KR20140121905A - 키형 웨이퍼 캐리어 - Google Patents

키형 웨이퍼 캐리어 Download PDF

Info

Publication number
KR20140121905A
KR20140121905A KR1020147027578A KR20147027578A KR20140121905A KR 20140121905 A KR20140121905 A KR 20140121905A KR 1020147027578 A KR1020147027578 A KR 1020147027578A KR 20147027578 A KR20147027578 A KR 20147027578A KR 20140121905 A KR20140121905 A KR 20140121905A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
spindle
key
wafer carrier
shaft
rotation
Prior art date
Application number
KR1020147027578A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101582909B1 (ko
Inventor
샌딥 크리쉬난
켕 모이
알렉산더 아이. 구래리
매튜 킹
바딤 보구슬라프스키
스티븐 크롬먼호크
Original Assignee
비코 인스트루먼츠 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 비코 인스트루먼츠 인코포레이티드 filed Critical 비코 인스트루먼츠 인코포레이티드
Publication of KR20140121905A publication Critical patent/KR20140121905A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101582909B1 publication Critical patent/KR101582909B1/ko

Links

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
    • C23C16/458—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 supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4582—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
    • C23C16/4583—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally
    • C23C16/4584—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally the substrate being rotated
    • 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
    • C23C16/458—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 supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4582—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
    • C23C16/4583—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally
    • C23C16/4586—Elements in the interior of the support, e.g. electrodes, heating or cooling devices
    • 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
    • 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
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67155—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations
    • H01L21/6719—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations characterized by the construction of the processing chambers, e.g. modular processing chambers
    • 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
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68764—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by a movable susceptor, stage or support, others than those only rotating on their own vertical axis, e.g. susceptors on a rotating caroussel
    • 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
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68771—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by supporting more than one semiconductor substrate
    • 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
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68792—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by the construction of the shaft

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

화학 증착 반응기를 위한 구조체(10)는 바람직하게 내부(26)를 갖는 반응 챔버(12), 반응 챔버에 장착되는 스핀들(30), 및 함께 회전하기 위해 상기 스핀들에 해체 가능하게 장착되는 웨이퍼 캐리어(40)를 포함한다. 스핀들은 바람직하게 수직 회전축(32)을 따라 연장하는 샤프트(36) 및 샤프트로부터 외향으로 돌출하는 키(80)를 구비한다. 웨이퍼 캐리어(40)는 바람직하게 상면과 하면(41, 44)을 형성하는 몸체(40a) 및 웨이퍼(50)를 고정하도록 구성되는 하나 이상의 웨이퍼-지지 피쳐부(43)를 구비한다. 웨이퍼 캐리어(40)는 바람직하게 하면(44)으로부터 몸체로 연장하는 리세스(47) 및 리세스의 주변부(104)로부터 외향으로 횡단축(106)을 따라 돌출되는 키웨이(48)를 더 구비한다. 샤프트(36)는 바람직하게 리세스(47) 내에 체결되고, 키(80)는 바람직하게 키웨이(48)로 체결된다.

