KR20170020219A - 박막 증착 장치 - Google Patents

박막 증착 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20170020219A
KR20170020219A KR1020160073841A KR20160073841A KR20170020219A KR 20170020219 A KR20170020219 A KR 20170020219A KR 1020160073841 A KR1020160073841 A KR 1020160073841A KR 20160073841 A KR20160073841 A KR 20160073841A KR 20170020219 A KR20170020219 A KR 20170020219A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate receiving
reactor wall
receiving apparatus
substrate
outer chamber
Prior art date
Application number
KR1020160073841A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102669194B1 (ko
Inventor
장현수
이정호
김우찬
전성훈
손종원
이학주
김대연
Original Assignee
에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이.
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 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. filed Critical 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이.
Priority to TW105121757A priority Critical patent/TWI606548B/zh
Priority to US15/232,603 priority patent/US10738381B2/en
Priority to CN201610654003.6A priority patent/CN106435523B/zh
Publication of KR20170020219A publication Critical patent/KR20170020219A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102669194B1 publication Critical patent/KR102669194B1/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/205—
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (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)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Abstract

서셉터와 같은 기판 수용 장치 및 이를 포함하는 반도체 제조 장치가 개시된다. 이를 위해, 반응기 벽과의 면 실링에 의해 반응 구역을 형성하는 기판 수용 장치로서, 면 실링 동안 인가되는 압력에 대해 탄성을 갖도록 구성되는 기판 수용 장치가 개시된다. 또한 반응기 벽 및 기판 수용 장치에 의해 형성된 반응 구역으로 기체를 공급하도록 구성된 기체 공급부와 전술한 기판 수용 장치를 포함하는 반도체 제조 장치가 개시된다.

Description

박막 증착 장치{Thin Film Deposition Apparatus}
본 발명은 기판 수용 장치 및 이를 포함하는 반도체 제조 장치(예를 들어, 박막 증착 장치에 관한 것이다.
최근 들어 반도체 회로 선폭이 20nm대로 줄어듦에 따라 실리콘 기판 상에서의 초박막 증착에 대한 요구가 증가하고 있고, 그에 따라 박막 증착을 제어하기 위한 요건들이 더욱 까다로워지고 있다. 이와 더불어, 상업적 생산이 가능하기 위해서는 고생산성(high-throughput)에 대한 요건이 함께 충족되어야 한다.
높은 생산성을 가능하게 하기 위해 다양한 형태와 구조의 증착 반응기가 개발되어 왔는데, 대표적으로는 수십 개의 기판을 한번에 수직으로 탑재하는 종형 형태(batch type)의 반응기와 적어도 두 개 이상의 기판을 수평방향으로 탑재하는 세미 배치(semi-batch type) 형태의 반응기가 있다. 특히 세미 배치 형태의 반응기는 다양한 형태로 개량되어 왔는데, 대표적으로는 서셉터와 같은 기판 수용 장치에 여러 장의 기판을 탑재하고 상기 기판 수용 장치를 회전하면서 박막을 증착하는 공간 분할 방식의 반응기와, 진공 챔버 내부에 복수개의 개별 반응기를 추가로 구성하는 다중 반응기가 있다.
이 중, 다중 반응기의 경우 각각의 개별 기판에 대한 보다 정밀한 공정 제어가 가능할 뿐만 아니라 여러 개의 기판을 동시에 처리할 수 있기 때문에 최근의 고집적 소자 제작에 많이 활용되고 있다.
다중 반응기의 경우, 공정 중 발생하는 가스 누설은 여러 문제들을 야기한다. 기판에 충분한 양의 소스 및 반응기체 공급을 방해하여 공정에 악 영향을 미칠 뿐만 아니라, 외부 챔버 내부 부품의 부식을 일으켜 공정 장비의 유지 수명을 단축시키게 된다.
본 발명자는 외부 챔버의 상부 덮개가 이러한 가스 누설의 원인 중 하나임을 발견하였다. 예를 들어, 개별 반응기 몸체의 일부가 탑재된 외부 챔버의 상부 덮개의 무게로 인해 외부 챔버의 상부가 변형될 수 있고 결과적으로 이러한 변형은 외부 챔버 내부에 있는 개별 반응기의 구조 및 공정에도 영향을 줄 수 있다.
본 발명이 해결하려는 일 과제는, 전술한 문제점들(즉, 다중 반응기 챔버에서 외부 챔버의 변형에 의해 개별 반응기가 영향 받는 문제들)을 최소화하는 것이다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들의 일 측면에 따르면, 기판 수용 장치는 기판 탑재부; 및 상기 기판 탑재부를 둘러싸는 단차부를 포함하고, 상기 단차부의 옆면 및 하부 중 적어도 하나는 리세스(recess) 영역을 포함할 수 있다.
상기 기판 수용 장치의 일 예에 따르면, 상기 리세스(recess) 영역은 상기 단차부의 상기 옆면에 형성되며, 상기 옆면 안쪽으로 연장되는 홈(groove)을 포함할 수 있다.
상기 기판 수용 장치의 다른 예에 따르면, 상기 단차부는 상부 스텝 및 상기 상부 스텝과 단차를 갖는 하부 스텝을 포함하며, 상기 홈의 폭은 상기 하부 스텝의 폭보다 클 수 있다.
상기 기판 수용 장치의 다른 예에 따르면, 상기 하부 스텝의 상면은 상기 홈의 연장 방향과 평행하게 연장될 수 있다. 반대로 상기 하부 스텝의 상면은 상기 홈의 연장 방향과 평행하지 않게 연장될 수 있다.
