KR20150085137A - 선형 회분식 화학 기상 증착 시스템 - Google Patents

선형 회분식 화학 기상 증착 시스템 Download PDF

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피에로 스페라조
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싱귤러스 엠오씨브이디 게엠바하 아이. 지알.
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Abstract

증착 챔버, 하나 이상의 기판 캐리어, 가스 인젝터 및 가열 시스템을 포함하는 선형 회분식 CVD 시스템이 설명되었다. 각 기판 캐리어는 증착 챔버에 위치되고 기판을 수용하기 위해 구성된 적어도 하나의 용기를 갖는다. 기판 캐리어들은 선형 구성의 기판들을 유지하기 위해 구성된다. 각 가스 인젝터는 하나 이상의 기판들에 대해 균일한 분포로 가스를 공급하도록 구성된 포트를 포함한다. 가열 시스템은 적어도 하나의 가열 소자와 기판의 온도를 균일하게 제어하기 위한 가열 제어 모듈을 포함한다. 시스템은 기판의 대용량 CVD 처리에 적합하다. 증착 챔버의 좁은 폭은 반응 챔버의 길이를 따라 기판에 대한 전구체 가스들의 균일한 분포를 가능하게 하고 통상적인 증착 챔버에 비해 더 많은 수의 기판이 처리되도록 한다.

Description

선형 회분식 화학 기상 증착 시스템{LINEAR BATCH CHEMICAL VAPOR DEPOSITION SYSTEM}
관련 출원
본 출원은 본원에 참조로서 그 전체가 포함된 미국특허출원 제12/787,082호(2010년 5월 25일 출원, 발명의 명칭 "선형 회분식 화학 기상 증착 시스템(Linear Batch Chemical Vapor Deposition System)")의 선출원일의 이익을 주장한다.
본 발명은 전체적으로 화학 기상 증착을 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 보다 특별하게는, 본 발명은 기판의 선형 회분식 처리를 위한 화학 기상 증착 시스템에 관한 것이다.
화학 기상 증착(chemical vapor deposition, CVD)은 기판의 표면 위에 반도체, 유전체, 금속 또는 다른 박막을 증착하기 위해 흔히 사용되는 공정이다. 일반적인 CVD 기술에서, 각각이 가스 상태인 일종 이상의 전구체 분자들이 기판을 포함하는 공정 챔버에 유입된다. 이러한 전구체 가스들의 기판 표면에서의 반응은 에너지를 가함에 의해 시작되거나 촉진된다. 예를 들어, 에너지는 기판의 표면 온도를 증가시키거나 또는 플라즈마 방전이나 자외선(UV) 방사원에 표면을 노출시킴으로써 가해질 수 있다.
기상에서 일어나는 CVD 반응에 의해 증착된 필름의 품질은 기판에서 전구체 가스들의 균일성에 현저히 좌우된다. 기판 표면 근처에서의 불균일한 가스는 만족스럽지 않은 필름 균일성을 일으킬 수 있어서 단차 및 비아(via)와 같이, 표면에서의 특성으로 인한 음영 결함(shadowing artifact)을 만들 수 있다. 웨이퍼 및 다른 기판들의 대용량 처리는 CVD 처리를 위한 공지의 시스템 및 방법에 의해 제한된다. 복잡한 회전 기구가 흔히 채용되고 통상의 반응 챔버의 크기는 CVD 공정 배치 당 기판의 수를 제한한다.
선형 회분식 화학 기상 증착 시스템을 제공하고자 한다.
일 태양에서, 본 발명은, 증착 챔버, 적어도 하나의 기판 캐리어, 복수의 가스 인젝터 및 가열 시스템을 포함하는 선형 회분식 CVD 시스템을 특징으로 한다. 각 기판 캐리어는 증착 챔버에 위치되고 기판을 수용하기 위해 구성된 적어도 하나의 용기를 갖는다. 하나 이상의 기판 캐리어는 선형 구성의 복수의 기판을 지지하도록 구성된다. 각 가스 인젝터는 하나 이상의 기판에 걸쳐 균일한 분포로 가스를 공급하도록 구성된 포트를 포함한다. 가열 시스템은 적어도 하나의 가열 소자와 기판의 온도를 균일하게 제어하기 위한 가열 제어 모듈을 포함한다.