Description

키형 웨이퍼 캐리어 {KEYED WAFER CARRIER}
본원은 2012년 3월 20일자로 출원된 미국 특허출원 제13/424,821호의 계속출원이며, 이 게시물은 원용에 의해 본 명세서에 포함된다.
본원은 웨이퍼 공정 장치, 상기 공정 장치에 사용하기 위한 웨이퍼 캐리어, 및 웨이퍼 공정 방법에 관한 것이다.
다수의 반도체 디바이스가 기판 상에서 이루어지는 공정에 의해 형성된다. 기판은 전형적으로 흔히 "웨이퍼"로 칭하는, 결정성 물질의 슬래브(slab)이다. 전형적으로, 웨이퍼는 큰 결정체를 성장시키고 그 결정체를 디스크 형상으로 슬라이싱하여 형성된다. 그러한 웨이퍼 상에서 이루어지는 공통적인 공정은 에픽택셜 성장(epitaxial growth)이다.
예를 들어, Ⅲ-V 반도체와 같은 화합물 반도체로부터 형성되는 디바이스는 전형적으로 금속 유기 화학 증착법 또는 "MOCVD"를 사용하여 화합물 반도체의 연속적인 층들을 성장함으로써 형성된다. 이 공정에서, 웨이퍼가 상승된 온도로 유지되는 동안, 전형적으로 Ⅲ족 금속의 소스로서 금속 유기 화합물을 포함하고, 웨이퍼의 표면 위에 흐르는 V족 원소의 소스를 또한 포함하는 가스의 조합에 노출된다. 전형적으로, 금속 유기 화합물 및 V족 소스는 예컨대 질소로서 반응에 상당하게 참여하지 않는 캐리어 가스와 결합된다. 일 실시예의 Ⅲ-V 반도체는 질화 갈륨이며, 이것은 예컨대 사파이어 웨이퍼와 같이 적합한 결정체 격자 간격(lattice spacing)을 갖는 기판 상에 유기 갈륨 화합물과 암모니아의 반응에 의해 형성될 수 있다. 전형적으로, 웨이퍼는 질화 갈륨 및 질화 갈륨계 화합물의 침착 동안 500-1100℃의 온도로 유지된다.
복합 디바이스는 반도체의 결정체 구조 및 밴드갭을 변화시키기 위해 예컨대 다른 Ⅲ족 또는 V족 원소을 추가하여, 약간 상이한 반응 조건에서 웨이퍼의 표면 상에 연속하는 다수의 층을 침착함으로써 제작될 수 있다. 예를 들어, 질화 갈륨계 반도체에서, 반도체의 밴드갭을 변화하도록 비율을 변화시키는데 인듐, 알루미늄 또는 둘 다가 사용될 수 있다. 또한, p-형 또는 n-형 도펀트가 각 층의 전도성을 제어하도록 추가될 수 있다. 모든 반도체 층이 형성되고 난 이후에, 그리고 전형적으로, 적당한 전기 접촉이 인가되고 난 이후에, 웨이퍼가 개별의 디바이스로 절단된다. 발광 다이오드("LEDs")와 같은 디바이스, 및 그외 전자 및 광전자 디바이스가 이 방법으로 제작될 수 있다.
전형적인 화학 증착 공정에서, 다수의 웨이퍼가 일반적으로 웨이퍼 캐리어로 지칭되는 컴포넌트 상에 고정되어 각 웨이퍼의 상면이 웨이퍼 캐리어의 상면에 노출된다. 웨이퍼 캐리어는 그 후 가스 혼합물이 웨이퍼 캐리어의 표면 위에 흐르는 동안 반응 챔버로 위치되고 원하는 온도로 유지된다. 공정 동안 캐리어 상의 다양한 웨이퍼의 상면 위의 모든 포인트에서 균일한 조건이 유지되는 것이 중요하다. 반응 가스의 조성과 웨이퍼 표면의 온도의 미약한 변화가 결과물인 반도체 디바이스 성질에 대해 원하지 않는 변화를 야기시킨다.
예를 들어, 질화 인듐 갈륨층이 침착되면 웨이퍼 표면 온도나 반응 가스의 농도의 변화가 침착된 층의 조성 및 밴드갭의 변화를 초래할 것이다. 인듐은 비교적 높은 증기압을 가지기 때문에, 침착된 층이 표면 온도가 더 높은 웨이퍼 영역에서 더 낮은 비율의 인듐 및 더 큰 밴드갭을 가질 것이다. 침착된 층이 LED 구조의 액티브 발광층이라면, 웨이퍼로부터 형성되는 LED의 방출 파장도 변화할 것이다. 그러므로, 이 분야에서 균일한 조건을 유지하는 것에 대한 상당한 노력이 있어 왔다.
이 산업에서 널리 받아들여지고 있는 일 유형의 CVD 장치는, 하나의 웨이퍼를 유지하는데 각각 알맞은, 다수의 웨이퍼-유지 영역을 갖는 큰 디스크의 형태인 웨이퍼 캐리어를 사용한다. 웨이퍼 캐리어는 반응 챔버 내의 스핀들(spindle) 상에 해체 가능하게 지지되어, 웨이퍼의 노출면을 갖는 웨이퍼 캐리어의 상면이 가스 분배 요소 쪽으로 상향하여 향한다. 스핀들이 회전하는 동안, 가스는 웨이퍼 캐리어의 상면으로 하향하여 향하며, 웨이퍼 캐리어의 주변부 쪽으로 상면을 가로질러 흐른다. 사용된 가스는 반응 챔버로부터 웨이퍼 캐리어 아래에 위치된 배기구를 통해 배출되고 스핀들의 축 주위, 전형적으로 챔버의 주변부 가까이에 분배된다.
웨이퍼 캐리어는 가열 요소, 전형적으로 웨이퍼 캐리어의 하면 아래에 위치된 전기 저항 가열 요소에 의해 원하는 상승 온도로 유지된다. 이 가열 요소는 웨이퍼 표면의 원하는 온도 이상의 온도로 유지되며, 반면에 가스의 조기 반응을 방지하기 위하여 가스 분배 요소는 전형적으로 원하는 반응 온도보다 훨씬 아래의 온도로 유지된다. 그러므로, 열이 가열 요소로부터 웨이퍼 캐리어의 하면으로 전달되어 웨이퍼 캐리어를 통해 각 웨이퍼로 상향하여 흐른다.
미국특허 제6,506,252호의 특정 구현예에 기재된 것처럼, 스핀들이 그것의 상단에 테이퍼형(tapered) 접촉면을 가질 수 있고, 웨이퍼 캐리어는 웨이퍼 캐리어의 하면으로부터 웨이퍼 캐리어로 연장되는 리세스 내에 테이퍼형 접촉면을 가질 수 있다. 스핀들 및 웨이퍼 캐리어의 테이퍼형 접촉면들은 웨이퍼 캐리어가 스핀들로 조립되는 경우에 그 사이에 표면 접촉을 갖도록 형성된다. 스핀들과 웨이퍼 캐리어의 테이퍼형 접촉면들 사이의 표면 접촉의 중심은 전형적으로 웨이퍼 캐리어의 무게 중심 위에 위치하여, 스핀들이 회전할 때 웨이퍼 캐리어가 상기 스핀들 상에 있도록 남아있는 경향이 있다. 웨이퍼 캐리어는 스핀들로부터 용이하게 제거될 수 있고 처리되는 신규 웨이퍼 캐리어 베어링 신규 웨이퍼에 의해 대체된다.
CVD 반응기의 컴포넌트의 고안이 어려울 수 있다. 이 컴포넌트는 극심한 온도 변화, 예, 상온 내지 1000　℃를 견뎌야 하고, 교체 가능할 수 있어야 하고, 합리적 가격에 제조가능하여야 하고, 웨이퍼를 오염시키지 않아야 한다. 또한, 로봇식 장치가 웨이퍼 캐리어를 스핀들에 위치시키는 것이 비교적 용이해야 한다. 그러한 시스템의 최적화를 위해 이 분야에서 상당한 노력이 있었음에도 불구하고, 여전히 추가의 개선이 요구되고 있다.
화학 증착 반응기에 대한 구조체 및 웨이퍼 공정 방법이 제공된다. 본 발명의 일 양상은 웨이퍼 캐리어를 포함하는 구조체인 화학 증착 반응기의 구조체를 제공한다. 웨이퍼 캐리어는 바람직하게 대향하여-마주보는 상면과 하면 및 상면과 하면에 실질적으로 수직인 수직 회전축을 형성하는 몸체, 하나 이상의 웨이퍼-지지 피쳐부(wafer-holding feature), 몸체의 하면으로부터 몸체로 연장하는 리세스, 회전축으로부터 멀리 있는 리세스의 주변부로부터 외향으로 제1 횡단축을 따라 돌출되는 키웨이(keyway)를 포함한다. 하나 이상의 웨이퍼-지지 피쳐부가 구성되어 그 내부에 웨이퍼가 상기 몸체의 상면에 노출된 웨이퍼의 표면을 갖도록 고정될 수 있다.
본원의 또 다른 양상은, 내부를 갖는 반응 챔버와 반응 챔버 내에 장착되는 스핀들을 포함하는 구조체의 화학 증착 반응기의 구조체를 제공한다. 스핀들은 바람직하게 수직 회전축을 따라 연장하는 샤프트를 갖고, 샤프트는 상단, 상기 상단으로부터 하향하여 연장하는 테이퍼부(tapered portion) 및 상기 테이퍼부 아래의 주요부를 갖는다. 샤프트는 또한 바람직하게 수직 회전축을 횡단하는 제1 횡단축을 따라 샤프트의 주요부로부터 외향으로 돌출되는 키를 갖는다. 샤프트의 테이퍼부는 회전축 주변에 연장하는 테이퍼형 접촉면을 형성할 수 있고, 상기 상단으로부터 먼 하향 방향으로 점차 증가하는 직경을 가질 수 있다.
본원의 또 다른 양상은 내부를 갖는 반응 챔버, 반응 챔버에 장착되는 스핀들, 및 수직 회전축에 대해 함께 회전하기 위한 스핀들로 해체 가능하게 장착되는 웨이퍼 캐리어를 포함하는 구조체인 화학 증착 반응기의 구조체를 제공한다. 스핀들은 바람직하게 수직 회전축을 따라 연장하는 샤프트 및 수직 회전축을 횡단하는 제1 횡단축을 따라 샤프트로부터 외향으로 돌출하는 키를 포함한다. 웨이퍼 캐리어는 바람직하게 웨이퍼가 몸체의 상면에 노출되는 웨이퍼의 표면과 내부에 고정될 수 있도록 형성되는 하나 이상의 웨이퍼-지지 피쳐부 및 대향하여-마주보는 상면과 하면을 형성하는 몸체를 포함한다. 웨이퍼 캐리어는 바람직하게 몸체의 하면으로부터 몸체로 연장하는 리세스 및 제1 횡단축을 따라 리세스의 주변부로부터 외향으로 돌출하는 키웨이를 포함한다. 샤프트는 바람직하게 상기 리세스에 상기 키웨이로 체결되고, 키는 상기 키웨이로 체결된다.
특정 구현예에서, 키는 키웨이로 체결된 팁부를 가질 수 있다. 팁부는 키웨이 내에 노출되는 몸체의 하향-대면 표면에 마주하고 이로부터 이격되는 상부면을 가지므로 키는 샤프트에 대한 하향 움직임에 대항하여 몸체를 제한하지 않는다. 일 실시예에서, 샤프트는 상단 및 상단으로부터 먼 하향 방향으로 점차 증가하는 직경을 갖는 테이퍼형 접촉면을 가질 수 있다. 일 구현예에서, 샤프트는 테이퍼형 접촉면 아래의 주요부를 가질 수 있고, 키는 샤프트의 주요부와 체결될 수 있다. 특정 실시에에서, 웨이퍼 캐리어의 몸체는 하향-대면 리세스 단부면 및 리세스 단부면으로부터 하향으로 연장하는 리세스 내에 테이퍼형 접촉면을 가질 수 있다. 몸체의 테이퍼형 접촉면은 샤프트의 테이퍼형 접촉면과 적어도 부분적으로 접촉할 수 있다. 리세스 단부면은 스핀들의 상단으로부터 이격될 수 있다.
일 구현예에서, 몸체와 샤프트의 테이퍼형 접촉면들 사이의 표면 접촉의 중심이 몸체의 무게 중심 위에 위치될 수 있다. 일 구현예에서, 키는 제1 키일 수 있고, 키웨이는 제1 키웨이일 수 있다. 스핀들은 또한 수직 회전축에 횡단하는 각각의 제2 횡단축을 따라 샤프트로부터 외향으로 각각 돌출되는 하나 이상의 제2 키를 포함한다. 웨이퍼 캐리어는 또한 제2 횡단축의 각각의 축을 따라 리세스의 주변부로부터 외향으로 각각 돌출되는 하나 이상의 제2 키웨이를 포함할 수 있다. 각각의 제2 키는 제2 키웨이의 대응하는 키웨이로 체결될 수 있다.
일 실시예에서, 스핀들은 제1 횡단축을 따라 샤프트를 통해 연장하는 어퍼처를 가질 수 있고, 키는 상기 어퍼처 내에 체결되는 섕크(shank)를 포함할 수 있다. 일 구현예에서, 스핀들은 또한 수직 회전축을 따라 샤프트의 상단으로부터 연장하는 리세스를 형성할 수 있다. 스핀들은 또한 리세스에 제거 가능하게 체결되는 포크(fork)를 포함할 수 있다. 포크는 한 쌍의 타인(tine)을 가질 수 있다. 키의 섕크는 포크의 타인들 사이에 체결될 수 있다. 특정 실시예에서, 키의 섕크는 포크의 두 타인 사이에 위치된 중심부 및 상기 중심부에 인접한 말단부를 포함할 수 있다. 중심부는 포크의 타인들 사이의 분리 거리보다 작은 폭을 가질 수 있다. 키가 두 타인들 사이에 인터로킹되고 포크에 의해 제1 횡단축을 따른 샤프트에 대한 움직임에 대항하여 유지되도록, 각 말단부는 분리 거리보다 큰 폭을 가질 수 있다.
일 구현예에서, 키의 중심부는 대향하여-마주보는 실질적으로 평면인 측면을 포함할 수 있다. 키가 제1 횡단축에 대한 회전에 대항하는 포크에 의해 회전하여 고정되도록, 각 측면은 하나의 타인의 표면에 근접하여 위치할 수 있다. 특정 구현예에서, 키와 포크는 각각 제1 재료로 필수적으로 이루어질 수 있고, 샤프트는 제1 재료와 상이한 제2 재료로 필수적으로 이루어질 수 있다. 일 구현예에서, 포크는 스레디드 어퍼처(threaded aperture)를 포함할 수 있고, 스레디드 어퍼처는 샤프트의 상단에 노출될 수 있다. 특정 실시예에서, 키는 샤프트의 외부에 위치되는 팁부를 가질 수 있다. 이 팁부는 상기 어퍼처의 직경보다 큰 수직 회전축에 평행한 종방향의 높이를 가진다. 일례의 구현예에서, 키의 팁부는 샤프트의 상단을 향해 대면하는 원형의 상부면을 가질 수 있다. 일 구현예에서, 키는 제1 키일 수 있고, 스핀들은 하나 이상의 제2 키를 또한 포함할 수 있다. 각 제2 키는 수직 회전축에 횡단하는 각각의 횡단축을 따라 샤프트로부터 외향으로 돌출될 수 있다.
특정 실시예에서, 웨이퍼 캐리어의 하나 이상의 웨이퍼-지지 피쳐부는 몸체의 상면에 형성되는 다수의 포켓을 포함할 수 있다. 각 포켓은 웨이퍼가 그 내부에 고정될 수 있도록 형성될 수 있다. 각 포켓은 중심을 가질 수 있다. 일 구현예에서, 적어의 일부의 포켓은 회전축에 인접하여 위치될 수 있고, 원형 패턴으로 배열되며, 상기 패턴에서 인접한 포켓들의 중심들 사이의 공간을 가지고 회전축 주위로 분배될 수 있다. 키웨이는 하나의 공간과 배열될 수 있다. 일례의 구현예에서, 원형 패턴으로 배열되는 적어도 일부의 포켓은 수직 회전축에 대하여 대칭으로 분배될 수 있다.
특정 구현예에서, 웨이퍼 캐리어의 몸체는 상면, 하면, 또는 몸체의 상면과 하면 사이로 연장되는 주변표면 중 적어도 하나에 형성되는 기준 표시(reference indicia)를 가질 수 있다. 기준 표시는 이미징 디바이스에 보일 수 있다. 표시는 회전축 주위의 원주 방향으로 키웨이에 대해 미리결정된 위치에 위치될 수 있다. 일 구현예에서, 웨이퍼 캐리어의 하면에 평행하고 제1 횡단축을 포함하는 평면이 기준 표시를 통해 연장될 수 있다.
일례의 구현예에서, 구조체는 또한 스핀들에 연결되고 스핀들의 회전 방향을 나타내는 신호를 제공하도록 배열되는 인코더, 기준 표시의 회전 위치를 검출하도록 구성된 자동화 비전 시스템, 및 키와 키웨이의 회전 위치를 서로 정렬하기 위해 웨이퍼 캐리어와 스핀들 중 적어도 하나를 회전시키도록 배열되는 로봇식 제어 시스템을 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 웨이퍼 캐리어는 실질적으로 디스크-형상일 수 있다. 일례의 구현예에서, 키웨이는 제1 키웨이일 수 있고, 웨이퍼 캐리어는 또한 하나 이상의 제2 키웨이를 포함할 수 있다. 각각의 제2 키웨이는 수직 회전축에 횡단하는 각각의 회전축을 따라 리세스의 주변부로부터 외향으로 돌출할 수 있다.
일 실시예에서, 반응 챔버는 반응 챔버의 벽부 또는 기저판에 위치 요소(location element)를 가질 수 있다. 위치 요소는 반응 챔버에 고정된 좌표계와 공지 관계(known relationship)를 가질 수 있다. 이 구조체는 또한 스핀들과 위치 요소에 제거 가능하게 결합되도록 구성된 호밍툴(homing tool)을 포함할 수 있다. 특정 구현예에서, 호밍툴은 키를 내부에 수용하도록 구성된 슬롯을 가질 수 있다. 일례의 구현예에서, 스핀들은 샤프트 또는 키 중 적어도 하나에 형성되는 기준 표시를 가질 수 있다. 회전축 주위로 원주 방향으로 키에 대하여 미리결정된 위치에 표시가 위치될 수 있다. 구조체는 또한 기준 표시의 회전 위치를 검출하도록 구성된 비접촉 비전 시스템을 포함할 수 있고, 상기 비전 시스템은 반응 챔버에 고정되는 좌표계와 공지 관계를 가진다.
본원의 또 다른 양상은 웨이퍼 공정 방법을 제공한다. 이 방법은 바람직하게 웨이퍼 캐리어 상에 하나 이상의 웨이퍼를 위치하는 단계, 수직 회전축에 대해 함께 회전하기 위해 반응 챔버 내에 위치하는 스핀들로 웨이퍼 캐리어를 해체 가능하게 장착하는 단계, 및 웨이퍼 캐리어가 스핀들에 장착되는 동안, 회전축에 대해 스핀들과 웨이퍼 캐리어를 회전시키고 하나 이상의 웨이퍼의 각각의 상면을 처리하는 단계를 포함한다. 웨이퍼 캐리어는 바람직하게 대향하여-마주보는 상면과 하면을 형성하고, 수직 회전축은 바람직하게 상면과 하면에 실질적으로 수직이다. 스핀들로 웨이퍼 캐리어를 해체 가능하게 장착하는 단계는 바람직하게 스핀들의 샤프트가 웨이퍼 캐리어의 하면으로부터 웨이퍼 캐리어로 연장하는 리세스로 체결되고, 제1 횡단축을 따라 회전축으로부터 멀리 있는 샤프트의 주변부로부터 외향으로 돌출되는 키가 제1 횡단축을 따라 회전축으로부터 멀리 있는 리세스의 주변부로부터 외향으로 돌출되는 키웨이로 해체 가능하게 체결되도록, 수행된다.
일 실시예에서, 이 방법은 또한 스핀들의 회전 방향을 검출하는 단계, 웨이퍼 캐리어의 회전 방향을 검출하는 단계, 및 웨이퍼 캐리어를 스핀들에 장착하기 전에 키와 키웨이를 자동으로 정렬하는 단계를 포함할 수 있다. 특정 구현예에서, 웨이퍼 캐리어의 회전 방향을 검출하는 단계는 자동화 비전 시스템을 사용하여 웨이퍼 캐리어 상의 하나 이상의 기준 표시의 위치를 검출하는 단계를 포함할 수 있다. 일례의 구현예에서, 스핀들의 회전 방향을 검출하는 단계는 스핀들에 연결된 회전식 인코더를 사용하여 수행될 수 있다.
특정 구현예에서, 이 방법은 또한 스핀들의 회전 방향을 검출하는 단계 및 스핀들의 회전 방향이 반응 챔버에 고정된 좌표계와 공지 관계를 갖는 홈 위치가 되도록 할당하는 단계를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 이 방법은 상기 검출하는 단계 및 할당하는 단계 전에, 또한 호밍툴을 스핀들에 제거 가능하게 결합하는 단계, 호밍툴을 회전하는 단계, 및 호밍툴을 반응 챔버의 기저판 또는 벽부에 있는 위치 요소에 제거 가능하게 결합하는 단계를 포함할 수 있다. 위치 요소는 반응 챔버에 고정된 좌표계와 공지 관계를 가질 수 있다. 일례의 구현예에서, 스핀들의 회전 방향을 검출하는 단계는 스핀들을 회전하는 단계 및 비접촉 비전 시스템을 사용하여 스핀들 상에 하나 이상의 기준 표시의 위치를 검출하는 단계를 포함할 수 있다.
도 1은 본원의 일 구현예에 따른 화학 증착 장치를 도시하는 투시 단면도이다.
도 2a는 도 1에 도시된 스핀들의 측면도이다.
도 2b는 도 2a에 도시된 스핀들의 일부분 2B의 확대된 단편 측면도이다.
도 2c는 도 2a에 도시된 스핀들의 일부분 2B의 또 다른 확대된 단편 측면도이다.
도 2d는 도 2a의 스핀들의 리세스에 제거 가능하게 체결되도록 구성된 포크이다.
도 2e는 도 2d에 도시된 포크의 하부 평면도이다.
도 2f는 도 2d의 포크와 도 2a의 스핀들에 제거 가증하게 체결되도록 구성된 키의 측면도이다.
도 2g는 도 2f에 도시된 키의 단면도이다.
도 2h는 도 2f에 도시된 키의 측면도이다.
도 3a는 도 1에 도시된 웨이퍼 캐리어의 상부 평면도이다.
도 3b는 도 3a의 라인 3B-3B에 따른 도 3a에 도시된 웨이퍼 캐리어의 측면 단면도이다.
도 3c는 도 3b에 도시된 리세스의 확대된 단편 측면 단면도이다.
도 3d는 도 3c에 도시된 리세스의 확대된 단편 하부 평면도이다.
도 3e는 기준 표시를 갖는 웨이퍼 캐리어의 일부분의 확대된 단편 측면 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 화학 증착 장치의 일부분 A의 확대된 단편 투시 단면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 스핀들의 방향을 정렬하는데 적합한 호밍툴의 투시도이다.