상기 기판 수용 장치의 다른 예에 따르면, 상기 하부 스텝의 상면은, 상기 상부 스텝과 단차를 갖는 부분으로부터 상기 상부 스텝의 상면의 연장면을 향하는 경사 방향을 따라 연장 형성될 수 있다.
상기 기판 수용 장치의 다른 예에 따르면, 상기 리세스 영역은 상기 단차부의 상기 하부에 형성되며, 상기 하부를 따라 연장될 수 있다.
상기 기판 수용 장치의 다른 예에 따르면, 상기 리세스 영역의 폭은 상기 단차부의 폭보다 더 클 수 있다.
상기 기판 수용 장치의 다른 예에 따르면, 상기 리세스 영역에는 그것의 적어도 일부를 채우는 탄성 물질이 구비될 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들의 다른 측면에 따르면, 기판 수용 장치는 반응기 벽과의 면 실링(face-sealing)을 위한 기판 수용 장치로서, 기판 수용 영역; 및 상기 기판 수용 영역의 주위를 둘러싸며, 상기 면 실링(face-sealing)을 수행하는 접촉 영역을 포함하고, 상기 접촉 영역은, 상기 면 실링 동안 상기 반응기 벽으로부터 인가되는 압력에 대해 탄성을 갖도록 구성될 수 있다.
상기 기판 수용 장치의 일 예에 따르면, 상기 접촉 영역의 옆면 및 하부 중 적어도 하나는 리세스된 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들의 다른 측면에 따르면, 반도체 제조 장치는, 반응기 벽; 상기 반응기 벽과의 면 실링에 의해 반응 구역을 형성하는 기판 수용 장치; 및 상기 반응 구역으로 기체를 공급하도록 구성된 기체 공급부를 포함하고, 상기 기판 수용 장치는, 상기 면 실링 동안 상기 반응기 벽으로부터 인가되는 압력에 대해 탄성을 갖도록 구성될 수 있다.
상기 반도체 제조 장치의 일 예에 따르면, 상기 면 실링 동안, 상기 기판 수용 장치와 상기 반응기 벽 사이에 공간이 형성될 수 있다.
상기 반도체 제조 장치의 다른 예에 따르면, 상기 기판 수용 장치의 적어도 일부는 상부 스텝 및 상기 상부 스텝과 단차를 갖는 하부 스텝을 포함하고, 상기 면 실링 동안, 상기 상부 스텝과 상기 반응기 벽 사이에 공간이 형성될 수 있다.
상기 반도체 제조 장치의 다른 예에 따르면, 상기 반도체 제조 장치는 상기 반응기 벽을 둘러싸는 외부 챔버를 더 포함하고, 상기 면 실링 동안 인가되는 상기 압력은 상기 외부 챔버에 의해 발생할 수 있다.
상기 반도체 제조 장치의 다른 예에 따르면, 상기 기판 수용 장치는, 상기 기판 수용 장치의 옆면 안쪽으로 연장되는 홈(groove)을 포함할 수 있다. 선택적으로, 상기 홈은 상기 반응 구역과 중첩되도록 연장될 수 있다.
상기 반도체 제조 장치의 다른 예에 따르면, 상기 기판 수용 장치의 하부는 단차 형상을 가질 수 있다. 선택적으로, 상기 단차 형상은 상기 반응 구역과 중첩되도록 연장될 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들의 다른 측면에 따르면, 반도체 제조 장치는, 제1 반응기 벽; 제2 반응기 벽; 상기 제1 반응기 벽 및 상기 제2 반응기 벽 내로 기체를 공급하도록 구성된 기체 공급부; 상기 제1 반응기 벽 및 상기 제2 반응기 벽을 둘러싸는 외부 챔버; 상기 제1 반응기 벽과의 면 실링을 위해 상하 이동 가능한 제1 기판 수용 장치; 및 상기 제2 반응기 벽과의 면 실링을 위해 상하 이동 가능한 제2 기판 수용 장치를 포함하고, 상기 제1 기판 수용 장치 및 상기 제2 기판 수용 장치 중 적어도 하나는 단차부를 포함하며, 상기 단차부의 옆면 및 하부 중 적어도 하나는, 상기 면 실링 동안 상기 반응기 벽에 의해 인가되는 압력에 대해 탄성을 갖도록 구성되는 리세스 영역을 포함할 수 있다.
전술한 기판 수용 장치 또는 반도체 제조 장치의 일 예에 따르면, 상기 기판 수용 장치 또는 상기 반도체 제조 장치는 상기 리세스 영역의 적어도 일부를 채우는 버팀부를 더 포함할 수 있다.
전술한 기판 수용 장치 또는 반도체 제조 장치의 다른 예에 따르면, 상기 버팀부의 열팽창 계수는 상기 단차부의 열팽창 계수보다 낮을 수 있다. 또한 선택적으로, 상기 버팀부는 상기 기판 수용 장치의 둘레에 걸쳐 비대칭적으로 형성될 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따르면, 반응기 벽과 기판 수용 장치 간의 면 실링(face-sealing) 부분에서의 가스 누설(gas leak)을 최소화 할 수 있다. 특히 다중 반응기를 탑재한 챔버에 있어 챔버 상단의 무게로 챔버 변형이 발생하더라도 공정에 미치는 영향을 최소화 할 수 있어 반응기의 운영 유지에 유리하다.
또한, 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따르면, 상온뿐만 아니라 반응기의 변형 위험이 높은 고온에서도 공정에 미치는 영향을 최소화 할 수 있다.
