나 이상의 실시예들을 위한 코안다 효과 가스 분사기(252-1)의 평면도 및 횡단면도를 각각 도시한 도 7 및 도 7a를 참조한다. 파선을 사용하여 은선을 도시한다. 선택사항으로서, 코안다 효과 가스 분사기(252-1)는 도 6에 도시된 본 발명의 실시예들에 대해 설명된 적어도 하나의 코안다 효과 가스 분사기(252)를 대신하여 사용될 수 있다. 코안다 효과 가스 분사기(252-1)는 적어도 하나의 코안다 효과 가스 분사기(252)와 유사하다.
코안다 효과 가스 분사기(252-1)는 가스 유입구(253), 가스 유동 채널(254), 및 가스 토출구(255)를 구비한 실질적으로 강성의 구조이다. 코안다 효과 가스 분사기(252-1)는 또한 적어도 하나의 코안다 효과 가스 분사기(252)에 존재하지 않는 플레넘(plenum, 256)을 구비한다. 가스 토출구(255)는 가스 유동 채널(254)을 통해 플레넘(256)과 유체 소통된다. 가스 유입구(253)는 플레넘(256)과 유체 소통된다. 가스 유동 채널(254)은 코안다 효과 가스 유동을 생성하기 위해 코안다 효과 가스 분사기(252-1)의 적어도 하나의 볼록면(254-1)에 의해 형성된다.
작동 중에, 코안다 효과 가스 분사기(252-1)는 가스 유입구(253)에서 가스 또는 가스 혼합물을 받고, 가스는 가스 유입구(253)로부터 플레넘(256)으로 흐르고, 가스 유동 채널(254)로 진행하여, 볼록면(254-1)을 통과하고, 가스 토출구(255)에서 나간다.
이제, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판들을 처리하기 위한 시스템(106)의 횡단면도, 및 시스템(106)의 내부의 평면도를 도시한 도 8 및 도 8a를 참조한다. 시스템(106)은 하면(152-2) 및 상면(도 8a에 미도시)을 구비한 공정 챔버를 포함한다. 시스템(106)은 공정 챔버 내에 하나 이상의 기판(154)을 유지하기 위해 배치된 기판 홀더(156)를 포함한다. 도 8 및 도 8a는 파선을 사용하여 3개의 기판(154)들을 기판 홀더(156) 상에 처리를 위해 위치시키는 방식을 예로서 보여준다. 본 발명의 몇몇 실시예들을 위한 선택사항으로서, 공정 챔버의 하면(152-2)은 기판 홀더(156)를 적어도 부분적으로 수용하는 오목한 영역(도 8a에 미도시)을 구비한다. 시스템(106)은 배기구(172)를 구비한 외부 챔버(170)를 포함한다. 외부 챔버(170)는 실질적으로 공정 챔버를 둘러싼다.
시스템(106)은 기판 지지구(156)의 표면 및 하나 이상의 기판(154)이 그 위에 존재한다면, 그 기판(154)의 표면을 회전시키기 위해 기판 지지구(156)와 연결된 선택적인 회전 결합구를 포함한다. 대안으로, 시스템(106)은 기판 지지구(156)의 표면의 선형 병진운동을 위해 기판 지지구(156)와 연결된 선형 액추에이터를 포함할 수 있다.
시스템(106)은 기판(154)들에 열을 공급하기 위해 배치된 히터 조립체(202)를 구비한 가열 시스템을 포함한다. 시스템(106)은 후면으로부터 기판들을 가열하기 위해 하면(152-2)의 외측을 대향하도록 배치된 히터 조립체(202)를 구비한다. 선택적으로, 히터 조립체(202)는 전면으로부터 기판들을 가열하기 위해 상면(152-1)의 외측을 대향하도록 배치될 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같은 또 다른 선택사항으로서, 시스템(106)은 기판들을 후면 및 전면으로부터 가열할 수 있도록 상면(152-1) 위에 배치된 히터 조립체(202), 및 하면(152-2) 아래에 배치된 히터 조립체(202)를 구비한다. 히터 조립체(202)는 실질적으로 전술한 바와 같은 하나 이상의 전기 저항 히터를 포함한다.
더 구체적으로, 히터 조립체(202)는 전술한 바와 같은 하나 이상의 전기 저항 히터(220), 전술한 바와 같은 하나 이상의 전기 저항 히터(220-1), 전술한 바와 같은 하나 이상의 전기 저항 히터(242), 전술한 바와 같은 하나 이상의 전기 저항 히터(242-1), 및/또는 전술한 바와 같은 하나 이상의 제1 히터(246-1)를 포함할 수 있다. 히터 조립체(202)는 전술한 바와 같은 히터 조립체(244)와 같은 히터 조립체이거나, 전술한 바와 같은 히터 조립체(244-1)와 같은 히터 조립체일 수 있다.
시스템(106)은 기판 지지구(156) 및/또는 하나 이상의 기판(154)의 표면 상에 코안다 효과 가스 유동을 공급하기 위해 기판 지지구(156)의 외주 가장자리에 근접하게 배치된 적어도 하나의 코안다 효과 가스 분사기(252-1)를 포함한다. 도 8a는 5개의 코안다 효과 가스 분사기(252-1)들을 도시한다. 본 발명의 몇몇 실시예에 따르면, 시스템(106)은 적어도 하나의 코안다 효과 가스 분사기(252-1)에 하나 이상의 반응성 가스를 공급하기 위해 적어도 하나의 코안다 효과 가스 분사기(252-1)와 유체 소통된 가스 유동 제어 시스템(도 8 및 도 8a에 미도시)을 더 포함한다.