도 6a는 본원의 구현예에 따른 화학 증착 장치와 체결되는 도 1에 도시된 호밍툴의 투시도이다.
도 6b는 도 6a의 라인 6B-6B에 따른, 도 6A의 장치 및 호밍툴의 일부분의 확대된 단편 측면 단면도이다.
도 7은 도 1에 도시된 화학 증착 장치에 사용되기에 적합한 웨이퍼 캐리어로서, 복수의 키웨이를 구비하는 웨이퍼 캐리어의 일 구현예의 확대된 단편 하부 평면도이다.
도 8a는 도 7에 도시된 웨이퍼 캐리어와 같은 복수의 키웨이를 포함하는 웨이퍼 캐리어와 사용되도록 구성되는 스핀들로서, 복수의 키를 포함하는 스핀들의 일 구현예의 투시도이다.
도 8b는 도 7에 도시된 웨이퍼 캐리어와 체결되도록 도시된 스핀들로서, 복수의 키를 포함하는 스핀들의 또 다른 구현예의 확대된 단편 투시 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본원의 일 구현예에 따른 화학 증착 장치 또는 구조체(10)는 챔버(12)의 일 단부에 배열되는 가스 흡입 매니폴드(gas inlet manifold)(14)를 갖는 반응 챔버(12)를 포함한다. 가스 흡입 매니폴드(14)를 갖는 챔버(12)의 단부는 본 명세서에서 챔버(12)의 "상" 단부라 지칭한다. 이 챔버의 단부는 전형적으로, 필수적이지는 않으나, 기준의 법선 중력 프레임에서 챔버의 상부에 위치된다. 그러므로, 본 명세서에서 사용되는 하향 및 상향은 중력의 상향 및 하향과 나란한지에 상관 없이, 하향은 가스 흡입 매니폴드(14)로부터 멀어지는 방향을 지칭하고; 반면에 상향은, 가스 흡입 매니폴드(14)를 향하는, 챔버 내의 방향을 지칭한다. 유사하게, 본 명세서에서 요소의 "상면" 및 "하면"은 챔버(12)와 매니폴드(14)의 기준 프레임에 관하여 기재된다.
챔버(12)는 챔버의 상단의 상부 플랜지(22)와 챔버의 하단의 기저판(24) 사이에 연장하는 원통형 벽부(20)를 갖는다. 벽부(20), 플랜지(22), 및 기저판(24)은 그들 사이에 가스 흡입 매니폴드(14)로부터 방출되는 가스를 함유할 수 있는 기밀성 밀봉 내부 영역(air-tight sealed interior region)(26)을 형성한다. 챔버(12)가 원통형으로 도시된다 할지라도, 다른 구현예는, 예컨대 원뿔 또는 중심축(32)에 대한 다른 회전면을 포함하는 또 다른 형상, 정방형, 육각형, 팔각형, 또는 임의의 다른 적당한 형상을 갖는 챔버를 포함할 수 있다.
가스 흡입 매니폴드(14)는 웨이퍼 처리 공정에 사용되는 공정 가스, 예컨대 금속유기 화합물 및 V족 원소의 소스과 같은 반응물 가스 및 캐리어 가스를 공급하기 위한 소스에 연결된다. 전형적인 화학 증착 공정에서, 캐리어 가스는 질소, 수소 또는 질소와 수소의 혼합물일 수 있고, 따라서 웨이퍼 캐리어의 상면에서의 공정 가스는 질소 및/또는 수소를 주성분으로 일부 양의 반응 가스 성분과 이루어질 수 있다. 가스 흡입 매니폴드(14)는 다양한 가스를 수신하고 일반적으로 하향하는 공정 가스의 흐름을 보내도록 배열된다.
가스 흡입 매니폴드(14)는 또한 작동시 원하는 온도에서 요소의 온도를 유지하기 위해 가스 분배 요소를 통해 액체를 순환시키도록 배열되는 냉매 시스템(coolant system)(도시되지 않음)에 연결될 수 있다. 유사한 냉매 장치(coolant arrangement)(도시되지 않음)가 챔버(12)의 벽부를 냉각시키기 위해 제공될 수 있다.
챔버(12)는 또한 안티챔버(antechamber)(17)로 이어지는 입개구(entry opening)(16) 및/또는 다른 중간 웨이퍼 캐리어 전송 챔버, 및 입개구(16) 개폐를 위한 이동식 셔터(moveable shutter)(18)가 설치될 수 있다. 셔터(18)는, 예컨대 게시물이 원용에 의해 본 명세서에 포함되는 미국특허 제7,276,124호에 개시된 것처럼 구성될 수 있다. 셔터(18)는 바람직하게 챔버(12)의 원주 주위로 연장하는 원형 후프의 형태이다. 셔터(18)는 챔버(12)의 내부면을 형성하는 내면(19)을 가질 수 있다.
스핀들(30)이 수직 회전축(32)에 대해 회전하기 위해 챔버 내에 배열된다. 스핀들(30)의 수직 회전축(32)은 반응 챔버(12)의 상향 및 하향으로 연장된다. 스핀들은 베어링과 시일(seal)(도시되지 않음)을 내장하는 종래의 회전 패스-쓰루 디바이스(34)에 의해 챔버(12)에 장착되어, 수직 회전축(32)에 대해 회전할 수 있고, 챔버(12)의 기저판(24)과 스핀들(30) 사이의 시일을 유지한다.
도 2a-2c를 참조하면, 스핀들(30)이 수직 회전축(32)을 따라 연장하는 샤프트(36)를 포함한다. 샤프트는 가스 흡입 매니폴드(14)에 가장 가까운 상단(70), 상단으로부터 하향으로 연장하는 테이퍼부(72), 및 테이퍼부 아래의 주요부(74)를 포함한다. 샤프트(36)의 테이퍼부(72)는 회전축(32)에 대해 연장하고 상단(70)으로부터 먼 하향 방향으로 점차 증가하는 직경을 갖는 테이퍼형 접촉면(73)을 형성한다. 예를 들어, 테이퍼형 접촉면(73)은 샤프트(36)의 상단(70)에서 제1 직경 D1을 가질 수 있고, 이 제1 직경은 하향하여 상기 제1 직경 D1보다 큰 주요부(74)의 제2 직경 D2로 증가한다.
스핀들(30)은 수직 회전축(32)을 포함하는 평면에 횡단하는(예, 십자형) 제1 횡단축(33)을 따라 샤프트(36)를 통해 연장하는 어퍼처(37)를 가질 수 있다. 본 명세서에서, 제2 축을 포함하는 평면에 "횡단"하는 제1 축은, 비스듬하거나 직각일 수 있는 임의의 비-제로 각도로 평면을 가로지르는 제1 축을 의미한다. 도면에 도시된 구현예에서, 제1 횡단축(33)은 수직 회전축(32)에 직교하나, 필수적인 것은 아니다. 특정 구현예에서, 제1 횡단축(33)이 수직 회전축(32)에 교차하지 않도록, 어퍼처(37)가 비스듬한 각도로 샤프트(36)를 통해 연장할 수 있다.
어퍼처(37)는, 그것을 통해 연장하고 제1 횡단축(33)을 따라 샤프트(36)의 주요부(74)로부터 외향으로 둘출하는 키(80)(도 2f-2h)를 수용하도록 구성될 수 있다. 도면에서, 어퍼처(37)는 샤프트(36)의 주요부(74)를 통해 연장하나, 필수적이지는 않다. 대안의 구현예(도시되지 않음)에서, 어퍼처(37)는 샤프트(36)의 테이퍼부(72)를 통해 연장하거나, 어퍼처는 샤프트의 테이퍼브와 주요부가 만나는 위치를 통해 연장할 수도 있다. 일부 구현예, 예컨대 도 8a 및 8b에서, 스핀들이, 그것을 통해 연장하지 않는 하나 이상의 키를 구비하거나 하나 이상의 키를 수용하도록 구성될 수 있으며, 이는 이하 자세히 기술될 것이다.
키(80)는 스핀들(30)의 어퍼처(37)에 체결되도록 구성되는 섕크(82)를 포함한다. 섕크(82)는 섕크축(81)의 방향으로 연장된다. 섕크(82)는 중심부(84) 및 중심부에 인접한 말단부(86)를 갖는다. 중심부가 말단부(86)의 폭 W2보다 작은 폭 W1을 갖도록, 대향하여-마주보는 실질적으로 평면인 측면(85)을 포함할 수 있다. 말단부(86)는 각각 원형의 단면을 가질 수 있다. 하나의 말단부(86)는 내부에 이하 기재되는 것처럼 조립시 스크류드라이버의 팁을 수용하도록 구성되는 슬롯형 리세스(87)를 형성할 수 있다.
키(80)는 섕크(82)에 인접하는 팁부(88)를 가질 수 있고, 이 팁부는 샤프트(36)에 있는 어퍼처(37)의 직경 D3보다 큰, 섕크축(81)을 횡단하는 종방향 L의 높이 H1을 갖는다. 도면에 도시된 것처럼, 팁부(88)의 높이 H1는 섕크(82)의 높이 H2보다 클 수 있다. 대안의 구현예(도시되지 않음)에서, 팁부(88)의 높이 H1는 섕크(82)의 높이 H2와 동일하거나 H2보다 작을 수 있다. 일 실시예에서, 키(80)의 팁부(88)는 섕크축(81)을 따라 보이는 단면도에서 알 수 있는 것처럼 둥근 상부면(89)을 가질 수 있다(도 2g).
스핀들(30)은 샤프트(36)의 상단(70)으로부터 수직 회전축(32)을 따라 하향으로 연장하는 리세스(39)를 추가로 형성할 수 있다. 리세스(39)는 포크(90)를 수용하고, 포크는 수직 회전축(32)을 따라 내부에 연장하도록 구성될 수 있다(도 2d 및 2e).
포크(90)는 상단(92), 상단으로부터 하향으로 연장하는 상부(94), 및 상부 아래에 있는 한쌍의 타인(94)을 포함한다. 포크(90)는 리세스(39) 내에 제거 가능하게 체결되도록 구성될 수 있다. 포크의 상부(94)는 원형의 단면을 가질 수 있고, 타인들 사이에 형성되는 갭(97)을 가지고, 각각의 타인(96)은 원형의 일부인 단면을 가질 수 있다. 각각의 타인(96)은 갭(97)의 내부로 대향하는 실질적으로 평면의 측면(98)을 가질 수 있다. 포크(90)는 샤프트(36)의 상단에 노출되는 스레디드 어퍼처(99)를 포함하여, 포크는 스레디드 어퍼처로 볼트를 스레딩하고 포크를 철수하기 위해 볼트를 끌어당김으로써 사용자에 의해 리세스(39)로부터 제거될 수 있다.
도 4를 참조하면, 키(80)와 포크(90)는 웨이퍼 캐리어(40)가 스핀들(30)로 장착되기 전에 샤프트(36)와 조립될 수 있다. 키(80)를 샤프트(36)과 조립하기 위해, 키의 팁부(38)가 샤프트의 외부에 위치되고 샤프트로부터 외향으로 제1 횡단축(33)을 따라 돌출되도록, 키의 섕크(82)가 샤프트의 어퍼처(37)에 체결될 수 있다. 도면의 구현예에서, 섕크축(81)은 키(80)가 샤프트(36)에 체결될때 제1 횡단축(33)과 일치한다. 도 4에서, 키(80)가 샤프트의 주요부와 체결되도록, 어퍼처(37)가 샤프트(36)의 주요부(74)를 통해 연장한다.
포크(90)가 리세스(39)에 체결되기 전에, 키(80)의 실질적으로 평면인 측면(85)이 샤프트(36)의 수직 회전축(32)에 평행하게 향해야 한다. 사용자는 슬롯형 리세스(87)에 있는 스크류드라이버의 팁을 삽입하고 섕크축(81)에 대해 스크류드라이버를 회전함으로써 키(80)를 원하는 방향으로 회전할 수 있다.
포크(90)를 샤프트(36) 및 키(80)와 조립하기 위해, 포크의 상단(92)이 샤프트(36)의 상단(70)에 위치하도록, 포크(90)가 스핀들(30)의 리세스(39)에 체결될 수 있다. 키(80)의 섕크(82)가 타인(96)과 포크(90) 사이에 체결되도록 포크(90)가 리세스(39)로 낮아질 수 있다. 키가 제1 횡단축(33)에 대한 회전에 대항하여 포크(90)에 의해 회전하여 고정되도록, 키(80)의 중심부(84)의 각각의 측면(85)이 타인들(96) 중 하나의 실질적으로 평면인 측면(98)에 인접하게 위치된다.
키가 두 타인 사이에 인터로킹되고 제1 횡단축(33)을 따라 샤프트(36)에 대한 움직임에 대항하여 포크에 의해 유지되도록, 섕크(82)의 중심부(84)는 포크(90)의 타인(96)들 사이의 분리 거리 또는 갭(97)(도 2d)보다 작은 폭 W1(도 2h)를 갖고, 섕크의 각 말단부(86)는 포크의 타인들 사이의 분리 거리보다 큰 폭 W2(도 2h)를 갖는다.
특정 구현예에서, 키(80)와 포크(90)는 각각 제1 재료로 필수적으로 이루어질 수 있고, 샤프트(36)는 제1 재료와 상이한 제2 재료로 필수적으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 키(80)와 포크(90)는 WL과 같은 텅스텐 합금으로 이루어질 수 있고, 샤프트(36)는 TZM와 같은 몰리브덴 합금으로 이루어질 수 있다. 키(80), 포크(90), 및 샤프트(36) 간의 재료들의 이러한 조합은 고온에서 장치(10)의 작동시 샤프트와 키 및/또는 포크 사이의 결합을 방지할 수 있다.
도 1을 참조하면, 스핀들(30)이 회전 구동 기계(회전 구동부 mechanism)(38), 예컨대 중심축(32)에 대해 스핀들을 회전시키도록 배열되는 전기 모터 구동에 연결된다. 스핀들(30)은 또한 가스 통로 내에 스핀들의 축방향으로 일반적으로 연장하는 내부 냉매 통로(internal coolant passage)가 설치될 수 있다. 내부 냉매 통로는 냉매 소스에 연결될 수 있어서, 액체 냉매가 냉매 통로를 통해 소스에 의해 순환될 수 있고 냉매 소스로 돌아가게 할 수도 있다.
스핀들(30) 및/또는 회전 구동 기계(38)는 회전축(32)에 대해 스핀들의 회전 방향을 나타내는 신호를 제공하도록 배열되는 인코더(31)에 연결될 수 있다. 특정 구현예에서, 인코더(31)는 회전 구동 기계(38)에 결합된 고 해상도(resolution) 회전 인코더일 수 있다. 장치(10)에 달성될 수 있는, 스핀들과 웨이퍼 캐리어의 회전 방향 사이의 공지 관계가 있는 경우에, 스핀들(30)에 대한 이러한 회전 방향 정보가 웨이퍼 캐리어(40)의 회전 방향을 결정하도록 사용될 수 있다.
웨이퍼 캐리어(40)는 실질적으로 평평하고, 원형의 상면과 하면(41, 44) 및 상기 상면과 하면에 실질적으로 수직인 수직 회전축(42)를 갖는 디스크형 몸체(40a)의 형태일 수 있다. 도 1의 가동 상태에서, 웨이퍼 캐리어의 수직 회전축(42)이 스핀들의 수직 회전축(32)과 일치하도록, 웨이퍼 캐리어(40)는 스핀들(30) 상에 장착된다. 웨이퍼 캐리어가 회전하는 동안 가스 흡입 매니폴드가 가스를 웨이퍼 캐리어 쪽으로 하향하여 배출할 수 있도록, 웨이퍼 캐리어(40)는 챔버(12) 내에 가스 흡입 매니폴드(14) 아래에 위치된다. 셔터(18)가 도 1에 도시된 작동 상태에 있는 경우, 셔터의 내면(19)은 웨이퍼 캐리어(40)을 둘러싼다.
웨이퍼 캐리어(40)는 단일 편(piece)으로 형성될 수 있거나 복수 편의 합성으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 게시물이 원용에 의해 본 명세서에 포함되는, 미국 공개특허출원 제20090155028호에 개시된 것처럼, 웨이퍼 캐리어(40)는 중심축(42)을 둘러싸는 웨이퍼 캐리어의 소규모 영역을 형성하는 허브 및 디스크형 몸체(40a)의 나머지를 형성하는 대규모 부분을 포함할 수 있다.
웨이퍼 캐리어(40)는 CVD 공정을 오염시키지 않고, 공정에서 접하는 온도를 견딜 수 있는 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, 웨이퍼 캐리어(40)의 대규모 부분은 대부분 또는 전부 흑연, 탄화 규소, 질화 붕소, 질화 알루미늄, 또는 그외 내화 재료(refractory material)와 같은 재료로 형성될 수 있다. 웨이퍼 캐리어(40)는 일반적으로 서로 평행하게 연장하고, 웨이퍼 캐리어의 수직 회전축(42)과 일반적으로 직교하는 일반적으로 평면의 상부면 및 하부면을 가진다. 일 실시예에서, 웨이퍼 캐리어(40)의 직경이 약 300　mm 내지 약 700　mm 일 수 있다.
도 3a-3e를 참조하면, 웨이퍼 캐리어(40)의 상면(41)이 하나 이상의 웨이퍼-지지 피쳐부를 포함할 수 있고, 그러한 웨이퍼-지지 피쳐부는 포켓(43)의 형태로 보여진다. 포켓(43)은 웨이퍼 캐리어(40)에 대해 원주 방향으로 배열될 수 있고, 각 포켓은 디스크형 웨이퍼(50)를 제거 가능하게 수용하고, 이하 기재된 것처럼 MOCVD 공정 동안 내부에 그 웨이퍼를 지지하도록 구성된다. 일 실시예에서, 포켓(43)의 적어도 일부가 수직 회전축(42)에 인접하여 배치될 수 있고, 포켓이 하나 이상의 동심원 링을 갖는 형태로 배열되는 경우처럼, 패턴에서 인접하는 포켓의 중심들(46) 사이의 공간(45)을 갖도록 수직 회전축 주위에 분배되는 원형 패턴으로 배열될 수 있다. 특정 구현예에서, 수직 회전축(42) 주위에 분배되는 원형 패턴으로 배열되는 포켓(43)은 수직 회전축에 대하여 대칭적으로 분배될 수 있다. 포켓(43)이 도면에서 원형 패턴으로 배열되는 것으로 도시된다 할지라도, 다른 구현예에서, 포켓은 장방형 어레이 또는 육방정계 밀집(close-packed) 구성의 일부분처럼 다른 패턴으로 배열될 수 있다.
각 웨이퍼(50)가 사파이어, 탄화 규소, 규소, 또는 그외 결정체 기질로 형성될 수 있다. 전형적으로, 각 웨이퍼(50)는 그것의 주요 면들의 치수와 비교하여 작은 두께를 가진다. 예를 들어, 직경이 약 2 인치(50mm)인 원형의 웨이퍼(50)는 두께가 약 430 mm 이하일 수 있다. 각 웨이퍼(50)는 상향으로 마주보는 상면을 갖는 웨이퍼 캐리어(40) 상에 위치하거나 인접하여 위치할 수 있어서, 웨이퍼의 상면은 웨이퍼 캐리어 몸체(40a)의 상면(41)에 노출된다. 웨이퍼(50)는 웨이퍼 캐리어(40)의 상면(41)과 동일 평면상이거나 거의 동일평면상에 있다.
웨이퍼 캐리어(40)는 몸체의 하면(44)으로부터 몸체(40a)로 연장하는 리세스(47)를 가질 수 있다. 몸체(40a)는 하향-대면 리세스 단부면(downward-facing recess end surface)(100) 및 상기 리세스 단부면으로부터 하향으로 연장하는 테이퍼형 접촉면(102)을 가질 수 있다. 리세스 단부면(100) 및 테이퍼형 접촉면(102)은 리세스(47) 내에 노출될 수 있다.
리세스(47)는 회전축(42)로부터 멀리 있는 리세스의 주변부(104)로부터 외향으로 수직 회전축(42)을 포함하는 평면에 횡단하는 제1 횡단축(106)을 따라 돌출하는 키웨이(48)를 가질 수 있다(예, 제1 횡단축은 비스듬하거나 수직일 수 있는, 임의의 비-제로 각도로 수직 회전축을 포함하는 평면을 교차함). 도 3c에 도시된 바와 같이, 제1 횡단축(106)이 수직 회전축(42)을 교차할 수 있으나, 이에 필수적인 것은 아니다. 특정 구현예에서, 제1 횡단축(106)이 수직 회전축(42)을 교차하지 않도록, 키웨이(48)는 비스듬한 각도로 리세스(48)의 주변부(104)로부터 외향으로 돌출할 수 있다. 본 명세서에 사용된 것처럼, 키웨이(48)가 제1 횡단축(106)을 따라 돌출되는 것으로 기재되어 있는 경우, 이것은 제1 횡단 축이 웨이퍼 캐리어(40)의 하면(44)에 평행인 평면에 놓이고, 제1 횡단축이 삽입 에지(114)와 하향-대면 표면(downward-facing surface)(108) 사이에 연장되는 키웨이의 대향 측면 키 접촉면(opposing lateral key contact surface)(105)로부터 등거리로 위치된다는 것을 의미한다.
몸체(40a)는 키웨이(48) 내에 노출되는 하향-대면 표면(108)을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 인접하는 포켓이 수직 회전축(42)에 인접하여 위치하고 수직 회전축 주위에 분배되는 원형 패턴으로 배열되는 경우에, 키웨이(48)는 인접하는 포켓(43)의 중심(46) 사이의 공간들(45) 중 하나와 정렬될 수 있다.