다른 태양에서, 본 발명은 CVD 처리를 위한 방법을 특징으로 한다. 이 방법은 선형 구성의 복수의 기판들을 증착 챔버에 투입하는 단계와 기판 축을 중심으로 각 기판을 회전시키는 단계를 포함한다. 각 기판은 선형 구성의 다른 기판들 각각의 온도와 실질적으로 동일한 온도로 가열된다. 여러 종류의 가스는 기판들 각각에 걸쳐 균일한 분포로 공급되어 각 기판에 증착된 필름의 두께와 조성은 다른 기판들 각각에 증착된 필름의 두께 및 조성과 실질적으로 동일하게 된다.
본 발명에 대한 상기의 그리고 추가적인 장점들은 다양한 그림들에서 유사한 번호들은 유사 구성 요소와 특징들을 나타내는 첨부된 도면들과 함께 다음의 상세한 설명을 참조하여 더 잘 이해될 수 있을 것이다. 명확성을 위해, 모든 요소가 모든 그림에 표시되지는 않을 수 있다. 도면들은 동일한 축척일 필요는 없으며, 대신 본 발명의 원리를 설명하는데 중점을 두었다.
도 1은 공지의 CVD 반응 챔버의 일례이다.
도 2는 도 1의 웨이퍼 캐리어의 일례이다.
도 3a 및 도 3b는 각각, 본 발명에 따른 선형 회분식 CVD 시스템의 일 실시예에 대한 상면도와 측면도를 나타낸다.
도 4a는 도 3a와 도 3b의 기판 캐리어의 용기 중 하나에 대한 단면도를 나타낸다.
도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 대안적인 기판 캐리어의 단면도를 나타낸다.
도 4c는 기판 축을 중심으로 한 웨이퍼의 회전을 나타내는 도 4b의 기판 캐리어의 상면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 수직 구성으로 배열된 두 인젝터 포트의 측면도를 나타내는 웨이퍼와 기판 캐리어를 관통하는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 인젝터 포트의 배열의 상면도를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 인젝터 포트의 배열의 상면도를 나타낸다.
도 8a, 8b 및 8c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다양한 위치에서의 인젝터 포트의 배열에 대한 상면도를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 인젝터 포트의 구성을 나타낸다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 주입 노즐의 상면도를 나타낸다.
본 발명의 방법들의 단계들은 다른 표시가 없다면 작동 가능한 결과들에 따라 임의의 순서로 수행될 수 있고 둘 이상의 단계들이 동시에 수행될 수 있다. 또한, 본 발명의 시스템들과 방법들은 작동 가능한 방법으로 설명된 실시예들의 조합 또는 설명된 임의의 실시예들을 포함할 수 있다.
본 교시는 CVD, MOCVD 및 할로겐 기상 에피텍시(Halide Vapor Epitaxy, HVPE) 공정과 같은 반응성 기상 처리를 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 반도체 재료에 대한 통상적인 반응성 기상 처리에서는, 반도체 웨이퍼들이 반응 챔버 내부의 캐리어에 장착된다. 가스 분배 인젝터는 캐리어와 대향하도록 구성된다. 인젝터는 일반적으로 여러 종류의 가스들 또는 가스들의 조합들을 수용하는 가스 주입구를 포함한다. 인젝터는 가스들 또는 가스들의 조합을 반응 챔버로 향하게 한다. 인젝터는 표면에서 에피텍시 성장과 반응 공정의 효율성을 극대화시키기 위해 가능한 한 각 웨이퍼 표면에 가깝게 전구체 가스들이 반응하도록 하는 패턴으로 배열된 샤워헤드 장치들을 일반적으로 포함한다.