코안다 효과 가스 분사기(252-1)는 도 7 및 도 7a에 대해 전술한 바와 실질적으로 동일하다. 대안으로, 시스템(106)은 도 6에 대해 전술한 바와 같은 코안다 효과 가스 분사기(252)와 같은 코안다 효과 가스 분사기들 중 하나 이상 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
시스템(106)은 공정 챔버의 하면(152-2) 상에 하나 이상의 가스 또는 가스 혼합물을 공급하기 위해 배치된 적어도 하나의 제2 가스 분사기(270)를 포함한다. 더 구체적으로, 적어도 하나의 제2 가스 분사기(270)는 가스 또는 가스 혼합물을 기판(154)들 및/또는 기판 홀더(156) 상에 흐르게 하기 위해 배치된다. 도 7에는 5개의 제2 가스 분사기(270)들이 구비되어 있다. 적어도 하나의 제2 가스 분사기(270)는 코안다 효과 가스 분사기가 아니다. 적어도 하나의 제2 가스 분사기(270)는 가스 유동이 통과하는 천공을 가진 고형 몸체, 관, 샤워헤드 또는 노즐을 가진 관, 또는 다른 유형의 노즐과 같이, 기판을 처리하기 위해 통상적으로 사용되는 것과 같은 표준 가스 분사기일 수 있다.
시스템(106)은 적어도 하나의 코안다 효과 가스 분사기(252-1) 뒤에 위치하는 적어도 하나의 제2 가스 분사기(270)를 구비한 실시예를 보여준다. 본 발명의 다른 실시예들은 도 8 및 도 8a에 도시된 배치와는 상이한, 적어도 하나의 제2 가스 분사기(270) 및 적어도 하나의 코안다 효과 가스 분사기(252-1)의 상대 위치 및 배향을 가질 수 있다는 것을 이해해야 한다.
적어도 하나의 코안다 효과 가스 분사기(252-1) 및 적어도 하나의 제2 분사기(270)의 사용을 조합한 결과로서, 본 발명의 몇몇 실시예들을 위한 잠재적인 이점을 달성할 수 있다. 다시 말하면, 적어도 하나의 코안다 효과 가스 분사기(252-1)의 가스 유동과 적어도 하나의 제2 분사기(270)의 가스 유동 사이의 상승적 상호작용으로 인해, 개선된 공정 결과를 얻을 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예들에 대한 선택사항으로서, 시스템(101), 시스템(103), 및 시스템(106)과 같은 시스템들은 온벽(hot wall) 공정 챔버를 구비하도록 구성될 수 있고, 이를 위해 전기 저항 히터들이 기판(154)들, 기판 홀더(156), 및 상면(152-1)과 하면(152-2)을 포함하는 공정 챔버의 벽들을 가열하기 위해 배치된다. 대안으로, 시스템은, 전기 저항 히터들이 실질적으로 공정 챔버의 벽들을 가열하지 않으면서 실질적으로 기판(154)들 및/또는 기판 홀더(156)만을 가열하기 위해 구성되고/구성되거나, 냉각된 공정 챔버 벽들을 구비한 냉벽(cold wall) 시스템일 수 있다. 본 발명의 몇몇 실시예들에 대한 잠재적 이점은 코안다 효과 가스 유동이 기판들 상의 온도 변화에 의해 야기된 온도-유도 대류의 효과들 중 일부를 완화시킬 수 있다는 것이다.
본 발명의 몇몇 실시예들에 대해, 공정 챔버, 기판 지지구, 외부 챔버, 히터 조립체, 및 코안다 효과 가스 분사기들은 반도체 디바이스를 처리하기에 적합한 재료들을 포함한다. 본 발명의 실시예들과 사용하기에 적합한 재료들의 예로, 산화알루미늄, 질화알루미늄, 탄화실리콘, 질화실리콘, 석영 또는 용융 실리카와 같은 이산화실리콘, 스테인리스 강, 흑연, 및 탄화실리콘이 코팅된 흑연이 포함되지만, 이에 제한되지 않는다.
상기에 설명된 시스템들 및 장치들은 본 발명의 실시예들에 따른 다양한 공정들을 위해 사용될 수 있다. 이제, 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적인 공정도(291)를 도시한 도 9를 참조한다. 예시적인 공정도(291)는 다른 단계들(미도시)이 추가될 수도 있는 비배타적인 일련의 단계들을 포함한다. 당해 기술분야의 숙련자는 많은 변경들, 수정들, 및 대안들을 인식할 것이다. 도 9는 기판 상에 화학 반응을 수행하기 위한 예시적인 공정도(291)가 기판을 제공하는 단계(293)를 포함하는 것을 보여준다. 예시적인 공정도(291)는, 상기에 설명되고 도 2, 도 3, 도 3a, 도 4, 도 4a, 도 5, 및 도 5a에 도시된 바와 같은 적어도 하나의 히터 또는 히터 조립체를 제공하는 단계(295)를 포함한다. 예시적인 공정도(291)에 적합한 히터들의 특정한 예로, 전기 저항 히터(220), 전기 저항 히터(220-1), 전기 저항 히터(242), 전기 저항 히터(242-1), 및 제1 히터(246-1)가 있다. 예시적인 공정도(291)는 하나 이상의 반응성 가스를 제공하는 단계(297)를 포함한다. 예시적인 공정도(291)는, 적어도 하나의 히터 또는 히터 조립체로 기판에 열을 가하고, 기판 상에 하나 이상의 반응성 가스의 코안다 효과 가스 유동을 생성하는 단계(299)를 더 포함한다. 열은 기판이 공정 온도가 되게 하고/하거나, 공정을 위한 공정 온도로 기판을 유지하기 위해 사용될 수 있다. 예시적인 공정도(291)는 또한 화학 반응을 일어나게 하기에 충분한 추가적인 공정 조건을 유지하는 단계를 포함할 수 있다.