이 구현예에서, 공간들(45) 중 하나를 갖는 키웨이(48)의 정렬은 키웨이 근처의 웨이퍼 캐리어(40)를 통한 열전도의 열 특성의 변화를 최소화시킨다. 이 효과는 키웨이의 "열 쉐도우(thermal shadow)"라 칭하기도 한다. 키웨이(48)를 공간(45)들 중 하나와 정렬함으로써, 열 쉐도우가 포켓(43)으로부터 가능한 한 멀리 있을 수 있다.
도면의 구현예에서, 제1 횡단축(106)이 수직 회전축(42)에 수직이나, 필수적인 것은 아니다. 도 4의 작동 상태에서, 웨이퍼 캐리어의 제1 횡단축(106)이 스핀들의 제1 횡단축(33)과 일치하도록, 웨이퍼 캐리어(40)가 스핀들(30)에 장착된다.
웨이퍼 캐리어(40)의 몸체(40a)는 딤플(110) 및/또는 몸체의 상면(41)으로부터 몸체(40a)로 연장하는 하나 이상의 마킹(112)의 형태인 기준 표시를 가질 수 있다. 하나 이상의 딤플(110) 및/또는 마킹(112)과 같은 기준 표시는 상면(41), 하면(44), 또는 몸체(40a)의 상면과 하면 사이에 연장하는 주변표면(49) 중 적어도 하나에 형성될 수 있다. 일 구현예에서, 기준 표시는 이하 기재될 자동화 비전 시스템(116)과 같은, 이미징 디바이스에 보여질 수 있다.
딤플(110) 및/또는 마킹(112)이 수직 회전축(42)에 대한 원주 방향으로 키웨이(48)에 대하여 미리결정된 위치에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 횡단축이 기준 표시를 통해 연장할 수 있고, 기준 표시 바로 위 또는 아래의 위치를 통해 연장할 수 있도록, 하면(44)에 평행하고 제1 횡단축(106)을 포함하는 평면은 또한 딤플(110) 및/또는 마킹(112)과 같은 기준 표시를 통해 연장할 수 있다. 키웨이의 위치가 딤플 및/또는 마킹의 위치를 관찰함으로써 결정될 수 있도록, 딤플(110) 및/또는, 예를 들어 사용자 또는 이하 기술될 제어 시스템(118)에 의해 마킹(112)은 알려진 키웨이(48)에 대하여 임의의 위치에 배치될 수 있다.
도 4를 참조하면, 웨이퍼 캐리어(40)는 수직 회전축(32, 42)에 대하여 함께 회전하기 위해 스핀들(30)로 해체 가능하게 장착될 수 있다. 도면의 구현예에서, 웨이퍼 캐리어(40)가 스핀들(30)에 장착될 때, 수직 회전축들(32, 42)이 일치하고, 제1 횡단축들(33, 106)이 일치한다.
몸체(40a)의 테이퍼형 접촉면(102)이 샤프트(36)의 테이퍼형 접촉면(73)과 적어도 부분적으로 접촉하도록, 그리고 리세스 단부면(100)이 스핀들의 상단으로부터 이격되도록, 스핀들(30)의 상단(70)이 웨이퍼 캐리어(40)의 리세스(47)에 체결될 수 있다. 리세스 단부면(100)은 갭 G1에 의해 스핀들의 상단(70)으로부터 이격될 수 있다. 도 4에 도시된 것처럼, 몸체(40a)와 샤프트(36)의 테이퍼형 접촉면들(102, 73) 사이의 표면 접촉의 중심 C1이 몸체의 무게 중심 C2 위에 위치한다.
키웨이 내에 노출되는 몸체(40a)의 하향-대면 표면(108)이 팁부의 상부면(89)에 마주하고 이로부터 이격되도록, 키(80)의 팁부(88)가 키웨이(48)에 체결될 수 있다. 도 4에서, 몸체(40a)의 표면(108)이 갭 G2에 의해 키(80)의 팁부(88)의 상부면(89)로부터 이격된다. 표면들(108, 89) 사이의 갭 G2은, 스핀들의 샤프트(36)에 대한 하향 운동에 대항하여 웨이퍼 캐리어의 몸체(40a)를 제한하지 않는 반면, 키(80)가 스핀들(30)에 대하여 웨이퍼 캐리어(40)의 회전 운동을 제한하는 것을 허용할 수 있다. 특정 실시예에서, 키(80)의 팁부(88)의 상부면(89)은 면취된 에지(chamfered edge)들을 가질 수 있고, 및/또는 웨이퍼 캐리어가 스핀들로 장착되는 경우 웨이퍼 캐리어(40)가 스핀들(30)과 완전히 회전하여 정렬하지 않는다면(예, 제1 횡단축들(106 및 33)이 완전히 일치하지 않는다면), 키웨이(48)의 삽입 에지(114)는 키(80)를 키웨이로 일부 자가-정렬하는 것을 고려하여 면취될(chamfered) 수 있다.
도 1을 참조하면, MOCVD와 같은 다수의 공정을 위하여, 웨이퍼 캐리어(40)가 웨이퍼(50)의 표면에서 원하는 온도를 제공하여 가열될 수 있다. 그러한 가열을 위하여, 가열 요소(60)가 챔버(12) 내에 장착되고, 샤프트(36)의 상단(70) 아래의 스핀들(30)을 둘러싼다. 가열 요소(60)는, 주로 방사열(radiant heat) 전송에 의해 웨이퍼 캐리어(40)의 하면(44)에 열을 전달할 수 있다. 웨이퍼 캐리어의 하면(40)에 인가된 열은 웨이퍼 캐리어의 몸체(40a)를 통해 그것의 상면(41)으로 상향하여 흐를 수 있다. 열은 웨이퍼 캐리어(40)에 의해 고정된 각 웨이퍼(50)의 하면으로 상향하여 통과할 수 있고, 웨이퍼를 통해 그것의 상면으로 상향하여 통과할 수 있다. 열은 웨이퍼(50)의 상면으로부터 공정 챔버(12)의 더 차가운 요소들, 예컨대 공정 챔버의 벽부(20), 및 가스 흡입 매니폴드(14)로 방사될 수 있다. 열은 또한 웨이퍼(50)의 상면들으로부터 이 표면들 위를 통과하는 공정 가스로 전달될 수 있다.
특정 구현예에서, 가열 요소(60)는 다중-존 가열 요소일 수 있으며, 반면에 웨이퍼 캐리어(40)의 다른 부분들(예, 스핀들(30)의 수직 회전축(32)으로부터 제1 방사 거리에 위치하는 제1 환상부, 및 수직 회전축으로부터 제2 방사 거리에 위치하는 제2 환상부)은 다르게 가열될 수 있다.
챔버(12)는 또한 가열 요소(60)를 포함하는 챔버의 영역으로의 가스 침투를 줄이는 외부 라인(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 일례의 구현예에서, 열이 가열 요소로부터 웨이퍼 캐리어 쪽으로 상향하는 방향을 향하고 챔버(12)의 하단부에 있는 기저판(24) 쪽으로 하향하지 않도록 하기 위하여, 가열 실드(heat shield)(61)가 가열 요소(60) 아래, 예컨대 웨이퍼 캐리어(40)에 평행하게 위치하여 구비될 수 있다.
챔버(12)가 또한 챔버의 내부 영역(26)으로부터 사용한 가스를 제거하도록 배열되는 배기 시스템(62)을 구비할 수 있다. 배기 시스템(62)은 웨이퍼 캐리어(40)에 의해 점유되는 위치 아래의 위치에 챔버(12)와 연결될 수 있다. 배기 시스템(62)은 챔버(12)의 하부에 또는 하부 가까이에 배기 매니폴드(63)을 포함할 수 있다. 배기 매니폴드(63)는 펌프(65) 또는 반응 챔버(12)로부터 사용한 가스를 운반하도록 구성될 수 있는 다른 진공 소스(vacuum source)에 연결될 수 있다.
장치(10)는 또한 안티챔버(17)에, 또는 챔버(12) 외부의 또 다른 위치에 위치하고, 예컨대 딤플(110) 또는 마킹(112)과 같은 기준 표시의 회전 위치를 검출하도록 구성된 자동화 비전 시스템(116)을 포함할 수 있다. 장치(10)는 웨이퍼 캐리어(40) 및 스핀들(30) 중 적어도 하나를 회전하도록 배열되는 로봇식 제어 시스템(118)을 추가로 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 자동화 비전 시스템(116)과 인코더(31)로부터의 회전 위치 정보는 로봇식 제어 시스템(118)으로 전달될 수 있고, 로봇식 제어 시스템은 웨이퍼 캐리어를 장치(10)로 적하하기 전에 또는 적하하는 동안, 웨이퍼 캐리어(40) 및 스핀들(30) 중 적어도 하나를 회전시킬 수 있다.
특정 변형예에서, 안티챔버(17)가 반응 챔버(12)에 고정된 좌표계와 공지 관계를 가지는 키형 컴포넌트(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 이 실시예에서, 사용자 또는 자동화 비전 시스템(116)은 기준 표시(110 또는 112)의 회전 위치를 검출할 수 있고, 사용자 또는 자동화 비전 시스템은 키웨이(48)를 키형 컴포넌트와 정렬시키기 위해 이 회전 위치 정보를 사용할 수 있다. 그러한 정렬이 확립되면, 로봇식 제어 시스템(118)이 웨이퍼 캐리어(40)를 챔버(12)로 적하하기 전에 반응 챔버(12)에 고정되는 좌표계에 대하여 키웨이(48)의 회전 위치가 알려질 수 있고, 이 회전 위치는 웨이퍼 캐리어가 반응 챔버로 적하되기 전에 웨이퍼 캐리어 및/또는 스핀들(30)을 회전시키기 위해 로봇식 제어 시스템에 의해 사용될 수 있다.
작동시, 하나 이상의 웨이퍼(50)가 웨이퍼 캐리어(40) 상에 위치된다. 다음으로, 셔터(18)가 개구 위치보다 낮아짐으로써 입개구(16)가 열린다. 그 후, 사용자 또는 자동화 비전 시스템(116)이, 기준 표시의 위치를 검출함으로써, 바람직하게는 안티챔버(17)에서와 같이 챔버(12)의 외부의 위치에서의 웨이퍼 캐리어(40)의 회전 방향을 검출할 수 있다(키웨이(48)의 회전 위치에 대한 공지 관계를 가짐). 또한, 인코더(31)가 스핀들의 회전 방향을 검출할 수 있다(키(80)의 회전 위치에 대한 공지 관계를 가짐).
사용자 또는 로봇식 제어 시스템(118)은, 키(80)와 키웨이(48)의 회전 위치가 웨이퍼 캐리어(40)가 스핀들 상에 장착되는 경우에 정렬되는지 여부를 결정하기 위하여, 사용자 또는 자동화 비전 시스템(116)에 의해 획득되는 기준 표시의 회전 위치에 대한 정보 및 인코더(31)에 의해 획득되는 스핀들(30)의 회전 위치에 대한 정보를 사용할 수 있다. 키(80)와 키웨이(48)가 회전하여 정렬되지 않는다면, 사용자 또는 로봇식 제어 시스템(118)은, 웨이퍼 캐리어를 스핀들로 장착하기 이전에 키와 키웨이의 회전 위치를 서로 정렬하기 위해, 웨이퍼 캐리어(40) 및 스핀들(30) 중 적어도 하나를 회전시킬 수 있다.
키(80)와 키웨이(48)가 회전하여 정렬되는 경우, 그 위에 적하되는 웨이퍼(50)를 갖는 웨이퍼 캐리어(40)는 안티챔버(17)로부터 챔버(12)로 적하되고, 웨이퍼 캐리어(40)는 스핀들(30)로 해체 가능하게 장착된다. 샤프트(36)의 상단(70)이 웨이퍼 캐리어의 리세스(47)로 체결되고 키가 키웨이로 체결되도록, 웨이퍼 캐리어(40)가 스핀들(30)로 장착되어, 도 1에 도시된 작동 상태에 웨이퍼 캐리어를 둘 수 있게 된다.
이 조건에서, 웨이퍼(50)의 상면들이 가스 흡입 매니폴드(14) 쪽으로 상향하여 대면한다. 입개구(16)가 도 1에 도시된 폐쇄 위치로 셔터(18)를 올림으로써 폐쇄된다. 가열 요소(60)가 활성화되고, 회전 구동부(38)가 스핀들(30)을 돌리기 위해 작동하고, 따라서 중심축(42)을 따라 웨이퍼 캐리어(40)가 돌게 된다. 전형적으로, 스핀들(40)이 분당 약 50-1500 회전의 회전 속도로 회전한다.
공정 가스 공급 유닛(도시되지 않음)이 가스를 가스 흡입 매니폴드(14)를 통해 공급하도록 활성화된다. 가스는 웨이퍼 캐리어(40) 쪽으로 하향하여, 웨이퍼 캐리어의 상면(41)과 웨이퍼(50)의 상면 위로, 그리고 웨이퍼 캐리어의 주변으로 하향하여 배기 시스템(62)의 배기 매니폴드(63)로 통과한다. 따라서, 웨이퍼 캐리어(40)의 상면(41) 및 웨이퍼(50)의 상면이 다양한 공정 가스 공급 유닛에 의해 공급되는 다양한 가스의 혼합물을 포함하는 공정 가스에 노출된다. 가장 전형적으로, 상면(41)에 있는 공정 가스는 캐리어 가스 공급 유닛(도시되지 않음)에 의해 공급되는 캐리어 가스를 주성분으로 이루어진다.
공정은 웨이퍼(50)의 원하는 처리가 완료될 때까지 계속된다. 일단 공정이 완료되고 나면, 입개구(16)가 셔터(18)를 낮춤으로써 열린다. 일단 입개구(16)가 열리면, 웨이퍼 캐리어(40)는 스핀들(30)로부터 제거될 수 있고 다음 작동 사이클을 위해 새로운 웨이퍼 캐리어(40)로 대체될 수 있다.
도 5, 6a 및 6b를 참조하면, 호밍툴(120)이 반응 챔버(12)에 대하여 회전축(32)에 대한 스핀들(30)의 각 방향을 정렬하도록 사용되어, 도 1의 인코더(31)가 반응 챔버에 고정된 좌표계와 공지 관계를 갖는 스핀들의 회전 방향을 나타내는 신호를 제공할 수 있다.
호밍툴(120)은 스핀들(30)의 샤프트(36)의 상단(70)에 체결되도록 구성된 소켓 부재(socket member)(121), 소켓 부재와 반응 챔버(12)의 원통형 벽부(20) 사이의 기계적 결합(mechanical coupling)을 제공하도록 구성되고 소켓 부재에 부착되는 연결 부재(linking member)(122)를 포함한다.
소켓 부재(121)는 샤프트(36)의 상단(70)을 내부에 수용하도록 구성되는 소켓(126)을 형성한다. 소켓 부재(121)는 또한 그것을 통하여 키(80)의 팁부(88)를 수용하도록 구성되는 수켓 부재의 하면(129)을 연장하는 슬롯(128)을 포함한다. 슬록(128)은 키(80)의 탑부(88)의 폭 W2(도 2h)보다 미세하게 더 넓으나 거의 일치하는 폭 W3을 가져서, 최대 3°의 스핀들과 회전툴 사이의 총 회전 오차(total rotational tolerance)를 위하여, 호밍툴이 스핀들(30)에 대하여 회전축(32)에 대한 각 방향으로 1.5°이상 회전할 수 없도록 하는 것이 바람직하다.
도 6a에서, 소켓(126) 및 슬롯(128)이 구성되어, 스핀들(30)이 소켓으로 삽입되는 경우 샤프트(36)의 상단(70)이 소켓의 상면(125)에 접촉할 수 있으나, 키(80)의 팁부(88)의 상부면(89)은 슬롯의 상면(127)으로부터 이격될 수 있다. 슬롯(128)의 상면(127)으로부터 이격된 키(80)의 팁부(88)의 상부면을 가짐으로써 호밍툴(12)의 무게가 키에 의해서가 아닌 샤프트(36)에 의해 거의 지탱될 수 있다. 특정 실시예에서, 소켓(126)이 구성되어, 스핀들(30)이 소켓으로 삽입되는 경우에 샤프트(36)의 상단(70)이 소켓의 상면(1250으로부터 이격된다. 소켓(126)의 상면(125)로부터 이격된 샤프트(36)의 상단(70)을 가짐으로써 호밍툴(120)의 무게가 스핀들(30)에 의해서가 아닌 원통형 벽부(20)의 상부면(21)에 의해 거의 지탱될 수 있다.
연결 부재(122)는 그것의 단부(123)에 인접하는 개구(124)를 형성하며, 이 개구는 연결 부재의 상부 및 하부 대향면(130, 132) 사이로 연장한다. 개구(124)는 바람직하게 연결 부재(122)의 축(134)을 따라 연장하는 긴 치수 L1, 및 상기 장 치수에 실질적으로 직각으로 연장하는 단 치수 L2를 갖는다. 특정 실시예에서, 개구(124)는 장 치수 L1이 타원형의 주축이고, 단 치수 L2가 타원형의 부축이 되는, 타원형 형상을 가진다.
반응 챔버(12)의 원통형 벽부(20)는, 반응 챔버의 상부 플랜지(22) (FIG.　1)가 원통형 벽부로부터 제거되는 경우에 노출될 수 있고, 그것의 상부면(21)으로부터 원통형 벽부 내로 연장하는 위치 리세스(160)의 형태인 위치 요소를 형성한다. 위치 리세스(160)는 그 내부에 반응 챔버에 고정된 좌표계와 공지 관계를 갖는 접촉면(165)를 갖는다. 도 6a 및 6b에서, 위치 리세스(160)는 반응 챔버(12)의 입개구(16)의 중심 위에 위치될 수 있다. 그러나, 다른 구현예에서, 위치 리세스(160)는, 예컨대 반응 챔버의 기저판(24) 내의 위치를 포함하여, 반응 챔버(12)에 고정된 좌표계 내의 임의의 공지 위치에 위치할 수 있다. 특정 구현예에서, 위치 리세스(160)는 직경 D4의 원형의 단면 형상을 가지며, 접촉면(165)은 위치 리세스의 직경 이상의 직경을 갖는 구체의 일부분인 구형 캡(spherical cap)의 형상을 가질 수 있다.
개구(124)는 호밍툴(120)이 위치 리세스(16)와 결합하도록 구성되는 위치툴(locating tool)(140)이 그것을 통하여 수용되도록 구성된다. 위치툴(140)은 핸들(handle)(142) 및 핸들의 단부에 부착되고 접촉면(145)를 형성하는 위치부(144)를 갖는다. 일 구현예에서, 위치부(144)가 직경 D5를 갖는 구형 형상을 가질 수 있고, 접촉면(145)는 위치부를 형성하는 구체의 일부분인 구형 캡일 수 있다.
일 실시예에서, 위치부(144)의 직경 D5는 위치 리세스(160)의 직경 D4보다 커서, 위치부가 위치 리세스에 체결되는 경우에 위치부의 최대로 넓은 부분이 위치툴(140)의 개구(124) 내에 위치할 수 있다. 일례의 구현예에서, 위치툴(140)의 위치부(144)의 접촉면(145)의 만곡이 위치 리세스(160)의 접촉면(165)의 만곡에 대략 일치하여, 위치툴이 위치 리세스와 체결되는 경우에 접촉부들(145 및 165) 사이의 표면 접촉이 있을 수 있다.
도 6b에서, 위치툴(140)의 위치부(144)의 직경 D5가 호밍툴(120)의 개구(124)의 단 직경 L2보다 미세하게 작으나 거의 일치하여, 위치툴이 호밍툴의 개구를 통해 위치 리세스(160) 내에 체결되는 경우에 호밍툴의 단부(123)가 위치툴과 위치 리세스에 대하여 원주 방향 C로 실질적으로 고정되는 것이 바람직하다.
게다가, 위치툴(140)의 위치부(144)의 직경 D5가 호밍툴(120)의 개구(124)의 장 치수 L1보다 상당히 작아서, 위치툴이 호밍툴의 개구를 통해 위치 리세스(160)에 체결되는 경우에 호밍툴의 단부(123)가 위치툴과 위치 리세스에 대하여 연결 부재(122)의 축(134)을 따라 일부 운동의 자유도(freedom of motion)를 갖는 것이 바람직하다. 축(134)을 따른 자유도는, 스핀들(30)의 회전축(32)과 연결 부재(122)의 축에 따른 위치 리세스(160) 사이의 거리가 상이한 반응 챔버들 사이에서 예컨대 반응 챔버들의 조립시 공차(tolerance stack-up)로 인해 변경된다 할지라도, 단일의 호밍툴(120)이 특정 제조 시설에서 다른 반응 챔버(12)의 스핀들(30)의 회전 정렬을 위해 사용되는 것을 허용할 수 있다.
스핀들 호밍 절차를 수행하기 위하여, 반응 챔버(12)의 상부 플랜지(22)가 원통형 벽부(20)로부터 제거될 수 있으며, 이로써 원통형 벽부의 상부면(21)과 위치 리세스(160)가 노출된다. 다음으로, 호밍툴(120)이 정렬되어 키(80)의 팁부(88)가 슬롯(128)과 동일한 방향으로 대면하게 되며, 호밍툴은 샤프트(36)의 상단(70)이 소켓(126)으로 수용되고 키의 팁부가 슬롯으로 수용되도록 스핀들(30)로 낮아질 수 있다. 호밍툴(120)은 연결 부재(122)의 하부면(132)이 원통형 벽부(20)의 상부면(21)에 접촉할 때까지 스핀들(30)로 낮아질 수 있다.