도 1은 다중 반응기로 구현된 반도체 제조 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 다중 반응기의 또 다른 예를 나타낸다.
도 3은 다중 반응기로 구현된 반도체 제조 장치에서 가스 누설(gas leak)이 발생하는 모습을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 기판 수용 장치를 개략적으로 나타내는 도면들이다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 기판 수용 장치를 개략적으로 나타내는 도면들이다.
도 6은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 기판 수용 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명의 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 반도체 제조 장치를 개략적으로 나타내는 도면들이다.
도 8은 도 5의 기판 수용 장치를 장착하기 전과 후의 외부 챔버의 압력 증가를 나타내는 실험 자료이다.
도 9 는 도 8 에 따른 외부 챔버의 압력 증가를 측정하기 위한 실험 방법을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 기술적 사상에 의한 다른 실시예들에 따른 기판 수용 장치 및 이를 포함하는 반도체 제조 장치를 개략적으로 나타내는 도면들이다.
도 11은 본 발명의 기술적 사상에 의한 다른 실시예들에 따른 기판 수용 장치 및 이를 포함하는 반도체 제조 장치를 개략적으로 나타내는 도면들이다.
도 12 내지 도 19는 본 발명의 기술적 사상에 의한 다른 실시예들에 따른 기판 수용 장치 및 기판 수용 장치를 포함하는 반도체 제조 장치를 개략적으로 나타내는 도면들이다.
도 20 내지 도 25는 본 발명의 기술적 사상에 의한 또 다른 실시예들에 따른 기판 수용 장치를 개략적으로 나타낸 도면들이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 아래의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시예들로 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하며 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 “포함한다(comprise)” 및/또는 “포함하는(comprising)”은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 “및/또는”은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 영역 및/또는 부위들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부위들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 특정 순서나 상하, 또는 우열의 의미하지 않으며, 하나의 부재, 영역 또는 부위를 다른 부재, 영역 또는 부위와 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1 부재, 영역 또는 부위는 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2 부재, 영역 또는 부위를 지칭할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
도 1은 다중 반응기로 구현된 반도체 제조 장치(100)를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 반도체 제조 장치(100)는 예를 들어 박막 증착 장치일 수 있으며, 제1 반응기 벽(W1), 제2 반응기 벽(W2), 제1 기판 수용 장치(151), 제2 기판 수용 장치(152), 제1 히터(H1), 제2 히터(H2), 제1 구동부(D1), 제2 구동부(D2) 및 탑 리드(L)를 포함하는 외부 챔버(C)를 포함할 수 있다. 비록 도면에는 반응기 벽, 기판 수용 장치, 히터, 구동부 등이 2개로 도시되었으나, 본 발명은 이에 제한되지 않음에 유의한다. 다시 말해 반응기 벽, 기판 수용 장치, 히터, 구동부 등은 3개 이상으로 구현될 수도 있다.
반응기 벽(예를 들어, 제1 반응기 벽(W1) 및/또는 제2 반응기 벽(W2))은 외부 챔버(C) 내에 형성되며, 각각 반응 구역(예를 들어, 제1 반응 구역(R1)및/또는 제2 반응 구역(R2))을 형성하는데 이용될 수 있다. 보다 구체적으로, 반응기 벽(예를 들어, 제1 반응기 벽(W1) 및/또는 제2 반응기 벽(W2))은 기판 수용 장치(예를 들어, 제1 기판 수용 장치(151) 및/또는 제2 기판 수용 장치(152))와 면 실링되어 반응 구역을 형성할 수 있다.
반응기 벽은 외부 챔버(C)에 고정될 수 있다. 예를 들어, 제1 반응기 벽(W1)은 외부 챔버의 측벽에 고정될 수도 있고(미도시), 외부 챔버(C)의 탑 리드(top lid, L)에 고정될 수도 있다.
기판 수용 장치(예를 들어, 제1 기판 수용 장치(151) 및/또는 제2 기판 수용 장치(152))는 외부 챔버(C) 내에 배치되며 반응의 대상물(예를 들어, 반도체 기판)을 수용하도록 구성될 수 있다. 전술한 바와 같이, 기판 수용 장치(예를 들어, 제1 기판 수용 장치(151) 및/또는 제2 기판 수용 장치(152))는 각각 반응기 벽(예를 들어, 제1 반응기 벽(W1) 및/또는 제2 반응기 벽(W2))과 면 실링(face sealing)되어 반응 구역(예를 들어, 제1 반응 구역(R1) 및/또는 제2 반응 구역(R2))을 형성하는데 이용될 수 있다.
히터(예를 들어, 제1 히터(H1) 및 제2 히터(H2))의 상부에는 기판 수용 장치(예를 들어, 제1 기판 수용 장치(151) 및/또는 제2 기판 수용 장치(152))가 탑재될 수 있다. 히터는 기판 수용 장치를 가열하도록 구성될 수 있다. 히터는 구동부 및 구동축과 연결되어 상하 이동하도록 구성될 수 있고, 그에 따라 히터 상에 탑재된 기판 수용 장치도 상하 이동할 수 있다. 선택적으로, 히터와 기판 수용 장치는 일체화되어 형성될 수도 있다.
다중 반응기는 다음과 같은 동작을 통해 기판을 수용하고 반응 동작을 수행할 수 있다.