선택사항으로서, 예시적인 공정도(291)는 또한 본 발명의 추가적인 실시예들에 대한 하나 이상의 수정을 포함할 수 있다. 예시적인 수정은 299 단계 중에 기판을 회전시키는 것을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 기판을 제공하는 단계(293)는 반도체 웨이퍼를 제공하는 단계를 포함한다. 기판을 제공하는 단계(293)는 전자 또는 광전자 디바이스를 제조하기 위한 기판을 제공하는 단계를 포함한다. 기판을 제공하는 단계(293)는 실리콘 웨이퍼를 제공하는 단계를 포함한다. 하나 이상의 반응성 가스를 제공하는 단계(297)는 반도체 증착을 위해 하나 이상의 전구체를 제공하는 단계를 포함한다. 하나 이상의 반응성 가스를 제공하는 단계(297)는 실리콘 전구체를 제공하는 단계를 포함한다. 하나 이상의 반응성 가스를 제공하는 단계(297)는 실란, 디클로로실란, 트리클로로실란, 및 실리콘 테트라클로라이드로 이루어진 군에서 선택된 화합물을 제공하는 단계를 포함한다. 하나 이상의 반응성 가스를 제공하는 단계(297)는 반도체용 도펀트 화합물을 제공하는 단계를 포함한다. 하나 이상의 반응성 가스를 제공하는 단계(297)는 4족 원소 반도체, 4족 원소 화합물 반도체, 3-5족 원소 반도체, 또는 2-4족 원소 반도체의 증착을 위해 하나 이상의 전구체를 제공하는 단계를 포함한다. 기판 상에 하나 이상의 반응성 가스의 코안다 효과 가스 유동을 생성하는 한편, 화학 반응을 일어나게 하기에 충분한 조건을 유지하는 단계(299)는 에피택셜 실리콘의 증착을 위한 조건을 포함한다. 기판 상에 하나 이상의 반응성 가스의 코안다 효과 가스 유동을 생성하는 한편, 화학 반응을 일어나게 하기에 충분한 조건을 유지하는 단계(299)는 카드뮴 텔루라이드, 카드뮴 수은 텔루라이드, 갈륨 비소, 질화갈륨, 안티몬화인듐, 인화인듐, 실리콘, 실리콘 게르마늄, 및 탄화실리콘과 같은 그러나 이에 제한되지 않은 재료들의 에피택셜층의 증착을 위한 조건을 포함한다.
명확하게, 본 발명의 실시예들은 반도체 디바이스 제조를 위한 공정들과 같은 다양한 공정들을 위해 사용될 수 있다. 선택된 공정 가스 및 공정 조건의 변화에 의해, 본 발명의 실시예들은 에피택셜층, 다결정층, 나노결정층, 또는 비정질층을 위한 증착 공정들; 기판 식각 또는 세척과 같은 공정들; 기판 산화 공정; 및/또는 기판 도핑 공정과 같은 기판 공정들을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 또한 원소 재료, 화합물, 화합물 반도체, 및 화합물 유전 재료와 같은 재료층들을 성장시키기 위한 방법들 및 장치들을 포함한다. 화합물 반도체 응용들을 위한 바람직한 실시예들에서, 코안다 효과 가스 분사기들 중 적어도 하나는 붕소, 알루미늄, 갈륨, 인듐, 탄소, 실리콘, 게르마늄, 주석, 납, 질소, 인, 비소, 안티몬, 황, 셀레늄, 텔루르, 수은, 카드뮴, 및 아연과 같은 원소들 중 적어도 하나를 포함하는 가스의 유동을 공급하기 위해 연결된다. 선택적으로, 하나 이상의 코안다 효과 가스 분사기 및/또는 하나 이상의 제2 가스 분사기는 수소; 불활성 가스; 도펀트와 혼합된 수소; 또는 도펀트와 혼합된 불활성 가스와 같은 가스 또는 가스 혼합물의 유동을 공급하기 위해 연결된다.
본 발명의 실시예들에 따른 방법들은 전술한 바와 같은 다양한 공정 가스들의 사용을 포함할 수 있다. 방법을 위해 사용되는 가스들은 공정에 따라 좌우될 것이다. 일 실시예에서, 가스 유동 스트림은 실리콘 소스 가스, 도펀트 가스, 및 수소를 포함한다.