일부 가스 분배 인젝터들은 CVD 공정 중 층류 가스 흐름을 제공함을 돕는 장막을 포함한다. 일종 이상의 캐리어 가스는 층류 가스 흐름을 발생시키고 유지함을 돕기 위해 사용될 수 있다. 캐리어 가스는 전구체 가스와 반응하지 않으며 CVD 공정에 달리 영향을 주지 않는다. 일반적인 가스 분배 인젝터는 전구체 가스를 가스 주입구로부터 웨이퍼가 처리되는 반응 챔버의 목표 영역으로 향하게 한다. 예를 들어, 일부 MOCVD 공정에서 가스 분배 인젝터는 금속 유기물과 수소화물을 포함하는 전구체 가스의 조합들을 반응 챔버로 유입한다. 수소 또는 질소와 같은 캐리어 가스, 또는 아르곤이나 헬륨과 같은 불활성 가스는 인젝터를 통해 챔버로 주입되어 웨이퍼에서 층류 흐름을 유지하도록 돕는다. 전구체 가스들은 웨이퍼 상에 필름을 형성하기 위해 챔버 내에서 혼합되고 반응한다.
MOCVD 및 HVPE 공정에서, 웨이퍼들은 일반적으로 높은 온도에서 유지되고 전구체 가스들은 반응 챔버로 유입될 때 더 낮은 온도에서 일반적으로 유지된다. 전구체 가스들의 온도와 그에 따른 반응을 위한 그 사용 가능한 에너지는 가스 흐름이 보다 더 온도가 높은 웨이퍼를 지나갈 때 증가한다.
CVD 반응 챔버(10)의 하나의 일반적 형태를 도 1에서 나타내었다. 챔버(10)는 도 2에서 더 상세하게 비장착 상태에서 나타낸 디스크 형상의 웨이퍼 캐리어(14)를 포함한다. 캐리어(14)는 상면에서 하나 이상의 웨이퍼(22)를 지지하도록 배열된 주머니들(18) 또는 다른 구조적 특징들을 갖는다. CVD 처리 중, 캐리어(14)는 웨이퍼 지지면에 수직으로 연장하는 수직 축(점선(26))을 중심으로 회전하고 각 웨이퍼(22)는 행성의(planetary) 움직임을 이루도록 웨이퍼 면에 수직이고 웨이퍼 면 중심에 있는 웨이퍼 축을 중심으로 회전하게 된다. 캐리어(14)와 웨이퍼(22)의 회전은 증착된 재료의 균일성을 향상시킨다. 회전 중, 전구체 가스들은 캐리어(14) 위의 흐름 주입 소자(30)로부터 반응 챔버(10)로 유입된다. 흐름 가스들은 바람직하게 층류형 플러그 흐름(laminar plug flow)으로 웨이퍼(22)를 향해 아래로 통과한다. 가스들이 회전하는 캐리어(14)로 접근하는 동안, 점성 항력(viscous drag)은 축(26)을 중심으로 가스들이 회전하도록 한다. 결과적으로, 캐리어 면과 웨이퍼(22) 근처의 경계 영역에서, 가스들은 축(26)을 중심으로 그리고 캐리어(14)의 모서리 바깥쪽으로 흐른다. 가스들은 캐리어 모서리를 통과하여 하나 이상의 배기구를 향해 아래로 흐른다. 일반적으로, MOCVD 공정은 각각이 상이한 조성을 갖는 복수의 상이한 층을 증착하여 장치를 형성하도록 연속되는 서로 다른 전구체 가스들 및 일부 경우에는 상이한 웨이퍼 온도를 이용하여 수행된다.