다중 반응기의 또 다른 예인 도 2를 참조하면, 외부 챔버(C)의 개폐 통로(O)를 통해 챔버 내부로 이송 기구가 삽입되어 기판이 복수의 기판 수용 장치들 상으로 안착된다. 기판이 서셉터와 같은 기판 수용 장치 위로 이동하면, 기판 수용 장치(및 히터)에 형성된 홀을 통해 기판 지지 핀(210)이 상승하고, 상기 기판은 이러한 핀-업(pin-up) 상태인 기판 지지 핀(210) 위에 안착한다. 이어 기판 지지 핀(210)이 핀-다운(pin-down) 상태가 되면서 기판은 기판 수용 장치의 수용 영역에 안착한다.
이후, 외부 챔버(C)의 챔버 내부는 진공 상태가 되거나, 아르곤과 같은 불활성 기체로 충진되고, 기판 수용 장치는 반응기 벽 하부와 접촉하면서 반응 구역을 형성하게 된다. 보다 구체적으로, 구동부에 의해 히터 및 히터 상에 탑재된 기판 수용 장치가 위로 이동하여 반응기 벽과 면 접촉이 이루어지고, 그에 따라 반응 구역이 형성된다. 이후 원료 공급 수단을 통해 기판으로 원료들이 공급되고 반도체 제조 공정(예를 들어, 박막 증착 공정)을 진행하게 된다. 반응 후 잔여 물질은 상기 각 반응기 벽의 상부 또는 하부에 위치한 출구(예를 들어, 배기홀)를 통해 배출될 수 있다.
챔버 내부의 압력은 반응 챔버 내부의 압력보다 낮게 설정될 수 있다. 보다 구체적으로, 챔버 내부를 아르곤 등의 불활성 기체로 충진하되, 반응기 벽 및 기판 수용 장치에 의해 형성되는 반응 구역의 내부 압력은 챔버 내부의 압력에 비해 약간 높게 유지한다. 그렇게 함으로써 외부 챔버(C)에 충진된 기체가 반응기 내부로 유입되어 공정에 영향을 주는 것을 방지할 수 있다.
반응 챔버들은 각각 서로 다른 공정들을 진행할 수 있다. 예컨대, 외부 챔버(C)의 챔버 내부에(예를 들어, 외부 챔버(C) 중앙에) 이송 아암(A) 등의 이동 장치가 마련될 수 있다. 이 경우 구동부에 의해 기판 수용 장치 및 히터가 밑으로 이동하면서 반응 구역이 열리고, 기판은 이송 장치에 의해 반응 챔버들 사이를 이동할 수 있으며, 그에 따라 외부 챔버(C) 내에서 하나의 기판에 대해 여러 종류의 반응들이 수행될 수 있다. 예를 들어, 반응 챔버들이 각각 증착 공정을 수행하는 경우, 하나의 기판 상에 여러 종류의 박막들이 외부 챔버(C) 내에서 순차적으로 증착될 수 있을 것이다.
도 3은 다중 반응기로 구현된 반도체 제조 장치(300)에서 가스 누설(gas leak)이 발생하는 모습을 나타낸다.
반응 구역(R1, R2)을 형성하기 위해 기판 수용 장치(351, 352)와 반응기 벽(W1, W2)이 접촉하는 면 실링 방식의 경우, 가스가 반응 구역(R1, R2)으로부터 접촉 부분을 통해 외부 챔버(C)로 누설되는 현상이 불가피하게 발생한다. 그러나 이러한 가스 누설이 심해지면, 공정 중 기판에 충분한 양의 소스 및 반응 기체가 공급되지 않아 제조 공정에 악영향을 미칠 수 있고, 외부 챔버(C) 내 구성요소들의 부식을 일으켜 공정 장비의 수명을 단축시키는 등 유지보수에도 악영향을 미친다.
본 발명자는 외부 챔버(C)의 탑 리드(L)의 무게가 이러한 가스 누설의 원인 중 하나임을 발견하였다. 도 3을 참조하면, 반응 구역(R1, R2)을 구성하는 반응기 벽(W1, W2)은 외부 챔버(C)의 탑 리드(top lid, L)에 고정 설치되어 있는데, 탑 리드(L) 자체의 무게로 인해 상기 탑 리드가 아래 방향으로 변형되는 문제가 발생할 수 있다. 이로 인해 반응기 벽(W1, W2)도 하강하게 되어 반응기 벽(W1, W2)과 기판 수용 장치(351, 352) 사이에 불완전 접촉이 발생하게 된다.
이러한 불완전 접촉으로 인해 반응 구역(R1, R2)(즉, 반응기 벽(W1, W2)과 기판 수용 장치(351, 352) 사이의 공간)의 가스가 외부 챔버(C)로 새어 나오는 누설 현상이 발생한다(화살표 참조). 다시 말해, 탑 리드(L)의 변형으로 인해 반응기 벽(W1, W2)과 기판 수용 장치(351, 352) 사이의 접촉 면에서의 불일치(mismatch)가 발생하게 되고, 그 결과 반응 구역(R1, R2) 내부의 공정 가스가 외부 챔버(C)로 누설되는 것이다.
이러한 누설을 막기 위해 탑 리드(L)와 외부 챔버(C) 사이에 지지 구조물을 설치하는 방안을 고려할 수 있다. 예를 들어, 외부 챔버(C) 중앙에서 탑 리드(L)와 외부 챔버(C) 사이에(또는 제1 반응기 벽(W1) 및 제2 반응기 벽(W2)과 외부 챔버(C) 사이에, 도 4 참조) 지지 구조물(도 4의 S)을 설치하여 탑 리드(L)(및 반응기 벽(W1, W2))의 변형을 방지하도록 할 수 있다. 그러나 이러한 지지 구조물(S)은 다중 반응기의 이송 아암(도 3의 A)의 운동을 방해하게 될 것이어서(도 3 참조), 그 활용도가 높지 않다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 기판 수용 장치(550)를 개략적으로 나타내는 도면들이다.