전술한 명세서에서는 본 발명을 특정한 실시예들을 참조하여 설명하였다. 그러나, 당해 기술분야의 숙련자는 후술하는 청구범위에 설명된 바와 같은 본 발명의 범주로부터 벗어남 없이 다양한 수정들과 변경들이 이루어질 수 있다는 것을 이해한다. 따라서, 명세서 및 도면은 제한적인 의미가 아닌 설명적인 의미로 고려되어야 하고, 이러한 모든 수정들은 본 발명의 범주 내에 포함되도록 의도된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 히터를 설계하기 위해 사용될 수 있는 예시적인 과정을 이하에 제시한다. 이러한 설계를 위한 히터는 도 1에 도시된 링 히터와 구성에 있어서 유사하다. 히터를 위해 사용된 입력 데이터는, 내부 반경: 2.75 인치; 외부 반경: 4.85 인치; 대향하는 측면들 사이의 간격: 0.060 인치; 히터 재료: 약 0.00049 옴/인치의 저항성을 가진 성형 흑연; 히터 각크기: 실질적으로 360°; 스포크 개수: 101; 스포크+간격의 각폭: 3.545°; 세그먼트 길이: 0.21 인치; 및 초기 시험 두께: 0.135 인치를 포함한다. 이러한 예를 위한 입력 데이터는 히터의 내부 반경에서 외부 반경까지의 연산들을 제공하기 위해 세그먼트 길이에 상응하는 양만큼 점진적으로 증가하는 반경 위치들에서 가열 소자 횡단면 폭 및 가열 소자 횡단면 두께를 연산하기 위해 방정식 (1) 및 방정식 (2)와 함께 사용된다. 연산들이 표 1에 나타나 있다. 이러한 예를 위해, 연산들은 내부 반경 및 외부 반경을 포함하는 스포크들 중 하나를 따라 균일하게 이격된 11개의 반경 위치들에서 수행된다.
각각의 세그먼트 길이에 대한 저항 및 반경 위치의 함수인 가열 소자의 횡단면 면적과 같은 추가적인 관련 연산들 역시 표 1에 나타나 있다. 세그먼트 길이들에 대한 저항은 스포크에 대한 총 저항을 제공하기 위해 합산되고, 가열 소자에 대한 총 저항을 판단하기 위해 스포크의 개수로 곱해진다. 이러한 연산들은 또한 설계자가 히터의 설계를 수정하기 위해 사용할 수 있는 가능한 접근방안을 보여주는 것을 돕고, 그에 따라 히터는 전원 성능의 바람직한 활용 또는 최적의 활용에 가장 밀접하게 들어맞는다. 구체적으로, 전원과 사용하기 위한 바람직한 저항 또는 최적의 저항과의 비교를 위해 가열 소자를 위한 총 저항을 획득하기 위해, 설계자는 상이한 초기 시험 두께를 선택하고 연산들을 반복할 수 있다. 이러한 반복 과정은 가열 소자를 위한 총 저항이 전원과 사용하기 위한 최적의 저항 또는 바람직한 저항이 될 때까지 계속될 수 있다.
이점들, 다른 장점들, 및 과제에 대한 해결방안들을 특정한 실시예들에 관해 전술하였다. 그러나, 이러한 이점들, 장점들, 과제에 대한 해결방안들, 및 어떠한 이점, 장점, 또는 해결방안을 발생하게 하거나 명확하게 할 수 있는 임의의 요소(들)는 청구범위의 일부 또는 전부의 중요하거나, 필요하거나, 필수적인 특징 또는 요소로서 해석되지 않아야 한다.
본원에 사용된 바와 같이, “포함한다”, “포함하는”, “구비한다”, “구비하는”, “가진다”, “가진”, “적어도 하나”라는 용어들 또는 이들의 다른 모든 변형은 비배타적 포함(non-exclusive inclusion)을 포괄하도록 의도된다. 예컨대, 일련의 요소들을 포함하는 공정, 방법, 물품, 또는 장치는 반드시 이러한 요소들에만 제한되는 것이 아니라, 이러한 공정, 방법, 물품, 또는 장치에 대해 고유하지 않거나 명시적으로 기재되지 않은 다른 요소들을 포함할 수 있다. 또한, 명시적으로 달리 언급되지 않는 한, “또는”은 “배타적 논리합(exclusive or)”이 아닌 “포괄적 논리합(inclusive or)”을 나타낸다. 예를 들어, A 또는 B라는 조건은 A가 진실이고(또는 존재하고) B가 거짓인(또는 존재하지 않는) 경우, A가 거짓이고(또는 존재하지 않고) B가 진실인(또는 존재하는) 경우, 및 A와 B 모두가 진실인(또는 존재하는) 경우 중 임의의 하나에 의해 만족된다.
본 발명의 특정한 실시예들을 설명하고 도시하였지만, 구체적으로 도시 및 설명된 실시예들의 세부사항에 대한 변경들이 첨부된 청구범위 및 그 법적 균등물에 정의된 바와 같은 본 발명의 진정한 정신 및 범주를 벗어남 없이 이루어질 수 있음은 물론이다.