그 후, 호밍툴(120)은 위치 리세스(160)의 적어도 일부분이 원주 방향 C로 호밍툴의 개구(124)와 정렬될 때까지 스핀들(30)의 회전축(32)에 대해 회전할 수 있다. 후속하여, 위치툴의 위치부의 접촉면(145)이 위치 리세스의 접촉면(165)와 체결하도록 위치툴(140)의 위치부(144)가 개구(124)와 위치 리세스(160)로 삽입될 수 있으며, 이로써 위치 리세스에 대하여 스핀들(30)의 회전 방향이 고정된다. 마지막으로, 인코더(31)가 스핀들(30)의 회전 방향을 검출할 수 있고, 제어 시스템(118)이 스핀들의 현재 회전 방향을 반응 챔버(12)에 고정된 좌표계와 공지 관계를 갖는 홈 위치로 할당할 수 있다.
대안의 구현예에서, 사용자 또는 제어 시스템(118)이 반응 챔버(12)에 대하여 회전축(32)에 대한 스핀들(30)의 각 방향을 정렬하도록 조력하기 위해 비접촉 비전 시스템이 사용되어, 인코더(31)가 반응 챔버에 고정된 좌표계와 공지 관계를 갖는 스핀들의 회전 방향을 나타내는 신호를 제공할 수 있다. 이 구현예에서, 스핀들(30) 또는 키(80)는 기준 표시, 예컨대 스핀들의 샤프트(36) 상의 공지 위치에 있는 고 반사면(highly reflective surface)을 가질 수 있다. 비접촉 비전 시스템은 예컨대 반응 챔버(12)에 고정된 좌표계와 공지 관계를 갖는 레이저-기반 검출 시스템일 수 있다.
사용시, 사용자 또는 제어 시스템(118)은 비접촉 비전 시스템이 스핀들의 기준 표시를 검출할 때까지 스핀들(30)을 회전시킬 수 있다. 후속하여, 인코더(31)는 스핀들(30)의 회전 방향을 검출할 수 있고, 제어 시스템(118)은 스핀들의 현재 회전 방향을 반응 챔버(12)에 고정된 좌표계와 공지 관계를 갖는 홈 위치로 할당할 수 있다.
도 7은 또 다른 구현예에 따른 웨이퍼 캐리어(240)를 도시한다. 웨이퍼 캐리어(240)는 회전축(242)에서 먼 리세스(247)의 주변부(204)로부터 외향으로 돌출하는 복수의 키웨이(248a, 248b, 248c, 및 248d)(집합하여, 키웨이들(248))를 포함한다는 점을 제외하고, 위에서 기재된 웨이퍼 캐리어(40)와 동일하다.
도 7에서, 4개의 키웨이(248)가 존재하나, 다른 구현예에서, 리세스(247)의 주변부(204)로부터 외향으로 돌출하는 2개, 3개 또는 임의의 개수의 키웨이가 존재할 수 있다. 각각의 키웨이(248)는 일정하게 이격된 간격으로 리세스(247)의 주변부(204)의 원주 둘레로 배치되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 도 7에서, 4개의 키웨이(248) 각각의 중심선들은 리세스(247)의 주변부(204) 주위에 90° 간격으로 이격된다. 3개의 키웨이를 갖는 일례의 웨이퍼 캐리어에서, 3개의 키웨이 각각의 중심선들은 리세스의 주변부 주위에 120° 간격으로 이격되는 것이 바람직하다. 2개의 키웨이를 갖는 일례의 웨이퍼 캐리어에서, 2개의 키웨이 각각의 중심선들은 리세스의 주변부 주위에 서로 직접 대향하도록(예, 180° 간격) 이격되는 것이 바람직하다.
도 7의 구현예에서, 각각의 키웨이(248a, 248b, 248c, 및 248d)는 회전축(242)에서 먼 리세스(247)의 주변부(204)로부터 외향으로 수직 회전축(242)을 포함하는 평면에 각각 횡단하는 각각의 제1, 제2, 제3 및 제4축(206, 207, 208, 및 209)을 따라 돌출된다(예, 제1, 제2, 제3, 및 제4 횡단축은 각각, 비스듬하거나 직각일 수 있는, 임의의 비-제로 각도로 수직 회전축을 포함하는 평면에 교차함). 도 7에서, 제1, 제2, 제3, 및 제4 횡단축(206, 207, 208, 및 209)은 수직 회전축(242)를 교차할 수 있으나, 필수적인 것은 아니다.
일 구현예에서, 하나 이상의 키웨이(248)는, 제1, 제2, 제3, 및 제4 횡단축(206, 207, 208, 및 209) 중 하나 이상이 수직 회전축(242)를 교차하지 않도록, 비스듬한 각도로 리세스(247)의 주변부(204)로부터 외향으로 돌출될 수 있다. 도 7의 특정 실시예에서, 2개의 키웨이(248a 및 248c)가 제1 및 제3 횡단축(206 및 208)이 일치하도록 리세스(247)의 주변부(204)로부터 외향으로 단일 축을 따라 돌출하며, 다른 2개의 키웨이(248b 및 248d)는, 제2 및 제4 횡단축(207 및 209)이 일치하도록 리세스의 주변부로부터 외향으로 또 다른 단일 축을 따라 돌출한다. 그러나, 다른 구현예에서, 각 키웨이(248)는 리세스(247)의 주변부(204)로부터 외향으로 다른 키웨이가 돌출하는 방향인 임의의 다른 횡단축과 일치하지 않는 횡단축을 따라 돌출할 수 있다.
도 8a는 또 다른 구현예에 따른 스핀들(230)을 도시한다. 스핀들(230)은 회전축(232)에서 먼 샤프트(236)의 주요부(274)로부터 외향으로 돌출하는 복수의 키(280a, 280b, 280c, 및 280d)(집합하여, 키(280))를 갖는다는 점을 제외하고, 위에서 기재한 스핀들(30)과 동일하다.
도 8a에서, 4개의 키(280)가 존재하나, 다른 구현예에서, 샤프트(236)의 주요부(274)로부터 외향으로 돌출하는 2개, 3개 또는 임의의 개수의 키가 존재할 수 있다. 각각의 키(280)가 일정하게 이격된 간격으로 샤프트(236)의 주요부(274)의 원주 둘레로 배치되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 도 8a에서, 4개의 키(280) 각각의 중심선들은 샤프트(236)의 주요부(274) 주위에 90° 간격으로 이격된다. 3개의 키를 갖거나 3개의 키로 체결되는 일례의 스핀들에서, 3개의 키 각각의 중심선들은 샤프트의 주요부 주위에 120° 간격으로 이격되는 것이 바람직하다. 2개의 키웨이를 갖는 일례의 스핀들에서, 2개의 키웨이 각각의 중심선들은 샤프트(236)의 주요부(274) 주위에 서로 직접 대향하도록(예, 180° 간격) 이격되는 것이 바람직하다.
도 8a의 구현예에서, 각각의 키(280a, 280b, 280c, 및 280d)는 회전축(232)에서 먼 샤프트(236)의 주요부(274)로부터 외향으로 수직 회전축(232)을 포함하는 평면에 각각 횡단하는 각각의 제1, 제2, 제3 및 제4축(216, 217, 218, 및 219)을 따라 돌출된다(예, 제1, 제2, 제3, 및 제4 횡단축은 각각, 비스듬하거나 직각일 수 있는, 임의의 비-제로 각도로 수직 회전축을 포함하는 평면에 교차함). 도 8a에서, 제1, 제2, 제3, 및 제4 횡단축(216, 217, 218, 및 219)은 수직 회전축(232)를 교차할 수 있으나, 필수적인 것은 아니다.
일 구현예에서, 하나 이상의 키(280)는, 제1, 제2, 제3, 및 제4 횡단축(216, 217, 218, 및 219) 중 하나 이상이 수직 회전축(232)를 교차하지 않도록, 비스듬한 각도로 샤프트(236)의 주요부(274)로부터 외향으로 돌출될 수 있다. 도 8a의 특정 실시예에서, 2개의 키(280a 및 280c)가 제1 및 제3 횡단축(216 및 218)이 일치하도록 샤프트(236)의 주요부(274)로부터 외향으로 단일 축을 따라 돌출하며, 다른 2개의 키(280b 및 280d)는, 제2 및 제4 횡단축(217 및 219)이 일치하도록 리세스의 주변부로부터 외향으로 또 다른 단일 축을 따라 돌출한다. 그러나, 다른 구현예에서, 각 키(280)는 샤프트(236)의 주요부(274)로부터 외향으로 다른 키가 돌출하는 방향인 임의의 다른 횡단축과 일치하지 않는 횡단축을 따라 돌출할 수 있다.
샤프트의 주요부로부터 연장하는 복수의 키를 포함하는 스핀들은 다양한 방법으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 샤프트의 주요부로부터 연장하는 4개의 키(280)를 포함하는 스핀들(230)의 구성은 단일의 통합 캐스팅(unitary casting)으로서 제작될 수 있다. 다른 구현예에서, 임의의 다른 수의 키, 예컨대 1개, 2개 또는 3개의 키를 갖는 스핀들은 단일의 통합 캐스팅으로서 제작될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 샤프트의 주요부로부터 연장하는 2개의 키 부분을 갖는 스핀들은 각 키 부분이 샤프트의 어퍼처를 통해 연장하는 단일의 키의 말단부일 수 있고, 각각의 말단부가 웨이퍼 캐리어가 스핀들과 조립되는 경우에 웨이퍼 캐리어의 대응하는 키웨이에 수용될 수 있다는 점을 제외하고, 도 4 및 6b의 구성과 유사할 수 있다.
도 8b는 도 8a의 스핀들(230)의 대안의 구현예인 스핀들(330)의 단면을 도시한다. 스핀들(330)은, 스핀들(330)이 분리하여 형성되며 스핀들과 조립되는 회전축(332)에서 먼 샤프트(336)의 주요부(374)로부터 외향으로 돌출하는 복수의 키(380a 및 380c)(집합하여, 키(380))를 갖는다는 점을 제외하고, 위에 기재된 스핀들(230)과 동일하다. 4개의 키를 갖는 스핀들 구현예에서, 다른 2개의 키(380)는 도 8b의 단면에 보이지 않는다. 도 8b의 구현예에서, 각각의 키(380a 및 380c)는 샤프트(336)의 주요부(374)로 부분적으로 연장하는 대응하는 어퍼처(337a 및 337c) 내에 체결된다. 각 어퍼처(337a 및 337c)는 대응하는 제1 및 제3 횡단축(316 또는 318)을 따라 돌출한다.
각각의 키(380a 및 380c)는, 회전축(332)에서 먼 샤프트(336)의 주요부(374)로부터 외향으로 비스듬한 각도로 회전축을 포함하는 평면에 각각 교차하는 각각의 제1 및 제3 축(316 및 318)을 따라 돌출한다. 도 8b의 구현예에서, 제1 및 제3 횡단축(316 및 318)은 각각 대략 75°의 각도로 회전축(332)을 포함하는 평면을 교차한다. 제1 및 제3 회전축(316 및 318)은 각각 약 45° 내지 약 85°의 각도로 회전축(332)을 포함하는 평면을 교차하는 것이 바람직하다. 각각의 키(380a 및 380c)는, 각각의 키가 대응하는 어퍼처로 압입-끼워맞춤(press-fit)이 되도록, 대응하는 어퍼처(337a 또는 337c)의 폭과 동일하거나 미세하게 작은 폭을 가질 수 있다.
도 8b의 실시예에서 보는 것처럼, 복수의 키(280 또는 380)를 포함하는 스핀들(230 또는 330) 중 하나는 복수의 키웨이(248)를 갖는 웨이퍼 캐리어(240)와 같은 웨이퍼 캐리어와 체결할 수 있다. 복수의 키를 갖는 스핀들의 복수의 키웨이를 갖는 웨이퍼 캐리어와의 체결은 도 4를 참조하여 위에 기재된 스핀들(30)과 웨이퍼 캐리어(40)의 체결과 유사할 수 있다. 예를 들어, 도 8b에서, 스핀들(330)의 상단(370)이 웨이퍼 캐리어(240)의 리세스(247)에 체결될 수 있고, 각각의 키(380a 및 380c)의 팁부(388)가 각각의 키웨이(248a 및 248c) 내로 체결될 수 있다.
복수의 키를 갖는 스핀들이 동일한 수의 키웨이를 갖는 웨이퍼 캐리어와 체결되는 것이 바람직하나, 필수적인 것은 아니다. 일 실시예에서, 임의의 개수의 키를 갖는 스핀들이, 각 키웨이가 키에 의해 점유될 수 있거나 하나 이상의 키웨이가 비어있을 수 있도록(예, 키가 없음), 키의 개수 이상인 임의의 개수의 키웨이를 갖는 웨이퍼 캐리어와 체결될 수 있다. 예를 들어, 2개의 키를 갖는 스핀들은 2개, 3개, 또는 4개 또는 다른 개수의 키를 갖는 웨이퍼 캐리어와 체결될 수 있다.
도 8a 및 8brk 원형의 단면을 갖는 팁부를 포함하는 키(280 및 380)을 도시한다 할지라도, 복수의 키를 갖는 이러한 스핀들(230 및 330)이 다양한 단면 형상을 갖는 팁부를 구비하는 키를 포함할 수 있다. 예를 들어, 스핀들(230 및 330)은 도 2f-2h의 키(80)의 팁부(88)와 같은 비-원형 단면을 갖는 팁부를 구비한 하나 이상의 키를 포함할 수 있다.
특정 구현예에서, 스핀들, 예컨대 스핀들(230 및 330)이 제1 단면을 갖는 팁부를 각각 구비한 하나 이상의 키, 및 상기 제1 단면과 상이한 형상인 제2 단면을 갖는 팁부를 각각 구비한 하나 이상의 키를 가질 수 있다. 예를 들어, 2개의 키를 갖는 스핀들은 키(280 또는 380) 중 하나와 같은 원형의 단면을 갖는 팁부를 구비한 하나의 키, 및 키(80)와 같은 비-원형 단면을 갖는 팁부를 구비한 또 다른 키를 가질 수 있다.
이상 기재된, 본원에 따른 키형 웨이퍼 캐리어 시스템 및 방법은 종래의 회전 디스크 반응기 시스템 및 방법과 비교하여 몇몇의 잠재적인 잇점을 가질 수 있다.
종래의 MOCVD 반응기에서, 웨이퍼 캐리어는 스핀들에 대하여 무작위의 회전 위치에 배치될 수 있다. 이 경우 사용자가 웨이퍼 캐리어 상에 고정되는 웨이퍼의 정확한 회전 위치를 알아내는 것이 더 어려울 수 있다. 이러한 웨이퍼 위치의 불확실성은 처리 공정을 모니터링하는 능력에 부정적인 영향을 미치게 할 것이다. 게다가, 스핀들과 캐리어의 체결면을 통해 이동될 수 있는 토크가 표면들 사이의 마찰 체결력(force of frictional engagement)에 의해 제한된다. 비상시, 스핀들과 웨이퍼 캐리어의 급속한 회전의 속도를 줄이는 것이 필요할 것이다. 이는 큰 토크의 캐리어로의 이동이 요구된다.
반면에, 위에서 기재된, 웨이퍼 캐리어(40)의 키웨이(48)에 체결된 스핀들(30)의 키(80)를 갖는 장치(10)는 웨이퍼 캐리어에 고정된 웨이퍼(50)의 정확한 회전 위치의 개선된 확실성의 결과를 이끌어낼 수 있다. 로봇식 제어 시스템(118)은 인코더(31)로부터 하나를 사용하는 장치의 작동시 특정 웨이퍼(50)를 식별할 수 있고, 사용자 또는 자동화 비전 시스템(116)은, 포켓(43)이 수직 회전축(42) 주위에 대칭으로 분배되는 경우라도, 기준 표시(110 또는 112)를 사용하여 장치의 작동 이후에 특정 웨이퍼를 식별할 수 있다. 웨이퍼 식별 정보는 웨이퍼 공정(예, 성장 이후의 비닝(binning) LED 용) 동안 및 공정 이후, 본래 위치의 모니터링 데이터(in-situ monitoring data)를 웨이퍼 캐리어(40) 상의 특정 웨이퍼와 연관시키기 위해 사용될 수 있고, 이것은 웨이퍼 처리 공정을, 예컨대 웨이퍼 공정 동안 더욱 최상의 온도 제어로 인해, 더욱 균일화하는 결과를 가져올 것이다.
다수의 MOCVD 성장 공정에서, 작동 고온계(operating pyrometer)(70)에 의해 측정된 캐리어 및 웨이퍼 온도 신호 간의 차별화가 필수적일 것이다. 이것은 웨이퍼(50) 및 웨이퍼 캐리어(40)로부터 작동 고온계(70)에 의해 수신되는 방출 신호들 또는 반사율의 차이를 사용하여 이루어질 수 있다. 위에서 기재된, 키웨이(48)에 체결되는 키(80)를 갖는 장치(10)에 의해 가능한 것처럼, 웨이퍼 캐리어(40)의 각 방향의 결정은, 작동 고온계(70)가 웨이퍼(50) 및 웨이퍼 캐리어(40)로부터 수신되는 방출 신호들 또는 반사율의 차이를 구별할 수 없는 특정 웨이퍼 성장 공정에 유용할 것이다. 포켓(43)의 정확한 위치가 키웨이(48)에 대하여 공지되고, 키웨이(48)의 회전 방향이 인코더(31)에 의해 검출될 수 있기 때문에, 인코더로부터 웨이퍼 캐리어(40)의 각 방향을 획득하는 것은, 제어 시스템(118)과 같은 제어 시스템이 작동 고온계(70)가 웨이퍼 상의 위치 또는 웨이퍼 캐리어 상의 위치로부터 방사선을 수신하는지 여부를 결정하기에 충분할 수 있다.
또한, 장치(10)는, 예컨대 장치의 정상 작동시 웨이퍼 캐리어의 높은 가속 동안, 또는 회전 구동 기계(38)의 비상 오프 정지(emergency off shutdown) 동안에, 표면 간의 마찰 체결력에 의해 제한되지 않는 스핀들(30)과 웨이퍼 캐리어(40)의 체결면(73, 102)을 통하는 더 높은 토크의 이동을 허용할 것이다. 종래의 MOCVD 반응기에서, 웨이퍼 캐리어의 높은 가속도 또는 비상 오프 정지를 야기하는 토크가 충분할 경우, 웨이퍼 캐리어는 스핀들에 대하여 회전하여 슬립될 수(slip) 있고, 이는 캐리어-스핀들 인터페이스 및 캐리어 주변의 반응기의 다른 컴포넌트에 손상을 줄 수 있는 웨이퍼 캐리어의 워블링(wobbling)(예, 웨이퍼 캐리어의 제1 횡단축(106)이 스핀들(30)의 회전축(32)에 직교하지 않게 웨이퍼 캐리어(40)를 기울임(tilt))을 야기할 수 있다. 본원에 따른 장치(10)에서, 키웨이(48) 내로 키(80)의 체결은 웨이퍼 캐리어의 높은 가속력 또는 비상 오프 정지 동안 스핀들(30)에 대하여 웨이퍼 캐리어(40)의 회전 슬립을 방지할 수 있어서, 장치(10)가 동일한 스핀들-캐리어 슬립의 위험을 갖는 종래의 MOCVD 반응기에서 사용될 수 있는 것보다 큰 웨이퍼 캐리어(더 큰 관성 모멘트를 가짐)를 사용하여 작동하는 것을 허용할 수 있다.
게다가, 키(80)의 섕크(82)의 말단부(86)의 폭 W2과 샤프트(36)의 어퍼처(37)의 직경 D3 사이의 끼워맞춤(close fit)이 존재하는 장치(10)의 구현예에서, 웨이퍼 캐리어(40)와 스핀들(30) 사이의 비틀림 하중(torsional load)은 포크(90) 보다는 주로 키와 샤프트에 의해 견뎌지고, 포크(90)는 샤프트가 아닌 키에 의해서만 회전 운동으로부터 제한된다. 따라서, 포크(90)는 상당한 비틀림 하중을 견디지 않아도 되고, 키(80)에 의한 손상으로부터 보호될 수 있다.
스핀들(30)의 비상 오프 정지시 그러한 비틀림 하중의 결과로서 키(80)가 구부러지거나 부러진다면, 예를 들어, 포크(90)는 리세스(30)로부터 물러설 것이며, 새로운 키가 어퍼처(37)로 삽입될 것이며, 포크가 샤프트(36)의 제거 또는 대체 없이 리세스(39)로 대체될 것이다.
본원은 회전 디스크 반응기, 예컨대 화학 증착, 웨이퍼의 화학 에칭 등을 사용하는 다양한 웨이퍼 처리 공정에 적용될 수 있다. 본원이 본 명세서에서 특정 구현예를 참조하여 기재되었다 할지라도, 이러한 구현예들은 단순히 본원의 원리 및 응용의 일례임을 이해할 것이다. 따라서, 다수의 변형이 일례의 구현예로 될 수 있고, 첨부되는 특허청구범위에 의해 정의되는 본원의 개념 및 범위를 벗어나지 않는 한 다른 배열이 고안될 수 있음을 이해할 것이다. 처음의 청구항들에 제시된 것보다 다양한 방법으로 다양한 독립항 및 특징들이 조합될 수 있을 것이다. 또한, 각 구현예와 관련하여 기재되는 특징들이 기재된 구현예의 다른 예시들과 공유될 수 있을 것이다.
본원은, 이에 제한되지는 않으나 화학 증착 반응기를 위한 구조체 및 웨이퍼 공정의 방법을 포함하는 넓은 산업상 이용가능성에 적용된다.