도 5a 내지 도 5d를 참조하면, 반응기 벽과의 면 실링을 수행하는데 이용되는 기판 수용 장치(550)는, 기판 탑재부(M) 및 단차부(570)를 포함할 수 있다.
기판 탑재부(M)는 기판이 수용되는 영역으로서, 기판 지지 핀(미도시)을 수용하기 위한 홀들(H1) 및 고정 핀을 수용하기 위한 홀(H2)이 형성될 수 있다. 홀들의 위치는 서로 변경될 수 있다.
단차부(570)는 기판 탑재부(M)를 둘러싸도록 형성되며, 예를 들어, 기판 수용 장치(550)의 가장자리에 형성될 수 있다. 선택적으로, 단차부(570)는 반응기 벽과 면 실링을 수행하기 위한 임의의 접촉 영역에 형성될 수도 있다. 단차부(570)는 상부 스텝(US) 및 상부 스텝(US)과 단차를 갖는 하부 스텝(LS)을 포함할 수 있다.
단차부(570)의 옆면(예를 들어, 하부 스텝(LS)의 옆면)은 리세스 영역(590)을 포함할 수 있다. 리세스 영역(590)은, 단차부(570)의 옆면에 형성될 수 있고, 옆면 안쪽으로 연장되는 홈을 포함할 수 있다. 홈은 단차부(570)의 표면(예를 들어, 상부 스텝(US) 및/또는 하부 스텝(LS)의 상면)과 평행한 방향으로 연장될 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따르면, 반응기 벽과 접하는 접촉 부분에 단차부(570)가 도입된다. 따라서 공정 중 상기 접촉 부분에 유입된 반응 부산물 혹은 그로 인해 생성된 오염 입자가, 기판이 놓인 서셉터 상부 면으로 역으로 유입되는 것이 방지될 수 있다. 이는 증착되는 박막의 품질을 높이는데 기여할 것이다.
나아가, 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따르면, 단차부(570)의 측면에 리세스 영역(590)이 형성된다. 따라서 반응기 벽이 단차부(570)와 접촉하면서 아래 방향으로 압력이 가해질 때 상기 리세스 영역(590)은 기판 수용 장치(550)의 면 접촉 부분(예를 들어, 가장자리 부분)에 가해지는 압력을 완충해 주는 완충 공간의 역할을 하게 된다. 따라서, 탑 리드(L)의 변형으로 인한 반응기 벽과 기판 수용 장치(550) 간 접촉 불일치로 인한 가스 누설이 최소화될 수 있다.
도 6은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 기판 수용 장치(650)를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 6을 참조하면, 기판 수용 장치(650)는 서셉터로 구현될 수 있고, 상기 서셉터는 히터와 동일한 재질, 바람직하게는 알루미늄(Al)과 같은 금속 재질로 형성될 수 있다. 따라서 히터의 열이 그대로 기판에 전달될 수 있다.
홈의 폭은 하부 스텝(LS)의 폭보다 크도록 연장 형성될 수 있다. 예를 들어, 서셉터의 가장자리로부터 상부 스텝과 하부 스텝이 단차를 갖는 부분까지의 길이인 "A"와 홈이 연장된 깊이 "B"가 항상 A<B가 되도록, 즉 홈의 깊이가 하부 스텝(LS)의 폭보다 크도록 구성을 할 수 있다.
상기 서셉터가 연성을 갖는 금속재질로 구성 되고, 나아가 홈이 하부 스텝(LS)의 폭보다 크도록 연장 형성됨으로써, 외부 챔버(및 반응기 벽)에 의해 아래로 가해지는 압력이 유연하게(flexibly) 완충될 수 있다. 따라서 서셉터와 반응기 벽의 접촉면에서의 미세 가스 누설 통로의 형성이 최소화될 수 있다.
도 7은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 반도체 제조 장치(700)를 개략적으로 나타내는 도면들이다. 이 실시예들에 따른 반도체 제조 장치(700)는 전술한 실시예들에 따른 기판 수용 장치(550, 650)를 포함할 수 있다. 이하 실시예들간 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 7을 참조하면, 반도체 제조 장치(700)는 반응기 벽(W), 기판 수용 장치(750), 및 기체 공급부(SH)를 포함할 수 있다.
기판 수용 장치(750)는 반응기 벽(W)과의 면 실링에 의해 반응 구역(R)을 형성할 수 있다. 보다 구체적으로, 기판 수용 장치(750)의 적어도 일부는 제1 단차 형상을 가질 수 있고, 반응기 벽(W)은 상기 제1 단차 형성에 상응하는 제2 단차 형상을 가질 수 있으며, 상기 면 실링은 상기 제1 단차 형상과 상기 제2 단차 형상이 서로 접촉함으로써 수행될 수 있다.
기판 수용 장치(750)는, 상기 면 실링 동안 외부 챔버(및 반응기 벽(W))에 의해 인가되는 압력에 대해 탄성을 갖도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 기판 수용 장치(750)는 옆면 안쪽으로 연장되는 홈을 포함할 수 있다. 상기 홈은 반응 구역(R)과 중첩되도록 연장될 수 있다.