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2010년 7월 29일자로 Ronald L. Colvin 등에 의해 출원된 “기판 처리 장치 및 시스템(SUBSTRATE PROCESSING APPARATUSES AND SYSTEMS)”이라는 명칭의 미국 특허출원 일련번호 제61/369,047호(Docket No. LAS-001)의 이익을 주장한다. 본 출원은 2010년 7월 30일자로 Ronald L. Colvin 등에 의해 출원된 “전기 저항 히터 및 히터 조립체(ELECTRICAL RESISTANCE HEATER AND HEATER ASSEMBLIES)”라는 명칭의 미국 특허출원 일련번호 제61/369,077호(Docket No. LAS-002); 2010년 7월 30일자로 Ronald L. Colvin 등에 의해 출원된 “코안다 효과를 사용하여 기판을 화학처리하기 위한 시스템, 장치, 및 방법(SYSTEMS, APPARATUSES, AND METHODS FOR CHEMICALLY PROCESSING SUBSTRATES USING THE COANDA EFFECT)”이라는 명칭의 미국 특허출원 일련번호 제61/369,072호(Docket No. LAS-003); 2000년 4월 17일자로 출원된 미국 특허 제6,331,212호; 및 2001년 7월 7일자로 출원된 미국 특허 제6,774,060호에 관련된다. 이러한 출원들 및 특허들 모두의 내용은 본원에 전체가 참조로서 포함된다.
Claims (28)
- 하나 이상의 기판을 처리하기 위한 시스템에 있어서,
공정 챔버;
하나 이상의 기판을 유지하기 위해 상기 공정 챔버 내에 배치된 기판 지지구; 및
외부 반경을 한정하기 위해 배치된 복수의 피크들 및 내부 반경을 한정하기 위해 배치된 복수의 트로프들을 구비한 정현파형 가열 소자를 포함하는 적어도 하나의 전기 저항 히터로서, 상기 가열 소자의 횡단면 폭은 반경 위치의 제1 함수이고, 상기 가열 소자의 횡단면 두께는 반경 위치의 제2 함수이므로, 상기 가열 소자는 각 반경 위치에서 실질적으로 일정한 열유속을 제공하고, 상기 가열 소자의 대향하는 측면들 사이에 실질적으로 일정한 간격을 형성하며, 상기 적어도 하나의 전기 저항 히터는 상기 기판 지지구 및/또는 상기 하나 이상의 기판을 가열하기 위해 배치된 적어도 하나의 전기 저항 히터를 포함하는, 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 기판 지지구 및/또는 상기 하나 이상의 기판의 표면 상에 코안다 효과 가스 유동을 공급하기 위해 상기 기판 지지구의 외주 가장자리에 근접하게 배치된 적어도 하나의 코안다 효과 가스 분사기를 더 포함하는 시스템. - 제2항에 있어서,
상기 적어도 하나의 코안다 효과 가스 분사기는 가스 토출구, 가스 유동 채널, 및 가스 유입구를 포함하고, 상기 가스 토출구는 상기 가스 유동 채널과 유체 소통되며, 상기 가스 유동 채널은 상기 가스 유입구와 유체 소통되고, 상기 가스 유동 채널은 코안다 효과 가스 유동을 생성하기 위해 상기 코안다 효과 가스 분사기의 적어도 하나의 볼록면에 의해 형성되는, 시스템. - 제2항에 있어서,
상기 적어도 하나의 코안다 효과 가스 분사기는 가스 유입구, 플레넘, 가스 유동 채널, 및 가스 토출구를 포함하고, 상기 가스 토출구는 상기 가스 유동 채널을 통해 상기 플레넘과 유체 소통되며, 상기 가스 유입구는 상기 플레넘과 유체 소통되고, 상기 가스 유동 채널은 코안다 효과 가스 유동을 생성하기 위해 상기 코안다 효과 가스 분사기의 적어도 하나의 볼록면에 의해 형성되는, 시스템. - 제2항에 있어서,
상기 기판 지지구의 표면을 회전시키기 위해 상기 기판 지지구와 연결된 회전 결합구를 더 포함하는 시스템. - 제2항에 있어서,
상기 기판 지지구의 표면의 선형 병진운동을 위해 상기 기판 지지구와 연결된 선형 액추에이터를 더 포함하는 시스템. - 제2항에 있어서,
상기 공정 챔버는 상승 온도 공정들을 위한 온벽 챔버인, 시스템. - 제2항에 있어서,
상기 공정 챔버, 상기 기판 지지구, 및 상기 적어도 하나의 코안다 효과 가스 분사기는 산화알루미늄, 질화알루미늄, 탄화실리콘, 질화실리콘, 이산화실리콘, 스테인리스 강, 흑연, 및 탄화실리콘이 코팅된 흑연으로 이루어진 군에서 선택된 재료들을 포함하는, 시스템. - 제2항에 있어서,
상기 정현파형 가열 소자의 횡단면 두께는 f(1/r) 형식의 함수이고, 여기서 r은 히터 상의 반경 위치인, 시스템. - 제2항에 있어서,
상기 정현파형 가열 소자의 횡단면 폭은 f(r) 형식의 함수이고, 여기서 r은 히터 상의 반경 위치인, 시스템. - 제2항에 있어서,
상기 정현파형 가열 소자의 횡단면 두께는 방정식 t = 2pri 2Gti/(2pr2G-Sr) 로부터 얻어지고, 여기서 t는 가열 소자의 횡단면 두께, r은 가열 소자 상의 반경 위치, π는 수학 상수 파이, ri는 가열 소자의 내부 반경, ti는 초기 시험 두께, G는 히터의 각크기에 의해 나누어진 가열 소자 스포크의 각폭에 상응하는 형상 인자, S는 가열 소자의 대향하는 측면들 사이의 간격인, 시스템. - 제2항에 있어서,
상기 정현파형 가열 소자의 횡단면 폭은 방정식 w = 2pGr-S로부터 얻어지고, 여기서 w는 가열 소자의 횡단면 폭, r은 가열 소자 상의 반경 위치, π는 수학 상수 파이, G는 히터의 각크기에 의해 나누어진 가열 소자 스포크의 각폭에 상응하는 형상 인자, S는 가열 소자의 대향하는 측면들 사이의 간격인, 시스템. - 제2항에 있어서,
상기 적어도 하나의 전기 저항 히터는 탄화실리콘으로 코팅된 흑연을 포함하는, 시스템. - 제2항에 있어서,
상기 가열 소자는 니켈-크롬 합금, 몰리브덴, 탄탈륨, 및 텅스텐으로 이루어진 군에서 선택된 재료를 포함하는, 시스템. - 제2항에 있어서,
상기 적어도 하나의 전기 저항 히터는 전기 접점들, 및 상기 전기 접점들에 압입 결합된 어댑터들을 더 포함하는, 시스템. - 제2항에 있어서,