CVD 공정들은 배치 용량에 있어 일반적으로 제한이 있다. 예를 들어, 통상적인 CVD 반응 챔버(예를 들어, 도 1에서의 챔버(10))에서 모든 기판에 대해 증착된 필름의 균일성을 달성하는 것은, 특히 더 많은 기판들이 처리되게 하거나 더 큰 기판들을 수용하기 위해 반응 챔버의 크기가 증가됨에 따라 일반적으로 어렵다. CVD 처리를 위한 통상적인 시스템들 및 방법들은 증착된 필름의 균일성을 희생하지 않거나 과잉의 장비를 요구함 없이 웨이퍼 및 다른 기판들을 대용량 처리하기에 종종 부적절하다.
본 발명의 시스템들 및 방법들은 기판의 대용량 회분식 CVD 처리에 적합하다. 시스템의 반응 챔버의 좁은 폭은 챔버의 전체 길이를 따라 기판에 걸쳐 전구체 가스의 균일한 분포를 가능하게 한다. 단일 CVD 공정이 진행 중 균일한 필름 두께와 조성으로 코팅될 수 있는 기판의 수는 규모화가 가능하고 일반적인 CVD 반응 챔버에서 진행되는 기판의 수 보다 더 많을 수 있다. 또한, 복잡한 동작 메카니즘은 요구되지 않고 각 기판은 단일 기판 축을 중심으로 단순히 회전하게 된다.
도 3a 및 도 3b는 각각 본 발명에 따른 선형 회분식 CVD 시스템(40)의 실시예의 상면도와 측면도이다. 도 3a에서, 위에서 내려다본 모습은 도 3b에서 도시된 바와 같은 가스 인젝터(48)를 포함하는 샤워 헤드(44) 구조 아래로부터 이다. 선형 회분식 CVD 시스템(40)은 증착 챔버(52), 기판 캐리어(56), 진공 시스템(60), 샤워 헤드(44) 및 히터(64)와 가열 제어 모듈(68)을 포함하는 가열 시스템을 포함한다. 기판 캐리어(56)는 각각이 기판(22)을 수용하도록 구성된 복수의 용기들(72)을 포함한다. 본원에서 설명된 실시예에서, 기판(22)은 일반적으로 반도체 웨이퍼와 같은 웨이퍼로서 설명된다; 하지만, 다른 형태나 종류의 기판이 사용될 수 있음이 인지되어야 한다.
증착된 챔버(52)의 폭(W)은 길이(L) 보다 실질적으로 더 좁고 단일열의 웨이퍼(22)만 수용한다. 비록 열을 일직선으로 나타내었지만, 본 발명은 웨이퍼들(22)이 임의의 위치에서의 열에 수직한 치수가 실질적으로 열의 길이 보다 더 작게 되도록 하는 다른 형태 또는 곡선으로 배열될 수 있는 다른 형태의 열을 고려할 수 있다. 예를 들어, 선형 구성은 일직선, 곡선 또는 직선 구간과 곡선 구간의 임의의 조합으로 배열된 웨이퍼들(22)의 배치를 포함할 수 있다. 구성의 좁은 치수는 배치에서 모든 웨이퍼들(22)에 대한 전구체 가스들의 균일한 분포를 가능하게 한다.
CVD 공정 가동을 위한 준비에 있어서, 웨이퍼들(22)은 기판 캐리어(56)에있는 각 용기들(72)로 투입된다. 바람직하게, 투입은, 예를 들어 웨이퍼 공급으로부터 웨이퍼(22)를 추출하고 증착 챔버(52)의 한 측면 근처에 위치되는 하나 이상의 로봇 메카니즘을 이용하여 각 웨이퍼(22)를 그것의 용기(72)에 위치시킴에 의해, 자동화된 방법으로 수행된다. 유사하게, 처리된 웨이퍼들(22)은 로봇 수단을 이용하여 용기들로부터 제거될 수 있다.