기체 공급부(SH)는 반응 구역(R)으로 기체를 공급하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 기체 공급부(SH)는 반응 기체가 기판에 대해 수직방향으로 공급되는 샤워헤드 방식(showerhead)으로 구현될 수도 있고, 반응 기체가 기판에 대해 수평 방향으로 공급되는 사이드 플로우 방식(side flow)으로 구현될 수도 있다.
기판 수용 장치(750)의 제1 단차 형상은 제1 상부 스텝(US1) 및 상기 제1 상부 스텝(US1)과 단차를 갖는 제1 하부 스텝(LS1)을 포함할 수 있다. 또한 반응기 벽(W)의 제2 단차 형상은 제2 상부 스텝(US2) 및 상기 제2 상부 스텝(US2)과 단차를 갖는 제2 하부 스텝(LS2)을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 면 실링 동안, 상기 제1 상부 스텝(US1)과 상기 제2 하부 스텝(LS2) 사이에(그리고 제1 하부 스텝(LS1)과 제2 상부 스텝(US2) 사이에) 공간이 형성될 수 있다.
상기 공간은, 구동부에 의해 기판 수용 장치(750)가 상승하여 반응기 벽(W)과 면 실링을 하는 경우에 제1 단차 형상의 제1 상부 스텝(US1)과 제2 단차 형상의 제2 하부 스텝(LS2)이 중첩되지 않도록 마진(margin)을 두기 위해 형성될 수 있다.
나아가, 상기 공간은 탑 리드의 변형에 의해 및/또는 반응기 벽(W)의 가열 등으로 인해, 반응기 벽(W)이 아래로 가라앉는 경우, 슬라이딩 공간으로서 활용될 수도 있다.
예를 들어, 탑 리드의 무게중심이 외부 챔버의 중심 쪽에 존재하는 경우, 반응기 벽(W)이 아래로 가라앉을 때, 반응기 벽(W)은 반응 구역(R) 안쪽을 향하여 휘어질 수 있다. 탄성을 갖는 기판 수용 장치(750)는 반응기 벽(W)과 함께 아래쪽으로 휘어질 수 있고, 이 경우 반응기 벽(W)은 상기 공간이 감소되도록 기판 수용 장치(750)의 단차(LS1과 US1 사이)를 향하여 슬라이딩 될 수 있다.
도 8은 도 5의 기판 수용 장치(550)를 장착하기 전과 후의 외부 챔버의 압력 증가를 나타내는 실험 자료이다. 본 실험은 네 개의 반응기가 설치된 외부 챔버에 각각 두 개의 반응기에 동시에 아르곤(Ar) 기체를 공급하면서 외부 챔버에 설치된 압력 측정기로 외부 챔버내의 압력 증가를 측정하는 방식으로 진행되었다. 즉, 도 9에 나타난 바와 같이, 먼저 내부 반응기 R1과 R2에 Ar기체를 동시에 공급하면서 압력 측정기(pressure gauge)로 외부 챔버 압력 증가를 측정했고 이어서 R3와 R4에 Ar 기체를 동시에 공급하면서 압력 측정기로 외부 챔버 압력 증가를 측정했다.
도 8에서, 조건 "A"는 기존의 기판 수용 장치(즉, 면 실링 동안 인가되는 압력에 대해 탄성을 갖도록 하는 리세스 영역이 형성되지 않은 기존의 기판 수용 장치)를 설치했을 때 상온(room temperature)에서 내부 반응기에서 외부 챔버로의 가스 누설의 정도를 나타내는데, 네 개의 반응기 R1, R2, R3, R4 모두 에서 80mTorr/min이상의 높은 가스 누설이 발생됨을 보여주고 있다.
조건 "B" 및 조건 "C"는 본 발명의 실시예들에 따른 기판 수용 장치(특히, 도 5의 기판 수용 장치(550))를 설치했을 때 상온에서(조건 "B") 및 섭씨 300도에서(조건 "C") 내부 반응기에서 외부 챔버로의 가스 누설의 정도를 나타낸다.
본 발명의 실시예들에 따른 기판 수용 장치(예를 들어, 도 5의 기판 수용 장치(550))를 설치한 경우, 조건 "A"와 대조적으로, 네 반응기 모두 20mTorr/min이하로 가스 누설이 크게 감소함을 보여준다. 특히 상온(조건 "B") 및 300도(조건 "C")에서 나타난 바와 같이, 공정 온도에 관계없이 가스 누설이 일정하게 관리되고 있음을 알 수 있다.
일반적으로 온도가 올라갈수록 외부 챔버의 탑 리드의 변형 정도가 증가한다. 그러나 본 발명의 실시예들에 따른 기판 수용 장치를 설치하였을 경우, 상기 도 6의 조건 "C"에 따른 높은 온도에 의한 탑 리드의 변형에도 불구하고, 안정적으로 공정 진행이 가능함을 알 수 있다.
도 10은 본 발명의 기술적 사상에 의한 다른 실시예들에 따른 기판 수용 장치(1050) 및 이를 포함하는 반도체 제조 장치(1000)를 개략적으로 나타내는 도면들이다. 이 실시예에 따른 기판 수용 장치(1050)는 이전 실시예들에 따른 기판 수용 장치의 변형된 예일 수 있다. 이하 실시예들 간 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 10을 참조하면, 탄성을 제공하기 위한 리세스 영역(1090)은 단차부(1070)의 하부, 즉 상기 기판수용장치(1050)와 히터(H)사이에 형성될 수 있고 단차부(1070)의 하부를 따라 연장될 수 있다. 이러한 리세스 영역(1090)의 폭은 단차부(1070)의 폭보다 더 클 수 있다. 또한, 리세스 영역(1090)은 반응 공간(R)과 중첩되도록 연장될 수 있다.