상기 공정 챔버에 가스 유동을 공급하기 위해 배치된 제2 가스 분사기를 더 포함하는 시스템. - 하나 이상의 기판을 처리하기 위한 시스템에 있어서,
외부 챔버;
상기 외부 챔버 내에 실질적으로 배치된 공정 챔버;
하나 이상의 기판을 유지하기 위해 상기 공정 챔버 내에 배치된 기판 지지구;
외부 반경을 한정하기 위해 배치된 복수의 피크들 및 내부 반경을 한정하기 위해 배치된 복수의 트로프들을 구비한 정현파형 가열 소자를 포함하는 적어도 하나의 전기 저항 히터로서, 상기 가열 소자의 횡단면 폭은 반경 위치의 제1 함수이고, 상기 가열 소자의 횡단면 두께는 반경 위치의 제2 함수이므로, 상기 가열 소자는 각 반경 위치에서 실질적으로 일정한 열유속을 제공하고, 상기 가열 소자의 대향하는 측면들 사이에 실질적으로 일정한 간격을 형성하며, 상기 적어도 하나의 전기 저항 히터는 열분해 흑연 전기 접점들, 및 상기 전기 접점들에 압입 결합된 열분해 흑연 전기 어댑터들, 및 열증착된 탄화실리콘 오버코팅을 포함하고, 상기 적어도 하나의 전기 저항 히터는 상기 기판 지지구 및/또는 상기 하나 이상의 기판을 가열하기 위해 상기 외부 챔버와 상기 공정 챔버 사이에 배치된 적어도 하나의 전기 저항 히터;
상기 기판 지지구 및/또는 상기 기판들의 표면 상에 코안다 효과 가스 유동을 공급하기 위해 상기 기판 지지구의 외주 가장자리에 근접하게 배치된 적어도 하나의 코안다 효과 가스 분사기로서, 상기 적어도 하나의 코안다 효과 가스 분사기는 가스 유입구, 플레넘, 가스 유동 채널, 및 가스 토출구를 포함하고, 상기 가스 토출구는 상기 가스 유동 채널을 통해 상기 플레넘과 유체 소통되며, 상기 가스 유입구는 상기 플레넘과 유체 소통되고, 상기 가스 유동 채널은 코안다 효과 가스 유동을 생성하기 위해 상기 코안다 효과 가스 분사기의 적어도 하나의 볼록면에 의해 형성되는 적어도 하나의 코안다 효과 가스 분사기;
상기 공정 챔버에 가스 유동을 공급하기 위해 배치된 적어도 하나의 제2 가스 분사기; 및
상기 기판 지지구를 회전시키기 위해 상기 기판 지지구와 연결된 회전 결합구를 포함하며;
상기 정현파형 가열 소자의 횡단면 두께는 방정식 t = 2pri 2Gti/(2pr2G-Sr)로부터 얻어지고, 여기서 t는 가열 소자의 횡단면 두께, r은 가열 소자 상의 반경 위치, π는 수학 상수 파이, ri는 가열 소자의 내부 반경, ti는 초기 시험 두께, G는 히터의 각크기에 의해 나누어진 가열 소자 스포크의 각폭에 상응하는 형상 인자, S는 가열 소자의 대향하는 측면들 사이의 간격이고;
상기 정현파형 가열 소자의 횡단면 폭은 방정식 w = 2pGr-S로부터 얻어지고, 여기서 w는 가열 소자의 횡단면 폭, r은 가열 소자 상의 반경 위치, π는 수학 상수 파이, G는 히터의 각크기에 의해 나누어진 가열 소자 스포크의 각폭에 상응하는 형상 인자, S는 가열 소자의 대향하는 측면들 사이의 간격인, 시스템. - 기판을 처리하는 방법에 있어서,
기판을 제공하는 단계;
하나 이상의 반응성 가스를 제공하는 단계;
외부 반경을 한정하기 위해 배치된 복수의 피크들 및 내부 반경을 한정하기 위해 배치된 복수의 트로프들을 구비한 정현파형 가열 소자를 포함하는 적어도 하나의 히터 또는 히터 조립체를 제공하는 단계로서, 상기 가열 소자의 횡단면 폭은 반경 위치의 제1 함수이고, 상기 가열 소자의 횡단면 두께는 반경 위치의 제2 함수이므로, 상기 가열 소자는 각 반경 위치에서 실질적으로 일정한 열유속을 제공하고, 상기 가열 소자의 대향하는 측면들 사이에 실질적으로 일정한 간격을 형성하는 단계; 및
적어도 하나의 히터 또는 히터 조립체로 기판에 열을 가하고, 상기 기판 상에 하나 이상의 반응성 가스의 코안다 효과 가스 유동을 생성하는 단계를 포함하는 방법. - 제18항에 있어서,
상기 기판을 회전시키는 단계를 더 포함하는 방법. - 제18항에 있어서,
상기 기판을 제공하는 단계는 반도체 웨이퍼를 제공하는 단계를 포함하는,방법. - 제18항에 있어서,
상기 기판을 제공하는 단계는 전자 또는 광전자 디바이스를 제조하기 위한 기판을 제공하는 단계를 포함하는, 방법. - 제18항에 있어서,
상기 기판을 제공하는 단계는 실리콘 웨이퍼를 제공하는 단계를 포함하는, 방법. - 제18항에 있어서,
상기 하나 이상의 반응성 가스를 제공하는 단계는 반도체 증착을 위해 하나 이상의 전구체를 제공하는 단계를 포함하는, 방법. - 제18항에 있어서,
상기 하나 이상의 반응성 가스를 제공하는 단계는 실리콘 전구체를 제공하는 단계를 포함하는, 방법. - 제18항에 있어서,
상기 하나 이상의 반응성 가스를 제공하는 단계는 실란, 디클로로실란, 트리클로로실란, 및 실리콘 테트라클로라이드로 이루어진 군에서 선택된 화합물을 제공하는 단계를 포함하는, 방법. - 제18항에 있어서,
에피택셜 실리콘의 증착을 야기하기에 충분한 조건을 유지하는 단계를 더 포함하는 방법. - 제18항에 있어서,
상기 하나 이상의 반응성 가스를 제공하는 단계는 4족 원소 반도체, 4족 원소 화합물 반도체, 3-5족 원소 반도체, 또는 2-4족 원소 반도체의 증착을 위해 하나 이상의 전구체를 제공하는 단계를 포함하는, 방법. - 제18항에 있어서,
에피택셜층의 증착을 야기하기에 충분한 조건을 유지하는 단계를 더 포함하는 방법.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US36904710P | 2010-07-29 | 2010-07-29 | |
| US61/369,047 | 2010-07-29 | ||
| PCT/US2011/045796 WO2012016084A2 (en) | 2010-07-29 | 2011-07-28 | Substrate processing apparatuses and systems |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20130103488A true KR20130103488A (ko) | 2013-09-23 |