도 4a는 용기들(72) 중 하나를 관통하는 기판 캐리어(56)의 단면도이다. 각 용기(72)는 캐리어(56) 내에 있는 웨이퍼(22)의 위치를 유지시키기 위해 오목한 영역을 포함한다. 도시된 바와 같이, 웨이퍼(22)는 용기(72)에 있는 중간 기판 캐리어(76)에 위치된다. 히터(64)는 기판 캐리어(56)의 바닥 근처에 위치되고 캐리어(56)의 길이에 실질적으로 평행하게 배치된 복수의 가열 소자들(80)을 포함한다. 예를 들어, 가열 소자들(80)은 전기 전류를 흐르게 하는 동안 열을 발생시키는 와이어 또는 필라멘트 히터일 수 있다. 또는, 가열 소자들(80)은 램프 히터 또는 RF 히터일 수 있다.
열은 가열 소자들(80)로부터 방사성 커플링(radiative coupling)을 통해 기판 캐리어(56)로 연결된다. 일 실시예에서, 기판 캐리어(56)는 웨이퍼(22)로 효과적으로 열을 전도하기 위해 높은 열전도도를 갖는 흑연 또는 다른 재료를 포함한다. 바람직하게, 가열 소자들(80)은 개별적으로 제어되거나 또는 소자들의 총 수의 부세트(subset)들로 제어된다. 각 요소 제어 또는 그룹 제어는 기판 캐리어(56) 측면으로부터의 방사 손실로 인한 온도 변화가 캐리어(56) 측면 근처에 더 큰 열을 가함에 의해 보상되도록 한다. 다른 실시예에서, 가열 소자들(80)은 캐리어(56)의 길이로 연장하지 않고, 대신에 증착 챔버의 거의 전체 길이까지 함께 포괄하는 더 짧은 길이의 구역들에 배열된다. 더 짧은 가열 구역들은 더 균일한 온도 환경을 얻기 위해 증착 챔버의 길이를 따라 상이한 위치에서의 온도 측정에 응답하여 개별적으로 제어될 수 있다.
도 4b는 다른 실시예에 따른 기판 캐리어(56')의 단면도를 나타낸다. 기판 캐리어(56')에 있는 각 용기(72)는, 가동 시에 중간 기판 캐리어(76) 및 웨이퍼(22)를 띄우는 공기 지지를 제공하기 위해 가스가 위로 흐르게 하는 복수의 공기 인젝터 채널(84)을 갖는다. 각 용기(72)에서 공기 인젝터 채널(84)의 적어도 일부는 수직 축(88)을 중심으로 중간 기판 캐리어(76)를 회전시키기 위해 수직 축(88)에 대해 0이 아닌 각도로 설정되어 각 중간 캐리어(76)와 웨이퍼(22)는 도 4c에서 도시된 바와 같이 회전하게 된다.
도 3b를 다시 참조하여, 다양한 실시예에서 CVD 시스템(40)은 웨이퍼를 가로지르는 온도를 측정하기 위한 하나 이상의 센서를 포함한다. 온도 센서들은 가열 제어 모듈(68)과 통신하여 웨이퍼 온도들의 보다 정밀한 제어를 가능하게 한다. 온도 센서는 CVD 공정 중 웨이퍼(22)의 높은 온도를 측정하기 위해 구성된 고온계(pyrometer) 또는 다른 센서일 수 있다. 또는, 기판 캐리어(56)에 설치된 하나 이상의 열전대는 가열 제어 모듈(68)과 통신하여 웨이퍼 온도의 정밀한 제어를 가능하게 하는 피드백 신호를 제공한다.
다른 실시예에서, CVD 시스템(40)은 웨이퍼(22)에 증착되는 필름의 두께를 결정하기 위한 하나 이상의 필름 두께 센서들을 포함한다. 필름 두께 센서는 광 반사계(optical reflectometer) 또는 그 기술분야에서 알려진 유사한 측정 시스템일 수 있다.