Claims (52)

  1. 화학 증착 반응기를 위한 구조체에 관한 것으로서,
    웨이퍼 캐리어를 포함하며,
    상기 웨이퍼 캐리어는:
    대향하여-마주보는 상면과 하면, 및 상기 상면과 하면에 실질적으로 수직인 수직 회전축을 형성하는 몸체;
    웨이퍼의 표면이 상기 몸체의 상면에 노출되게 상기 웨이퍼가 내부에 고정되도록 구성된 하나 이상의 웨이퍼-지지 피쳐부;
    상기 몸체의 하면으로부터 상기 몸체로 연장하고, 주변부를 형성하는 리세스; 및
    상기 회전축에서 먼 리세스의 주변부로부터 외향으로 제1 횡단축을 따라 돌출되는 키웨이(keyway)
    를 포함하는,
    구조체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 웨이퍼 캐리어의 하나 이상의 웨이퍼-지지 피쳐부가 상기 몸체의 상면에 형성되는 복수의 포켓을 포함하고, 각각의 포켓은 그 내부에 웨이퍼가 고정될 수 있도록 구성되고 중심을 가지는, 구조체.
  3. 제2항에 있어서,
    적어도 일부의 포켓은, 상기 회전축에 인접하여 위치하고, 원형 패턴으로 배열되며, 상기 원형 패턴에서 인접하는 포켓들의 중심들 사이에 공간을 가지도록 회전축 주위로 분배되고,
    상기 키웨이는 하나의 상기 공간을 가지고 정렬되는, 구조체.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 원형 패턴으로 배열되는 적어도 일부의 포켓은 상기 수직 회전축 주위로 대칭으로 분배되는, 구조체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 웨이퍼 캐리어의 몸체는 상기 상면, 상기 하면, 또는 상기 몸체의 상면과 하면 사이로 연장되는 주변표면 중 적어도 하나에 형성되는 기준 표시(reference indicia)를 가지고,
    상기 기준 표시는 이미징 디바이스에 보이며, 상기 회전축 주위의 원주 방향으로 상기 키웨이에 대하여 미리결정된 위치에 위치되는, 구조체.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 웨이퍼 캐리어의 하면에 평행하고 상기 제1 횡단축을 포함하는 평면이 상기 기준 표시를 통해 연장되는, 구조체.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 웨이퍼 캐리어는 실질적으로 디스크-형상인 것인, 구조체.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 키웨이는 제1 키웨이이고, 상기 웨이퍼 캐리어는 하나 이상의 제2 키웨이를 더 포함하고, 각각의 제2 키웨이는 상기 회전축에서 먼 상기 리세스의 주변부로부터 외향으로 각각의 횡단축을 따라 돌출되는, 구조체.
  9. 화학 증착 반응기를 위한 구조체로서,
    내부를 갖는 반응 챔버; 및
    상기 반응 챔버 내에 장착되는 스핀들
    을 포함하며,
    상기 스핀들은:
    수직 회전축을 따라 연장하고, 상단, 상기 상단으로부터 하향으로 연장하는 테이퍼부(tapered portion) 및 상기 테이퍼부 아래에 있는 주요부를 구비하는 샤프트; 및
    상기 샤프트의 주요부로부터 외향으로 상기 수직 회전축을 횡단하는 제1 횡단축을 따라 돌출되는 키
    를 포함하고,
    상기 테이프부는 상기 회전축 주위로 연장하는 테이퍼형 접촉면을 형성하고, 상기 상단으로부터 하향 방향으로 멀어지면서 직경이 점차 증가하는,
    구조체.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 스핀들은 상기 제1 횡단축을 따라 상기 샤프트를 통해 연장하는 어퍼처를 구비하고, 상기 키는 상기 어퍼처 내에 체결되는 섕크(shank)를 포함하는, 구조체.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 스핀들은 상기 샤프트의 상단으로부터 상기 수직 회전축을 따라 연장하는 리세스를 더 형성하고, 상기 리세스에 제거 가능하게 체결되는 포크(fork)를 더 포함하고,
    상기 포크는 한 쌍의 타인(tine)을 가지고, 상기 키의 섕크는 상기 포크의 타인들 사이에 체결되는, 구조체.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 키의 섕크는 상기 포크의 두 타인 사이에 위치하는 중심부 및 상기 중심부에 인접한 말단부를 가지고, 상기 중심부는 상기 포크의 타인들 사이의 분리 거리(separation distance)보다 작은 폭을 가지고, 각각의 말단부는 상기 분리 거리보다 큰 폭을 가져서, 상기 키가 두 타인들 사이에 인터로킹되고(interlocked) 포크에 의해 상기 샤프트에 대하여 상기 제1 횡단축을 따른 움직임에 대항하도록 유지되는, 구조체.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 키의 중심부는 대향하여-마주보는 실질적으로 평면인 측면을 포함하고, 각 측면은 하나의 타인의 표면에 인접하게 위치하여, 상기 키가 상기 제1 횡단축에 대한 회전에 대항하도록 상기 포크에 의해 회전하여 고정되는, 구조체.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 키와 상기 포크는 각각 제1 재료로 필수적으로 이루어지고, 상기 샤프트는 상기 제1 재료와 상이한 제2 재료로 필수적으로 이루어지는, 구조체.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 포크는 스레디드 어퍼처(threaded aperture)를 포함하고, 상기 스레디드 어퍼처는 상기 샤프트의 상단에 노출되는, 구조체.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 키는 상기 샤프트의 외부에 위치되는 팁부를 포함하고, 상기 팁부는 상기 어퍼처의 직경보다 크고 상기 수직 회전축에 평행한 종방향(longitudinal direction)의 높이를 가지는, 구조체.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 키의 팁부는 상기 샤프트의 상단을 향해 대면하는 원형의 상부면을 가지는, 구조체.
  18. 제9항에 있어서,
    상기 키는 제1 키이고, 상기 스핀들은 하나 이상의 제2 키를 더 포함하고, 각각의 제2 키는 상기 샤프트의 주요부로부터 외향으로 상기 수직 회전축에 횡단하는 각각의 횡단축을 따라 돌출되는, 구조체.
  19. 제9항에 있어서,
    반응 챔버는 상기 반응 챔버의 벽부 또는 기저판에 위치 요소(location element)를 포함하고, 상기 위치 요소는 상기 반응 챔버에 고정된 좌표계와 공지 관계(known relationship)를 가지며,
    상기 구조체는 상기 스핀들과 상기 위치 요소에 제거 가능하게 결합되도록 구성된 호밍툴(homing tool)을 더 포함하는, 구조체.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 호밍툴은 상기 키를 내부에 수용하도록 구성된 슬롯을 포함하는, 구조체.
  21. 제9항에 있어서,
    상기 스핀들은 상기 샤프트 또는 상기 키 중 적어도 하나에 형성되는 기준 표시를 가지며, 상기 기준 표시는 상기 회전축 주위에 원주 방향으로 상기 키에 대하여 미리결정된 위치에 위치되고,
    상기 구조체는 상기 기준 표시의 회전 위치를 검출하도록 구성된 비접촉 비전 시스템을 더 포함하고, 상기 비전 시스템은 상기 반응 챔버에 고정되는 좌표계와 공지 관계를 가지는, 구조체.
  22. 화학 증착 반응기를 위한 구조체로서,
    내부를 갖는 반응 챔버;
    상기 반응 챔버 내에 장착되는 스핀들; 및
    수직 회전축에 대해 함께 회전하기 위하여 상기 스핀들로 해체 가능하게 장착되는 웨이퍼 캐리어
    를 포함하고,
    상기 스핀들은 수직 회전축을 따라 연장하는 샤프트 및 상기 샤프트로부터 외향으로 상기 수직 회전축에 횡단하는 제1 횡단축을 따라 돌출되는 키를 포함하고,
    상기 웨이퍼 캐리어는, 대향하여-마주보는 상면과 하면 및 웨이퍼의 표면이 몸체의 상면에 노출되게 웨이퍼가 그 내부에 고정될 수 있도록 구성된 하나 이상의 웨이퍼-지지 피쳐부를 형성하는 몸체, 상기 몸체의 하면으로부터 상기 몸체로 연장하는 리세스, 및 상기 리세스의 주변부로부터 외향으로 상기 제1 횡단축을 따라 돌출하는 키웨이를 구비하며,
    상기 샤프트는 상기 리세스 내에 체결되고, 상기 키는 상기 키웨이로 체결되는, 구조체.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 키는 상기 키웨이로 체결된 팁부를 구비하고, 상기 팁부는 상기 키웨이 내에 노출되는 상기 몸체의 하향-대면 표면에 마주하고 하향-대면 표면으로부터 이격되는 상부면을 가져서, 상기 키가 상기 샤프트에 대한 하향 움직임에 대항하여 상기 몸체를 제한하지 않는, 구조체.
  24. 제22항에 있어서,
    상기 샤프트는 상단 및 상기 상단으로부터 하향 방향으로 멀어질수록 점차 증가하는 직경을 갖는 테이퍼형 접촉면을 가지는, 구조체.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 샤프트는 상기 테이퍼형 접촉면 아래에 주요부를 가지고, 상기 키는 상기 샤프트의 주요부와 체결되는, 구조체.
  26. 제24항에 있어서,
    상기 몸체는 하향-대면 리세스 단부면 및 상기 리세스 단부면으로부터 하향으로 연장하는 리세스 내의 테이퍼형 접촉면을 가지고, 상기 몸체의 테이퍼형 접촉면은 상기 샤프트의 테이퍼형 접촉면과 적어도 부분적으로 접촉하고, 상기 리세스 단부면은 상기 스핀들의 상단으로부터 이격되는, 구조체.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 몸체와 상기 샤프트의 테이퍼형 접촉면들 사이의 표면 접촉의 중심이 상기 몸체의 무게 중심 위에 위치되는, 구조체.
  28. 제22항에 있어서,
    상기 키는 제1 키이고, 상기 키웨이는 제1 키웨이이며, 상기 스핀들은 상기 샤프트로부터 외향으로 상기 수직 회전축에 횡단하는 각각의 제2 횡단축을 따라 각각 돌출되는 하나 이상의 제2 키를 더 포함하고, 상기 웨이퍼 캐리어는 상기 리세스의 주변부로부터 외향으로 상기 제2 횡단축의 각각의 축을 따라 각각 돌출되는 하나 이상의 제2 키웨이를 더 포함하고, 각각의 제2 키는 상기 제2 키웨이 중 대응하는 키웨이로 체결되는, 구조체.
  29. 제22항에 있어서,
    상기 스핀들은 상기 제1 횡단축을 따라 상기 샤프트를 통해 연장하는 어퍼처를 가지고, 상기 키는 상기 어퍼처 내에 체결되는 섕크(shank)를 포함하는, 구조체.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 스핀들은 상기 샤프트의 상단으로부터 상기 수직 회전축을 따라 연장하는 리세스를 더 형성하고, 상기 스핀들은 상기 리세스 내에 제거 가능하게 체결되는 포크(fork)를 더 포함하고, 상기 포크는 한 쌍의 타인(tine)을 가지고, 상기 키의 섕크는 상기 포크의 타인들 사이에 체결되는, 구조체.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 키의 섕크는 상기 포크의 두 타인 사이에 위치된 중심부 및 상기 중심부에 인접하는 말단부를 포함하고, 상기 중심부는 상기 포크의 타인들 사이의 분리 거리보다 작은 폭을 가지고, 각 말단부는 상기 분리 거리보다 큰 폭을 가져서, 상기 키가 두 타인들 사이에 인터로킹되고 상기 포크에 의해 상기 제1 횡단축을 따른 샤프트에 대한 움직임에 대항하도록 유지되는, 구조체.
  32. 제31항에 있어서,
    상기 키의 중심부는 대향하여-마주보는 실질적으로 평면인 측면을 포함하고, 각 측면은 하나의 타인의 표면에 인접하게 위치하여, 상기 키가 상기 제1 횡단축에 대한 회전에 대항하여 상기 포크에 의해 회전하여 고정되는, 구조체.
  33. 제30항에 있어서,
    상기 키와 상기 포크는 각각 제1 재료로 필수적으로 이루어지고, 상기 샤프트는 상기 제1 재료와 상이한 제2 재료로 필수적으로 이루어지는, 구조체.
  34. 제30항에 있어서,
    상기 포크는 스레디드 어퍼처(threaded aperture)를 포함하고, 상기 스레디드 어퍼처는 상기 샤프트의 상단에 노출되는, 구조체.
  35. 제29항에 있어서,
    상기 키는 상기 샤프트의 외부에 위치되는 팁부를 가지고, 상기 팁부는 상기 어퍼처의 직경보다 큰 상기 수직 회전축에 평행한 종방향의 높이를 가지는, 구조체.
  36. 제35항에 있어서,
    상기 키의 팁부는 상기 샤프트의 상단을 향해 대면하는 원형의 상부면을 가지는, 구조체.
  37. 제22항에 있어서,
    상기 키는 제1 키이고, 상기 스핀들은 하나 이상의 제2 키를 더 포함하고, 각각의 제2 키는 상기 샤프트로부터 외향으로 상기 수직 회전축에 횡단하는 각각의 횡단축을 따라 돌출되는, 구조체.
  38. 제22항에 있어서,
    상기 웨이퍼 캐리어의 하나 이상의 웨이퍼-지지 피쳐부는 상기 몸체의 상면에 형성되는 다수의 포켓을 포함하고, 각 포켓은 웨이퍼가 그 내부에 고정될 수 있도록 구성되며 중심을 가지는, 구조체.
  39. 제38항에 있어서,
    적어의 일부의 포켓은, 상기 회전축에 인접하여 위치하고, 원형 패턴으로 배열되며, 상기 원형 패턴에서 인접한 포켓들의 중심들 사이에 공간을 가지도록 상기 회전축 주위로 분배되고,
    상기 키웨이는 하나의 상기 공간을 가지고 정렬되는, 구조체.
  40. 제39항에 있어서,
    상기 원형 패턴으로 배열되는 적어도 일부의 포켓은 상기 수직 회전축 주위에 대칭으로 분배되는, 구조체.
  41. 제22항에 있어서,
    상기 웨이퍼 캐리어의 몸체는 상기 상면, 상기 하면, 또는 상기 몸체의 상면과 하면 사이로 연장되는 주변표면 중 적어도 하나에 형성되는 기준 표시(reference indicia)를 가지며, 상기 기준 표시는 이미징 디바이스에 보이고, 상기 기준 표시는 상기 회전축 주위의 원주 방향으로 상기 키웨이에 대해 미리결정된 위치에 배치되는, 구조체.
  42. 제41항에 있어서,
    상기 웨이퍼 캐리어의 하면에 평행하고 상기 제1 횡단축을 포함하는 평면이 상기 기준 표시를 통해 연장되는, 구조체.
  43. 제41항에 있어서,
    상기 스핀들에 연결되고 상기 스핀들의 회전 방향을 나타내는 신호를 제공하도록 배열되는 인코더, 상기 기준 표시의 회전 위치를 검출하도록 구성된 자동화 비전 시스템, 및 상기 키와 상기 키웨이의 회전 위치를 서로 정렬하기 위해 상기 웨이퍼 캐리어와 스핀들 중 적어도 하나를 회전시키도록 배열되는 로봇식 제어 시스템을 더 포함하는, 구조체.
  44. 제22항에 있어서,
    상기 웨이퍼 캐리어는 실질적으로 디스크-형상인 것인, 구조체.
  45. 제22항에 있어서,
    상기 키웨이는 제1 키웨이이고, 상기 웨이퍼 캐리어는 하나 이상의 제2 키웨이를 더 포함하고, 각각의 제2 키웨이는 상기 리세스의 주변부로부터 외향으로 상기 수직 회전축에 횡단하는 각각의 회전축을 따라 돌출하는, 구조체.
  46. 웨이퍼 공정 방법으로서,
    대향하여-마주보는 상면과 하면 및 상기 상면과 하면에 실질적으로 수직인 수직 회전축을 형성하는 웨이퍼 캐리어 상에 하나 이상의 웨이퍼를 위치시키는 단계;
    상기 스핀들의 샤프트가 상기 웨이퍼 캐리어의 하면으로부터 상기 웨이퍼 캐리어로 연장하는 리세스로 체결되고, 상기 회전축에서 먼 상기 샤프트의 주변부로부터 외향으로 제1 횡단축을 따라 돌출되는 키가 상기 회전축에서 먼 상기 리세스의 주변부로부터 외향으로 상기 제1 횡단축을 따라 돌출되는 키웨이로 해체 가능하게 체결되도록, 상기 수직 회전축에 대해 함께 회전하기 위해 상기 웨이퍼 캐리어를 반응 챔버 내에 위치하는 스핀들에 해체 가능하게 장착하는 단계; 및
    상기 웨이퍼 캐리어가 상기 스핀들에 장착되는 동안, 상기 회전축에 대해 상기 스핀들과 상기 웨이퍼 캐리어를 회전시키고 하나 이상의 웨이퍼 각각의 상면을 처리하는 단계
    를 포함하는,
    웨이퍼 공정 방법.
  47. 제46항에 있어서,
    상기 스핀들의 회전 방향을 검출하는 단계, 상기 웨이퍼 캐리어의 회전 방향을 검출하는 단계, 및 상기 웨이퍼 캐리어를 상기 스핀들에 장착하기 전에 상기 키와 상기 키웨이를 자동으로 정렬하는 단계를 더 포함하는, 웨이퍼 공정 방법.
  48. 제47항에 있어서,
    상기 웨이퍼 캐리어의 회전 방향을 검출하는 단계는, 자동화 비전 시스템을 사용하여 상기 웨이퍼 캐리어 상의 하나 이상의 기준 표시의 위치를 검출하는 단계를 포함하는, 웨이퍼 공정 방법.
  49. 제47항에 있어서,
    상기 스핀들의 회전 방향을 검출하는 단계는 상기 스핀들에 연결된 회전식 인코더를 사용하여 수행되는, 웨이퍼 공정 방법.
  50. 제46항에 있어서,
    상기 스핀들의 회전 방향을 검출하는 단계, 및 상기 스핀들의 회전 방향이 상기 반응 챔버에 고정된 좌표계와 공지 관계를 갖는 홈 위치가 되도록 할당하는 단계를 더 포함하는, 웨이퍼 공정 방법.
  51. 제50항에 있어서,
    상기 검출하는 단계 및 상기 할당하는 단계 이전에, 상기 스핀들에 호밍툴을 제거 가능하게 결합하는 단계, 상기 호밍툴을 회전하는 단계, 및 상기 반응 챔버의 기저판 또는 벽부에 있는 위치 요소에 상기 호밍툴을 제거 가능하게 결합하는 단계를 더 포함하고,
    상기 위치 요소는 상기 반응 챔버에 고정된 좌표계와 공지 관계를 가지는, 웨이퍼 공정 방법.
  52. 제50항에 있어서,
    상기 스핀들의 회전 방향을 검출하는 단계는, 상기 스핀들을 회전하는 단계 및 비접촉 비전 시스템을 사용하여 상기 스핀들 상에 하나 이상의 기준 표시의 위치를 검출하는 단계를 포함하고,
    상기 비전 시스템은 상기 반응 챔버에 고정된 좌표계와 공지 관계를 가지는, 웨이퍼 공정 방법.
KR1020147027578A 2012-03-20 2013-03-01 키형 웨이퍼 캐리어 KR101582909B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/424,821 US9816184B2 (en) 2012-03-20 2012-03-20 Keyed wafer carrier
US13/424,821 2012-03-20
PCT/US2013/028572 WO2013142030A1 (en) 2012-03-20 2013-03-01 Keyed wafer carrier