| KR101943313B1 KR101943313B1 (ko) | 2019-01-29 |
Family
ID=45530728
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020137004441A KR101943313B1 (ko) | 2010-07-29 | 2011-07-28 | 기판 처리 장치 및 시스템 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP2599108B1 (ko) |
| JP (1) | JP6045035B2 (ko) |
| KR (1) | KR101943313B1 (ko) |
| PL (1) | PL2599108T3 (ko) |
| SG (1) | SG187111A1 (ko) |
| TW (1) | TWI590308B (ko) |
| WO (1) | WO2012016084A2 (ko) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW201222636A (en) * | 2010-07-30 | 2012-06-01 | Lawrence Advanced Semiconductor Technologies Llc | Systems, apparatuses, and methods for chemically processing substrates using the Coanda effect |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04287312A (ja) * | 1991-03-18 | 1992-10-12 | Fujitsu Ltd | 気相エピタキシャル成長装置および気相エピタキシャル成長方法 |
| JP2001148350A (ja) * | 1999-11-22 | 2001-05-29 | Sukegawa Electric Co Ltd | 縦型加熱装置 |
| JP2002141159A (ja) * | 2000-11-02 | 2002-05-17 | Ibiden Co Ltd | セラミックヒータ |
| KR20030090726A (ko) * | 2001-04-12 | 2003-11-28 | 맷슨 테크놀로지, 인크. | 필름을 에피택셜 증착시키기 위한 시스템 및 방법 |
| KR20060050341A (ko) * | 2004-08-16 | 2006-05-19 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | 기판 디처킹 방법 및 장치 |
| JP2007157661A (ja) * | 2005-12-08 | 2007-06-21 | Shin Etsu Chem Co Ltd | セラミックスヒーターおよびセラミックスヒーターの製造方法 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1118090C (zh) * | 1997-03-17 | 2003-08-13 | 松下电器产业株式会社 | 等离子体处理方法及装置 |
| US6179924B1 (en) * | 1998-04-28 | 2001-01-30 | Applied Materials, Inc. | Heater for use in substrate processing apparatus to deposit tungsten |
| DE19932033A1 (de) * | 1998-07-10 | 2000-01-13 | Kaco Gmbh Co | Heizelement, Verfahren zu seiner Herstellung und Pumpe mit einem Heizelement |
| JP2000331939A (ja) * | 1999-05-17 | 2000-11-30 | Applied Materials Inc | 成膜装置 |
| US6740853B1 (en) * | 1999-09-29 | 2004-05-25 | Tokyo Electron Limited | Multi-zone resistance heater |
| WO2001024581A1 (en) * | 1999-09-29 | 2001-04-05 | Tokyo Electron Limited | Multi-zone resistance heater |
| US20020100557A1 (en) * | 2001-01-29 | 2002-08-01 | Applied Materials, Inc. | ICP window heater integrated with faraday shield or floating electrode between the source power coil and the ICP window |
| JP2002373846A (ja) * | 2001-06-14 | 2002-12-26 | Ibiden Co Ltd | 半導体製造・検査装置用セラミックヒータおよび半導体製造・検査装置用ホットプレートユニット |
| US7347901B2 (en) * | 2002-11-29 | 2008-03-25 | Tokyo Electron Limited | Thermally zoned substrate holder assembly |
| JP2008204650A (ja) * | 2007-02-16 | 2008-09-04 | Sharp Corp | プラズマ処理装置 |
| JP2009231535A (ja) * | 2008-03-24 | 2009-10-08 | Sumco Corp | 気相成長装置 |
-
2011
- 2011-07-28 EP EP11813211.7A patent/EP2599108B1/en not_active Not-in-force
- 2011-07-28 TW TW100126766A patent/TWI590308B/zh not_active IP Right Cessation
- 2011-07-28 JP JP2013521987A patent/JP6045035B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2011-07-28 KR KR1020137004441A patent/KR101943313B1/ko active IP Right Grant