온도 센서와 필름 두께 센서는 CVD 공정 중 상태를 모니터링하기 위해 사용되는 단일 측정 헤드에 통합될 수 있다. 일 실시예에서, 복수의 측정 헤드는 웨이퍼(22)의 총 수의 부세트에 대한 온도와 두께 데이터를 얻기 위해 증착 챔버(52)의 길이(L)를 따라 위치되는데, 예를 들어 측정 헤드들이 선형 구성으로 매 3번째 웨이퍼(22)에 대한 데이터를 얻기 위해 위치될 수 있다. 다른 실시예에서, 온도 센서 및 필름 두께 센서를 갖는 단일 측정 헤드는 증착 챔버(52)의 길이(L)를 따라 측정 헤드를 움직이게 할 수 있는 선형 드라이브와 같은 평행이동 메커니즘에 설치된다. 각 웨이퍼(22) 위의 창은 이동 헤드가 각 웨이퍼(22)에 대한 데이터를 얻을 수 있도록 한다. 웨이퍼 측정은 히터(64) 및 전구체 가스 흐름을 제어하도록 사용된다.
샤워 헤드(44)는 각 웨이퍼(22)의 표면에서 전구체 가스들의 균일한 분포를 제공한다. 두 종류의 전구체 가스 시스템에서, 샤워 헤드(44)는 각 전구체 가스에 대한 하나 이상의 가스 인젝터들을 포함한다. 예를 들어, 두 종류의 전구체 가스 실행에서 전구체 가스들은 질화 갈륨(GaN) 발광 다이오드(LEDs)의 제조에 사용되는 트리메틸갈륨(TMG) 및 암모니아 가스를 포함할 수 있다.
필름 성장이 표면 반응에 의해 결정되는 일부 CVD 적용에 있어서, 실질적으로 오직 하나의 가스만 증착 챔버(52)에 존재하도록 전구체 가스들을 순차적으로 활성화시키거나 또는 활발하게 만드는 것이 바람직하다. 이러한 방법으로 전구체 가스들을 활발하게 함은 챔버에서 가스들의 혼합을 제한하고 기생 증착(parasitic deposition)을 감소시키거나 또는 제거한다.
도 5는 일 실시예에 따른 수직 구성(θ=90°)으로 배열된 두 개의 인젝터 포트(페이지 면으로 연장되는 슬롯(92))의 측면을 나타내는, 용기(72) 및 웨이퍼(22)를 관통하는 단면도이다. 하나의 슬롯(92A)은 웨이퍼 표면에 실질적으로 평행한 수평 흐름으로 전구체 가스(가스 "A"를 제공한다. 다른 슬롯(92B)은 웨이퍼(22)의 축(88)에 실질적으로 평행한 수직 흐름으로 다른 전구체 가스(가스 "B"를 제공한다. 다른 실시예에서, 인젝터 슬롯(92)들 사이의 각도 세타는 θ=0°(나란한 수평 흐름 구성)부터 θ=90°까지 범위에서 서로 다른 값을 갖도록 구성된다.
도 6은 다른 실시예에 따른 네 개의 인접 기판들(22)에 대한 인젝터 포트(92)의 배열의 상면도를 나타낸다. 각 인젝터 포트(92)는 슬롯 또는 실질적으로 직사각형 개구부의 형태이고 증착 챔버(52)(도 3a 참조)의 길이(L)에 평행하게 연장되는 길이(LSLOT)을 갖는다. 슬롯(92)의 전체 배열의 폭(WSLOT)은 기판(22)의 직경보다 더 크다. 전구체 가스(A)는 전구체 가스(B)를 공급하는 슬롯(92B)과 교대 배열로 이격되는 슬롯(92A)으로부터 공급된다.
일 실시예에서, 슬롯들(92)의 길이(LSLOT)는 거의 증착 챔버의 길이만큼 길다. 다른 실시예에서, 슬롯들(92)은 둘 이상의 그룹들로 구성되어 일 그룹에서 슬롯들(92)의 길이(LSLOT)가 증착 챔버의 길이보다 실질적으로 더 짧게 된다. 인젝터 포트 그룹화는, 증착 챔버의 좁은 치수에 걸쳐 더 균일한 전구체 가스 분포를 가능하게 하는 높은 배치 용량을 갖는 일부 구성에서 바람직하다. 예를 들어, 일 그룹에서 슬롯들의 길이(LSLOT)는 수 미터 길이인 증착 챔버에 대해 일 미터일 수 있다. 일부 실시예에서, 이웃하는 그룹에서 인접한 웨이퍼들(22) 사이의 거리는 동일한 포트 그룹 내에서의 웨이퍼들(22) 사이의 거리를 초과할 수 있다. 각 그룹에 대한 전구체 가스 흐름들은 증착 챔버에서 웨이퍼들(22)의 전체 배치에 대한 필름의 더 균일한 증착을 가능하게 하도록 개별적으로 제어될 수 있다.