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020157037006A Division KR101946432B1 (ko) 2012-03-20 2013-03-01 키형 웨이퍼 캐리어

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140121905A true KR20140121905A (ko) 2014-10-16
KR101582909B1 KR101582909B1 (ko) 2016-01-19

Family

ID=49212211

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020147027578A KR101582909B1 (ko) 2012-03-20 2013-03-01 키형 웨이퍼 캐리어
KR1020157037006A KR101946432B1 (ko) 2012-03-20 2013-03-01 키형 웨이퍼 캐리어

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020157037006A KR101946432B1 (ko) 2012-03-20 2013-03-01 키형 웨이퍼 캐리어

Country Status (8)

Country Link
US (2) US9816184B2 (ko)
EP (2) EP2828886B1 (ko)
JP (2) JP5788123B2 (ko)
KR (2) KR101582909B1 (ko)
CN (1) CN104321859B (ko)
SG (2) SG11201405770VA (ko)
TW (1) TWI553151B (ko)
WO (1) WO2013142030A1 (ko)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SG11201606084RA (en) 2014-01-27 2016-08-30 Veeco Instr Inc Wafer carrier having retention pockets with compound radii for chemical vapor deposition systems
USD793971S1 (en) 2015-03-27 2017-08-08 Veeco Instruments Inc. Wafer carrier with a 14-pocket configuration
USD778247S1 (en) * 2015-04-16 2017-02-07 Veeco Instruments Inc. Wafer carrier with a multi-pocket configuration
US9748113B2 (en) 2015-07-30 2017-08-29 Veeco Intruments Inc. Method and apparatus for controlled dopant incorporation and activation in a chemical vapor deposition system
IT201900022047A1 (it) * 2019-11-25 2021-05-25 Lpe Spa Dispositivo di supporto substrati per una camera di reazione di un reattore epitassiale con rotazione a flusso di gas, camera di reazione e reattore epitassiale
US20220328292A1 (en) * 2021-04-09 2022-10-13 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Remote plasma ultraviolet enhanced deposition
US20230130756A1 (en) * 2021-10-22 2023-04-27 Applied Materials, Inc. Bottom cover plate to reduce wafer planar nonuniformity

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0159360B2 (ko) * 1985-03-27 1989-12-15 Ndc Kk
KR20030034309A (ko) * 2001-10-22 2003-05-09 (주)케이.씨.텍 기판 파지 장치
KR20110116591A (ko) * 2010-04-19 2011-10-26 주성엔지니어링(주) 기판 처리장치