예를 들어, 기판 수용 장치(1050)는 서셉터일 수 있고, 상기 리세스 영역(1090)은 단차 형상으로 형성될 수 있다. 상기 단차 형상의 길이는, 도 5에 나타난 바와 유사하게, 서셉터 가장자리로부터 상단의 단차까지의 길이보다 길 수 있다(즉, 단차 형상은 반응 공간(R)과 중첩되도록 연장될 수 있다. 그에 따라 서셉터는, 반응기 벽(W)이 변형되어 서셉터와 접촉할 때, 서셉터에 인가되는 압력을 유연하게 완충하는 역할을 수행할 수 있다.
도 11은 본 발명의 기술적 사상에 의한 다른 실시예들에 따른 기판 수용 장치(1150) 및 이를 포함하는 반도체 제조 장치(1100)를 개략적으로 나타내는 도면들이다. 이 실시예에 따른 기판 수용 장치(1150)는 이전 실시예들에 따른 기판 수용 장치의 변형된 예일 수 있다. 이하 실시예들 간 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 11을 참조하면, 도 5의 기판 수용 장치(도 5의 550)의 하부 스텝(LS)과 대조적으로, 하부 스텝(LS)의 상면이 홈(1190)의 연장 방향과 평행하지 않게 연장될 수 있다. 예를 들어, 하부 스텝(LS)의 상면은, 상부 스텝(US)과 단차를 갖는 부분으로부터 상부 스텝(US)의 상면의 연장면을 향하는 경사 방향을 따라서 연장 형성될 수 있다.
기판 수용 장치(1150)의 상부 스텝(US)의 측면과 반응기 벽(W) 사이에(그리고 하부 스텝(LS)의 상면과 반응기 벽(W) 사이에) 공간이 형성될 수 있다.
상기 공간은 전술한 바와 같이 기판 수용 장치(1150)와 반응기 벽(W)의 충돌을 방지하는 역할을 수행할 뿐만 아니라 슬라이딩 공간으로서 활용될 수도 있다. 예를 들어, 도 3에서와 같이 복수개의 반응기를 탑재한 챔버에 있어, 탑 리드(top lid)의 무게로 인해 탑 리드가 챔버 아래 방향으로 변형될 때, 반응기 벽(W)은 수직 방향으로(즉, 기판 수용 장치(1150) 내지 히터와 수직한 방향으로) 가라앉을 수 있다. 이 때, 반응기 벽이 기판 수용 장치에 수평으로 접촉하는 경우(도 7 참조), 탑 리드 및 반응기 벽이 변형되면 밀착이 이루어지지 않고 접촉면에 기체 리크 통로가 형성될 수 있다.
도 11의 기판 수용 장치(1150)에 따르면, 서셉터의 가장자리 단차면(즉, 하부 스텝(LS)의 상면)이 기울어지게 구성된다. 따라서 탑 리드의 변형으로 반응기 벽(W)이 하강하여도 반응기 벽(W)은 기판 수용 장치(1150)와의 접촉면에서 부드럽게 미끄러질 수 있다. 따라서 외부 챔버(및 반응기 벽(W))의 변형에도 불구하고, 기판 수용 장치(1150)와 반응기 벽(W) 사이의 밀착이 유지될 수 있다.
도 12 내지 도 19는 본 발명의 기술적 사상에 의한 다른 실시예들에 따른 기판 수용 장치 및 기판 수용 장치를 포함하는 반도체 제조 장치를 개략적으로 나타내는 도면들이다. 이 실시예에 따른 기판 수용 장치는 전술한 실시예들에 따른 기판 수용 장치 및 반도체 제조 장치의 변형된 예일 수 있다. 이하 실시예들 간 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 12를 참조하면, 탄성을 제공하는 리세스 영역(1290)은 단차부(1270)의 옆면으로부터 연장되는 홈일 수 있고, 상기 홈은 단차부(1270)의 표면(예를 들어, 상부 스텝(US) 및/또는 하부 스텝(LS)의 상면)과 평행하지 않은 방향으로 연장될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 홈의 상면은, 단차부(1270)의 옆면으로부터 단차부(1270)의 상면을 향하는 방향으로 연장될 수 있다.
도 13을 참조하면, 탄성을 제공하는 리세스 영역(1390)은 단차부(1370)의 하부를 따라 연장될 수 있고, 상기 리세스 영역(1390)은 단차부(1370)의 표면(예를 들어, 상부 스텝(US) 및/또는 하부 스텝(LS)의 상면)과 평행하지 않은 방향으로 연장될 수 있다. 보다 구체적으로, 리세스 영역(1390)은 단차부(1370)의 옆면으로부터 히터(H)를 향하는 방향으로 연장될 수 있다.
도 14를 참조하면, 기판 수용 장치(1450) 및 반응기 벽(W)은 단차부(1070)를 포함하지 않을 수도 있다. 즉, 기판 수용 장치(1450)의 상면은 기판 수용 영역(RA) 및 접촉 영역(CA)을 포함하고, 접촉 영역(CA)의 적어도 일부는 반응기 벽(W)과의 면 실링 동안 인가되는 압력에 대해 탄성을 갖도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 접촉 영역(CA)의 옆면은 리세스될 수 있다.