도 7은 도 6에서 도시된 슬롯들(92)에 대한 대안적 실시예의 상면도를 나타낸다. 각 슬롯(92)은 증착 챔버의 더 짧은 치수(즉, 도 3a에서 도시된 폭 W)에 평행하게 연장되는 길이(LSLOT)를 갖고 웨이퍼(22)의 직경보다 더 크다. 슬롯들 (92A 및 92B)는 증착 챔버의 길이를 따라 교대로 배열된다. 일 실시예에서, 슬롯들(92)의 구성의 전체 폭(WSLOTS)은 거의 증착 챔버의 길이이다. 일부 다른 실시예에서, 슬롯들(92)은 그룹으로 배열되며, 이때 각 그룹의 그룹폭은 증착 챔버의 길이 보다 실질적으로 더 작다. 이웃하는 슬롯 그룹들에 속하는 인접한 웨이퍼들(22) 사이의 간격은 슬롯 그룹들 내의 웨이퍼들(22) 사이의 간격을 초과할 수 있다. 슬롯 그룹들에서 인젝터 포트에 대한 가스 흐름은 증착 챔버에 있는 모든 웨이퍼들(22)에 대한 필름 증착의 균일성을 향상시키기 위해 개별적으로 제어될 수 있다.
상술한 가스 인젝터 구성에 대해, 각 전구체 가스는 복수의 포트를 통해 증착 챔버로 공급된다. 도 8a는 한 쌍의 인젝터 포트(즉, "포트 쌍")가 전구체 가스 A를 공급하기 위한 하나의 슬롯 (92A)과 전구체 가스 B를 공급하기 위한 제2 슬롯(92B)을 포함하는 다른 구성을 갖는다. CVD 공정이 진행되는 중, 포트 쌍은 단일 축 평행이동 스테이지와 같은 평행이동 메커니즘을 이용하여 웨이퍼(22) 위에서 앞뒤로 움직여 훑는다. 예를 들어, 포트 쌍은 도 8a에서 도시된 바와 같이 웨이퍼(22)의 열의 한쪽으로부터, 중간 위치(예를 들어, 도 8b에서 하나의 중간 위치에서 도시된 바와 같은)를 통해, 도 8c에서 도시된 바와 같은 웨이퍼(22)의 열의 반대쪽 위치에 도달할 때까지 움직인다. 포트 쌍은 도 8a에서 도시된 위치로 돌아갈 때까지 반대 방향으로 평행이동된다. 포트 쌍의 움직임은 CVD 공정 진행에 걸쳐 순환방식으로 반복된다.
도 9는 전구체 가스 A를 공급하는 하나의 슬롯(92A)이 전구체 가스 B를 공급하는 다른 슬롯(92B)로부터 웨이퍼(22) 열의 반대쪽에 있는 다른 실시예에 따른 가스 인젝터의 구성을 나타낸다. CVD 공정이 진행되는 동안 제1 슬롯(92A)은 설명된 위치로부터 웨이퍼(22)의 열을 가로질러 제2 슬롯(92B)에 인접할 때까지 움직인다. 제1 슬롯(92A)은 설명된 위치로 되돌아올 때까지 반대 방향으로 이동한다. 제2 슬롯(92B)은 제1 슬롯(92A)이 동작 중에 있을 때 정지상태로 있는다.