- 2011-07-28 WO PCT/US2011/045796 patent/WO2012016084A2/en active Application Filing
- 2011-07-28 PL PL11813211T patent/PL2599108T3/pl unknown
- 2011-07-28 SG SG2013003744A patent/SG187111A1/en unknown
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04287312A (ja) * | 1991-03-18 | 1992-10-12 | Fujitsu Ltd | 気相エピタキシャル成長装置および気相エピタキシャル成長方法 |
| JP2001148350A (ja) * | 1999-11-22 | 2001-05-29 | Sukegawa Electric Co Ltd | 縦型加熱装置 |
| JP2002141159A (ja) * | 2000-11-02 | 2002-05-17 | Ibiden Co Ltd | セラミックヒータ |
| KR20030090726A (ko) * | 2001-04-12 | 2003-11-28 | 맷슨 테크놀로지, 인크. | 필름을 에피택셜 증착시키기 위한 시스템 및 방법 |
| KR20060050341A (ko) * | 2004-08-16 | 2006-05-19 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | 기판 디처킹 방법 및 장치 |
| JP2007157661A (ja) * | 2005-12-08 | 2007-06-21 | Shin Etsu Chem Co Ltd | セラミックスヒーターおよびセラミックスヒーターの製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP6045035B2 (ja) | 2016-12-14 |
| EP2599108B1 (en) | 2017-03-08 |
| EP2599108A2 (en) | 2013-06-05 |
| JP2013533641A (ja) | 2013-08-22 |
| PL2599108T3 (pl) | 2017-10-31 |
| KR101943313B1 (ko) | 2019-01-29 |
| WO2012016084A2 (en) | 2012-02-02 |
| SG187111A1 (en) | 2013-02-28 |
| WO2012016084A3 (en) | 2012-05-31 |
| TW201220365A (en) | 2012-05-16 |
| TWI590308B (zh) | 2017-07-01 |
| EP2599108A4 (en) | 2014-05-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20190062910A1 (en) | Electrical Resistance Heater and Heater Assemblies | |
| KR100435119B1 (ko) | 매엽식처리장치 | |
| TWI449121B (zh) | 調節基板溫度之基板支撐件及其應用 | |
| TWI614835B (zh) | 用於具有多區加熱之基材支撐件的方法及設備 | |
| KR101349945B1 (ko) | 성막 장치 및 성막 방법 | |
| US6902622B2 (en) | Systems and methods for epitaxially depositing films on a semiconductor substrate | |
| US20080092812A1 (en) | Methods and Apparatuses for Depositing Uniform Layers | |
| US8381677B2 (en) | Prevention of film deposition on PECVD process chamber wall | |
| CN102668033A (zh) | 半导体薄膜制造方法、半导体薄膜制造装置、基座和基座保持器 | |
| KR101420126B1 (ko) | 성막 장치 및 성막 방법 | |
| WO2012115170A1 (ja) | 基板処理装置、基板の製造方法及び半導体装置の製造方法 | |
| EP4271852A1 (en) | Systems and methods for a preheat ring in a semiconductor wafer reactor | |
| US20120145701A1 (en) | Electrical resistance heater and heater assemblies | |
| US20010052324A1 (en) | Device for producing and processing semiconductor substrates | |
| KR101943313B1 (ko) | 기판 처리 장치 및 시스템 | |
| TW200834688A (en) | Prevention of film deposition on PECVD process chamber wall | |
| TWI496500B (zh) | Heater and film forming device | |
| JP4591824B2 (ja) | サセプタ | |
| JP2024501866A (ja) | 半導体ウエハリアクタ中の輻射熱キャップのためのシステムと方法 | |
| JP2000091237A (ja) | 半導体ウェーハの製造方法 | |
| JP2021116464A (ja) | 成膜方法および基板の製造方法 | |
| JP2009161862A (ja) | プラズマ処理装置 | |
| JPH0210864B2 (ko) | ||
| WO2012016230A2 (en) | Electrical resistance heater and heater assemblies | |
| JP2011105999A (ja) | ヒータの製造方法および成膜装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| AMND | Amendment | ||
| X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
| GRNT | Written decision to grant |