Family Cites Families (127)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1795230A (en) 1927-07-29 1931-03-03 Landis Tool Co Means for holding normally reciprocating spindles from reciprocating
US1844791A (en) 1929-08-13 1932-02-09 Landis Tool Co Spindle reciprocating mechanism
US3101573A (en) 1960-06-17 1963-08-27 Midwest Supply And Mfg Company Reciprocatory buffing spindle structure
US3408982A (en) 1966-08-25 1968-11-05 Emil R. Capita Vapor plating apparatus including rotatable substrate support
US3418758A (en) 1967-01-31 1968-12-31 Mcewan James Oscillating vertical spindle sander
US3731435A (en) 1971-02-09 1973-05-08 Speedfam Corp Polishing machine load plate
US3845738A (en) 1973-09-12 1974-11-05 Rca Corp Vapor deposition apparatus with pyrolytic graphite heat shield
US3930341A (en) 1974-02-01 1976-01-06 Marcel Neuman Universal vertical grinding machine
US4165584A (en) 1977-01-27 1979-08-28 International Telephone And Telegraph Corporation Apparatus for lapping or polishing materials
FR2398577A1 (fr) 1977-07-29 1979-02-23 Citroen Sa Tete de rodage a commande mecanique
DE3227924A1 (de) 1982-07-27 1984-02-02 Maschinenfabrik Gehring Gmbh & Co Kg, 7302 Ostfildern Vorrichtung zum honen von werkstuecken
US4512113A (en) 1982-09-23 1985-04-23 Budinger William D Workpiece holder for polishing operation
JPS59232994A (ja) 1983-06-16 1984-12-27 Toshiba Mach Co Ltd 気相成長装置
DE3421193A1 (de) 1984-06-07 1985-12-12 Maschinenfabrik Gehring Gmbh & Co Kg, 7302 Ostfildern Verfahren zum zustellen eines honwerkzeuges und vorrichtung zum ausfuehren des verfahrens
JPS61135113A (ja) 1984-12-06 1986-06-23 Nec Corp 気相成長装置
DE3524978A1 (de) 1985-07-12 1987-01-22 Wacker Chemitronic Verfahren zum beidseitigen abtragenden bearbeiten von scheibenfoermigen werkstuecken, insbesondere halbleiterscheiben
JPS62145830A (ja) 1985-12-20 1987-06-29 Toshiba Corp チヤツク装置
US4839145A (en) 1986-08-27 1989-06-13 Massachusetts Institute Of Technology Chemical vapor deposition reactor
IT1221550B (it) 1987-10-30 1990-07-12 Elleci Trimate Sas Di Cassanel Apparecchiatura perfezionata per la lappatura di interni
US4821457A (en) 1988-03-21 1989-04-18 Ianuzzi Joseph N Vertical oscillating spindle sanders
JP2966025B2 (ja) 1989-03-15 1999-10-25 株式会社東芝 気相成長装置
US5088444A (en) 1989-03-15 1992-02-18 Kabushiki Kaisha Toshiba Vapor deposition system
JPH02309008A (ja) * 1989-05-23 1990-12-25 Mitsui Seiki Kogyo Co Ltd セラミックス製キー
US5191738A (en) 1989-06-16 1993-03-09 Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. Method of polishing semiconductor wafer
US5077875A (en) 1990-01-31 1992-01-07 Raytheon Company Reactor vessel for the growth of heterojunction devices
US5371978A (en) 1990-08-04 1994-12-13 Toyo Co., Ltd. Honing tool and super precision finishing method using the same
JPH04159360A (ja) 1990-10-23 1992-06-02 Teijin Chem Ltd 樹脂組成物
US5193316A (en) 1991-10-29 1993-03-16 Texas Instruments Incorporated Semiconductor wafer polishing using a hydrostatic medium
US5226383A (en) 1992-03-12 1993-07-13 Bell Communications Research, Inc. Gas foil rotating substrate holder
US5482498A (en) 1992-04-02 1996-01-09 Toyo Co., Ltd. Honing tool and super precision finishing method using the same
JP2599560B2 (ja) 1992-09-30 1997-04-09 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレイション ケイ化タングステン膜形成方法
US5361543A (en) 1992-10-01 1994-11-08 Michael Bory Device for ultrasonic erosion of a workpiece
US5444217A (en) 1993-01-21 1995-08-22 Moore Epitaxial Inc. Rapid thermal processing apparatus for processing semiconductor wafers
US5335560A (en) 1993-01-22 1994-08-09 Wang Tian Wang Table-top grinder power transmission mechanism
US5377451A (en) 1993-02-23 1995-01-03 Memc Electronic Materials, Inc. Wafer polishing apparatus and method
US5402604A (en) 1993-03-17 1995-04-04 Ryobi Motor Products Oscillating spindle sander
JP2849533B2 (ja) 1993-08-18 1999-01-20 長野電子工業株式会社 ウェーハの研磨方法
JP2716653B2 (ja) 1993-11-01 1998-02-18 不二越機械工業株式会社 ウェーハの研磨装置および研磨方法
US5422316A (en) 1994-03-18 1995-06-06 Memc Electronic Materials, Inc. Semiconductor wafer polisher and method
US5674107A (en) 1995-04-25 1997-10-07 Lucent Technologies Inc. Diamond polishing method and apparatus employing oxygen-emitting medium
JP3553204B2 (ja) 1995-04-28 2004-08-11 アネルバ株式会社 Ｃｖｄ装置
JPH0951029A (ja) 1995-08-07 1997-02-18 Hitachi Ltd 半導体製造方法および装置ならびに搬送装置
US6113702A (en) 1995-09-01 2000-09-05 Asm America, Inc. Wafer support system
WO1997009737A1 (en) 1995-09-01 1997-03-13 Advanced Semiconductor Materials America, Inc. Wafer support system
JPH09239635A (ja) 1996-03-05 1997-09-16 Nippon Thompson Co Ltd Ｘｙ位置決めテーブル装置
US6001183A (en) 1996-06-10 1999-12-14 Emcore Corporation Wafer carriers for epitaxial growth processes
US5747386A (en) 1996-10-03 1998-05-05 Micron Technology, Inc. Rotary coupling
US5920797A (en) 1996-12-03 1999-07-06 Applied Materials, Inc. Method for gaseous substrate support
USD405430S (en) 1997-01-31 1999-02-09 Tokyo Electron Limited Inner tube for use in a semiconductor wafer heat processing apparatus
US5788777A (en) 1997-03-06 1998-08-04 Burk, Jr.; Albert A. Susceptor for an epitaxial growth factor
JP3008396B2 (ja) 1997-04-18 2000-02-14 住友金属工業株式会社 種子結晶保持具
US5840124A (en) 1997-06-30 1998-11-24 Emcore Corporation Wafer carrier with flexible wafer flat holder
US5759281A (en) 1997-06-30 1998-06-02 Emcore Corporation CVD reactor for uniform heating with radiant heating filaments
US5865666A (en) 1997-08-20 1999-02-02 Lsi Logic Corporation Apparatus and method for polish removing a precise amount of material from a wafer
JPH1167675A (ja) 1997-08-21 1999-03-09 Toshiba Ceramics Co Ltd 高速回転気相薄膜形成装置及びそれを用いる高速回転気相薄膜形成方法
US5974681A (en) 1997-09-10 1999-11-02 Speedfam-Ipec Corp. Apparatus for spin drying a workpiece
US6080042A (en) 1997-10-31 2000-06-27 Virginia Semiconductor, Inc. Flatness and throughput of single side polishing of wafers
JP2888336B1 (ja) 1998-02-12 1999-05-10 直江津電子工業株式会社 研磨ウエハの自動回収方法
US6213478B1 (en) * 1999-03-11 2001-04-10 Moore Epitaxial, Inc. Holding mechanism for a susceptor in a substrate processing reactor
US6125740A (en) 1999-03-12 2000-10-03 National Presto Industries, Inc. Rotatable cooking apparatus
US6241825B1 (en) 1999-04-16 2001-06-05 Cutek Research Inc. Compliant wafer chuck
US6375749B1 (en) 1999-07-14 2002-04-23 Seh America, Inc. Susceptorless semiconductor wafer support and reactor system for epitaxial layer growth
KR100722592B1 (ko) 1999-12-22 2007-05-28 아익스트론 아게 화학 기상 증착 반응기
US6572708B2 (en) 2000-02-28 2003-06-03 Applied Materials Inc. Semiconductor wafer support lift-pin assembly
DE10023002B4 (de) 2000-05-11 2006-10-26 Siltronic Ag Satz von Läuferscheiben sowie dessen Verwendung
JP2001332486A (ja) 2000-05-25 2001-11-30 Nec Yamaguchi Ltd ウエハ現像装置
US7241993B2 (en) * 2000-06-27 2007-07-10 Ebara Corporation Inspection system by charged particle beam and method of manufacturing devices using the system
US6454635B1 (en) 2000-08-08 2002-09-24 Memc Electronic Materials, Inc. Method and apparatus for a wafer carrier having an insert
US6709981B2 (en) 2000-08-16 2004-03-23 Memc Electronic Materials, Inc. Method and apparatus for processing a semiconductor wafer using novel final polishing method
US6492625B1 (en) 2000-09-27 2002-12-10 Emcore Corporation Apparatus and method for controlling temperature uniformity of substrates
US7520800B2 (en) 2003-04-16 2009-04-21 Duescher Wayne O Raised island abrasive, lapping apparatus and method of use
US6528124B1 (en) 2000-12-01 2003-03-04 Komag, Inc. Disk carrier
US6500059B2 (en) 2000-12-01 2002-12-31 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd Apparatus and method for mounting a wafer in a polishing machine
US6506252B2 (en) 2001-02-07 2003-01-14 Emcore Corporation Susceptorless reactor for growing epitaxial layers on wafers by chemical vapor deposition
JP4331901B2 (ja) * 2001-03-30 2009-09-16 日本碍子株式会社 セラミックサセプターの支持構造
US6666948B2 (en) 2001-04-23 2003-12-23 Phuong Van Nguyen Silicon wafer polisher
US6645049B2 (en) 2001-04-23 2003-11-11 Phuong Van Nguyen Polishing holder for silicon wafers and method of use thereof
US6902623B2 (en) 2001-06-07 2005-06-07 Veeco Instruments Inc. Reactor having a movable shutter
DE10131668B4 (de) 2001-06-29 2006-05-18 Infineon Technologies Ag Verfahren zur abrasiven Bearbeitung von Oberflächen, auf Halbleiter-Wafern
US6652713B2 (en) 2001-08-09 2003-11-25 Applied Materials, Inc. Pedestal with integral shield
US6786807B2 (en) 2002-09-03 2004-09-07 Micromatic Operations, Inc. Universal coupling for machine tool
JP3888280B2 (ja) 2002-10-11 2007-02-28 株式会社デンソー 回転体の回転位置決め装置
USD503385S1 (en) 2002-11-28 2005-03-29 Kabushiki Kaisha Toshiba Optoelectronic converting connector plug for optical fibers
JP2004247489A (ja) * 2003-02-13 2004-09-02 Canon Inc 基板処理装置
US7125313B2 (en) 2003-02-25 2006-10-24 Novellus Systems, Inc. Apparatus and method for abrading a workpiece
US7008308B2 (en) 2003-05-20 2006-03-07 Memc Electronic Materials, Inc. Wafer carrier
US7235139B2 (en) 2003-10-28 2007-06-26 Veeco Instruments Inc. Wafer carrier for growing GaN wafers
US7169234B2 (en) * 2004-01-30 2007-01-30 Asm America, Inc. Apparatus and methods for preventing rotational slippage between a vertical shaft and a support structure for a semiconductor wafer holder
KR100463438B1 (ko) 2004-11-03 2004-12-23 김동진 다량의 이온을 발생시키는 스트리머 방전형 피뢰침
KR101332340B1 (ko) * 2005-12-14 2013-11-22 주성엔지니어링(주) 박막 제조 장치
USD564462S1 (en) 2005-12-27 2008-03-18 Tokyo Electron Limited RF electrode for a process tube of semiconductor manufacturing apparatus
US8448289B2 (en) 2006-03-24 2013-05-28 Robert Bosch Gmbh Windscreen wiper drive arrangement
KR100754244B1 (ko) * 2006-05-22 2007-09-03 삼성전자주식회사 스핀 코팅 유닛용 스핀 척 감지장치
USD574792S1 (en) 2006-08-23 2008-08-12 Tokyo Electron Limited Lower heat insulating cylinder for manufacturing semiconductor wafers
USD586768S1 (en) 2006-10-12 2009-02-17 Tokyo Electron Limited Process tube for manufacturing semiconductor wafers
US8177993B2 (en) 2006-11-05 2012-05-15 Globalfoundries Singapore Pte Ltd Apparatus and methods for cleaning and drying of wafers
USD579885S1 (en) 2007-02-20 2008-11-04 Tokyo Electron Limited Upper heat insulating cylinder for manufacturing semiconductor wafers
CN101802254B (zh) * 2007-10-11 2013-11-27 瓦伦斯处理设备公司 化学气相沉积反应器
US8021487B2 (en) 2007-12-12 2011-09-20 Veeco Instruments Inc. Wafer carrier with hub
US8268087B2 (en) * 2007-12-27 2012-09-18 Tokyo Electron Limited Liquid processing apparatus, liquid processing method, and storage medium
US20090194026A1 (en) 2008-01-31 2009-08-06 Burrows Brian H Processing system for fabricating compound nitride semiconductor devices
US8022372B2 (en) * 2008-02-15 2011-09-20 Veeco Instruments Inc. Apparatus and method for batch non-contact material characterization
US8182315B2 (en) 2008-03-24 2012-05-22 Phuong Van Nguyen Chemical mechanical polishing pad and dresser
USD601979S1 (en) 2008-03-28 2009-10-13 Tokyo Electron Limited Pedestal base of a heat insulating cylinder for manufacturing semiconductor wafers
EP2338164A4 (en) * 2008-08-29 2012-05-16 Veeco Instr Inc VARIABLE THERMAL RESISTANCE PLATE HOLDER
JP2010153769A (ja) 2008-11-19 2010-07-08 Tokyo Electron Ltd 基板位置検出装置、基板位置検出方法、成膜装置、成膜方法、プログラム及びコンピュータ可読記憶媒体
NL1037228C2 (nl) * 2009-02-10 2011-05-25 Xycarb Ceramics B V Ondersteuningssamenstel voor een substraathouder, alsmede een inrichting voor het laagsgewijs laten neerslaan van verschillende halfgeleidermaterialen op een halfgeleidersubstraat, voorzien van een dergelijk ondersteuningssamenstel.
USD616394S1 (en) 2009-03-06 2010-05-25 Tokyo Electron Limited Support of wafer boat for manufacturing semiconductor wafers
USD616395S1 (en) 2009-03-11 2010-05-25 Tokyo Electron Limited Support of wafer boat for manufacturing semiconductor wafers
JP5613159B2 (ja) 2009-06-19 2014-10-22 大陽日酸株式会社 気相成長装置
WO2011006035A2 (en) 2009-07-10 2011-01-13 L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Bis-ketoiminate copper precursors for deposition of copper-containing films
JP4642918B1 (ja) * 2009-08-20 2011-03-02 ヴァリオス株式会社 半導体基板の回転保持装置
USD633452S1 (en) 2009-08-27 2011-03-01 Ebara Corporation Elastic membrane for semiconductor wafer polishing apparatus
JP5514915B2 (ja) 2009-10-09 2014-06-04 クリー インコーポレイテッド サセプタ装置
KR101451772B1 (ko) * 2009-11-02 2014-10-16 엘아이지에이디피 주식회사 화학기상증착장치 및 화학기상증착장치의 온도제어방법
KR20120131194A (ko) 2010-02-24 2012-12-04 비코 인스트루먼츠 인코포레이티드 온도 분포 제어를 이용한 처리 방법 및 장치
US8500515B2 (en) 2010-03-12 2013-08-06 Wayne O. Duescher Fixed-spindle and floating-platen abrasive system using spherical mounts
JP5291039B2 (ja) 2010-03-31 2013-09-18 大日本スクリーン製造株式会社 基板保持回転装置および基板処理装置
CN101922042B (zh) 2010-08-19 2012-05-30 江苏中晟半导体设备有限公司 一种外延片托盘支撑旋转联接装置
USD674759S1 (en) 2010-08-19 2013-01-22 Epistar Corporation Wafer carrier
JP5791329B2 (ja) * 2011-03-31 2015-10-07 大陽日酸株式会社 気相成長装置
USD675567S1 (en) 2011-08-23 2013-02-05 Adamant Kogyo Co., Ltd. Ferrule for optical fiber
CN103132051B (zh) 2011-11-23 2015-07-08 中微半导体设备(上海)有限公司 化学气相沉积反应器或外延层生长反应器及其支撑装置
CN202492576U (zh) * 2012-02-20 2012-10-17 中微半导体设备(上海)有限公司 化学气相沉积装置
USD726133S1 (en) 2012-03-20 2015-04-07 Veeco Instruments Inc. Keyed spindle
USD712852S1 (en) 2012-03-20 2014-09-09 Veeco Instruments Inc. Spindle key
KR20150064879A (ko) 2013-12-04 2015-06-12 에스케이하이닉스 주식회사 메모리, 이를 포함하는 메모리 시스템 및 메모리 시스템의 동작 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0159360B2 (ko) * 1985-03-27 1989-12-15 Ndc Kk
KR20030034309A (ko) * 2001-10-22 2003-05-09 (주)케이.씨.텍 기판 파지 장치
KR20110116591A (ko) * 2010-04-19 2011-10-26 주성엔지니어링(주) 기판 처리장치

Also Published As

Publication number Publication date
EP3379567A1 (en) 2018-09-26
KR20160006253A (ko) 2016-01-18
KR101582909B1 (ko) 2016-01-19
SG11201405770VA (en) 2014-11-27
JP2016015492A (ja) 2016-01-28
EP2828886A4 (en) 2015-07-29
JP2015512565A (ja) 2015-04-27
US20170191157A1 (en) 2017-07-06
SG10201508894WA (en) 2015-11-27
WO2013142030A1 (en) 2013-09-26
CN104321859A (zh) 2015-01-28
JP5914736B2 (ja) 2016-05-11
US9816184B2 (en) 2017-11-14
US20130252404A1 (en) 2013-09-26
CN104321859B (zh) 2016-08-24
TWI553151B (zh) 2016-10-11
EP2828886B1 (en) 2018-05-09
KR101946432B1 (ko) 2019-02-11
JP5788123B2 (ja) 2015-09-30
TW201348511A (zh) 2013-12-01
EP2828886A1 (en) 2015-01-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101582909B1 (ko) 키형 웨이퍼 캐리어
JP6170219B2 (ja) その場パイロメーター較正のための方法およびシステム
TWI619843B (zh) 在化學氣相沉積系統內具有供改善加熱一致性之設計的晶圓舟盒
US20190157125A1 (en) Wafer carrier having thermal cover for chemical vapor deposition systems
US8562746B2 (en) Sectional wafer carrier
JP5926730B2 (ja) 改良されたウェハキャリア
US10316412B2 (en) Wafter carrier for chemical vapor deposition systems
TWI397113B (zh) 具有可變熱阻之晶圓載體
KR20160003441U (ko) 31 포켓 구성을 갖는 웨이퍼 캐리어
KR20160003442U (ko) 14 포켓 구성을 갖는 웨이퍼 캐리어
KR20190001371U (ko) 33-포켓 구성을 갖는 웨이퍼 캐리어
TWM571587U (zh) 晶圓載體

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
A107 Divisional application of patent
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181211

Year of fee payment: 4