제1 슬롯(92A)이 왕복 움직임을 완료하면, 제2 슬롯(92B)은 설명된 위치로부터 웨이퍼(22)의 열을 가로질러 제1 슬롯(92A)에 인접할 때까지 이동된다. 제2 슬롯(92B)은 이제 반대방향으로 움직여 웨이퍼(22)를 가로질러 설명된 위치에 도달할 때까지 움직인다. 제1 슬롯(92A)은 제2 슬롯이 동작 중에 있는 동안 정지상태를 유지한다. 제1 슬롯(92A)이 움직이고 이 후 제2 슬롯(92B)이 움직이는 교대의 움직임은 CVD 공정에 걸쳐 반복된다. 바람직한 실시예에서, 슬롯(92)에 의해 공급되는 두 종류의 전구체 가스들은 연속적으로 활성화되어 슬롯이 동작 중에 있을 때만 가스가 슬롯으로부터 공급되도록 하여 기생 증착이 실질적으로 감소되도록 한다.
두 슬롯들(92)의 주기적 움직임의 위상의 다른 변화는 본 기술 분야의 기술자들에게 명백할 것이다. 예를 들어, 슬롯들이 서로 간섭하지 않는 한 한 슬롯(92)이 그 움직임을 완료하기 전에도 다른 슬롯(92)이 그 움직임을 시작할 수 있다.
도 5 내지 도 9에 대해서 상술한 다양한 실시예에서, 가스 인젝터는 실질적으로 직사각형 또는 구멍인 포트들(92)을 포함한다; 그러나, 가스 인젝터의 다른 형태도 고려된다. 예를 들어, 가스 인젝터는 기판 캐리어(56)위에 균일하게 분포된 인젝터 튜브의 형태로 있을 수 있다. 포트들은 기판 캐리어(56)를 마주보는 튜브의 측벽을 관통하는 구멍 또는 다양한 형태의 간극들과 같은 다양한 개구부 중 어느 하나일 수 있다.
도 10은 다른 실시예와 관계되는 상면도이고 네 개의 인접하는 웨이퍼(22)에 대한 인젝터 노즐(96)의 구성을 도시한다. 각 웨이퍼(22) 위의 노즐(96)의 수는 다를 수 있고 단지 아홉 개의 노즐만이 명확성을 위해 각 웨이퍼(22)와 도시되었다. 일부 노즐(96A)은 제1 전구체 가스(예를 들어, 가스 A)를 공급하고 다른 노즐(96B)은 제2 전구체 가스(예를 들어, 가스 B)를 공급하여 각 가스의 실질적으로 균일한 분포가 각 웨이퍼(22)의 표면에서 그리고 근처에서 존재하도록 한다. 일부 실시예에서, 노즐(96)은 증착 챔버의 길이를 따라 배열된 웨이퍼(22)의 총 수의 부세트에 대한 구역을 위해 규정된 부세트, 또는 그룹으로 제어된다.
본 발명은 특정 실시예를 참조하여 보여지고 설명되었지만, 뒤에 따라오는 청구항에서 인용되는 바와 같은 본 발명의 정신과 범위로부터 벗어남 없이 형태 와 상세에 있어 다양한 변화가 만들어질 수 있음이 기술분야에서 숙련된 사람들에게 이해될 수 있다.

Claims (1)

  1. 증착 챔버;
    상기 증착 챔버에 위치되고 기판을 수용하도록 구성된 적어도 하나의 용기를 갖는 적어도 하나의 기판 캐리어로서, 상기 기판 캐리어들은 선형 구성의 복수의 기판들을 수용하도록 구성되는, 적어도 하나의 기판 캐리어;
    각각이 하나 이상의 상기 기판에 걸쳐 균일한 분포로 가스를 공급하도록 설정된 포트를 포함하는 복수의 가스 인젝터들; 및
    적어도 하나의 가열 소자 및 기판의 온도를 균일하게 제어하기 위한 가열 제어 모듈을 포함하는 가열 시스템
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 선형 회분식 화학 기상 증착(CVD) 시스템.
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