도 15 및 도 16을 참조하면, 기판 수용 장치(1550, 1650) 및 반응기 벽(W)은 각각 경사진 평면을 갖고, 면 실링은 상기 경사진 평면의 접촉에 의해 이루어지고 있다. 도 15의 반도체 제조 장치(1500)에 따르면, 기판 수용 장치(1550) 및 반응기 벽(W)은 단차부를 포함하지 않을 수 있다. 도 16의 반도체 제조 장치(1600)에 따르면, 기판 수용 장치(1650)는 단차부(1670)를 포함하지만, 반응기 벽(W)은 단차부를 포함하지 않을 수 있다.
접촉 영역(도 15의 CA) 또는 단차부(도 16의 1670)의 하부가 리세스됨으로써, 반응기 벽(W)과의 면 실링 동안 인가되는 압력에 대해 기판 수용 장치가 압력을 유연하게 흡수할 수 있다. 또한 외부 챔버(및 탑 리드)의 변형으로 반응기 벽(W)이 하강하여도, 반응기 벽(W)은 기판 수용 장치와의 접촉면에서 부드럽게 미끄러질 수 있다.
도 17을 참조하면, 기판 수용 장치(1750)의 제1 단차 형상은 제1 상부 스텝(US1) 및 상기 제1 상부 스텝(US1)과 단차를 갖는 제1 하부 스텝(LS1)을 포함할 수 있다. 또한 반응기 벽(W)의 제2 단차 형상은 제2 상부 스텝(US2) 및 상기 제2 상부 스텝(US2)과 단차를 갖는 제2 하부 스텝(LS2)을 포함할 수 있다. 이 경우, 기판 수용 장치(1750)의 반응기 벽(W)과의 면 실링 동안, 상기 제1 상부 스텝(US1)과 상기 제2 하부 스텝(LS2) 사이에(그리고 제1 하부 스텝(LS1)과 제2 상부 스텝(US2) 사이에) 공간이 형성될 수 있다.
예를 들어, 반응 구역(R)의 온도가 고온인 경우, 반응기 벽(W)의 내면(즉, 반응 구역(R)을 향하는 부분)의 온도는 반응기 벽(W)의 외면(즉, 외측 챔버의 중심을 향하는 부분)의 온도보다 높을 것이다. 이 경우 반응기 벽(W)의 내면의 열팽창 정도가 반응기 벽(W)의 외면의 열팽창 정도보다 클 수 있다. 따라서 반응기 벽(W)이 아래로 가라앉을 때, 반응기 벽(W)은 반응 구역(R) 바깥쪽을 향하여 휘어질 수 있다. 탄성을 갖는 기판 수용 장치(1750)는 반응기 벽(W)과 함께 아래쪽으로 휘어질 수 있고, 이 경우 반응기 벽(W)은 상기 공간이 감소되도록 슬라이딩 될 수 있다.
도 18을 참조하면, 기판 수용 장치(1850)의 제1 단차 형상은 제1 상부 스텝(US1) 및 상기 제1 상부 스텝(US1)과 단차를 갖는 제1 하부 스텝(LS1)을 포함할 수 있다. 또한 반응기 벽(W)의 제2 단차 형상은 제2 상부 스텝(US2) 및 상기 제2 상부 스텝(US2)과 단차를 갖는 제2 하부 스텝(LS2)을 포함할 수 있다. 이 경우, 기판 수용 장치(1850)의 반응기 벽(W)과의 면 실링 동안, 상기 제1 상부 스텝(US1)과 상기 제2 하부 스텝(LS2) 사이에(그리고 제1 하부 스텝(LS1)과 제2 상부 스텝(US2) 사이에) 공간이 형성될 수 있다.
도 18의 반도체 제조 장치는, 탑 리드(및 기체 공급부(SH))의 무게중심이 외부 챔버의 중심 쪽에 존재하는 경우(즉, 반응기 벽(W)이 반응 구역(R) 안쪽을 향하여 휘어지는 경우, 도 7 참조) 및 반응 구역(R)의 온도가 고온인 경우(즉, 반응기 벽(W)은 반응 구역(R) 바깥쪽을 향하여 휘어지는 경우, 도 17 참조) 모두에서 적합한 슬라이딩 공간을 제공할 수 있다.
한편, 도 7 및 도 18에서 설명된 반응기 벽의 변형은 외부 챔버의 중심에 근접한 반응기 벽을 기준으로 설명된 것임에 유의한다.
도 19를 참조하면, 반응기 벽 중 외부 챔버(C)의 외벽에 근접한 반응기 벽(Wout)은, 동일한 상황에서, 외부 챔버(C)의 중심에 근접한 반응기 벽(Wcenter)이 휘어지는 방향과 반대 방향으로(즉, 비대칭적으로) 휘어질 수 있다. 예를 들어, 탑 리드의 무게중심이 외부 챔버(C)의 중심 쪽에 존재하는 경우, 외부 챔버(C)의 중심에 근접한 반응기 벽(Wcenter)은 반응 구역(R) 안쪽을 향하여 휘어지지만, 외부 챔버(C)의 외벽에 근접한 반응기 벽(Wout)은 반응 구역(R) 바깥쪽을 향하여 휘어질 수 있다. 도 19의 기판 수용 장치(1950) 및 이를 포함하는 반도체 제조 장치(1900)는 이러한 경우(즉, 반응기 벽이 비대칭적으로 변형하는 경우)에도 적합한 슬라이딩 공간을 제공하여 가스 누설이 방지될 수 있다.
도 20 내지 도 25는 본 발명의 기술적 사상에 의한 또 다른 실시예들에 따른 기판 수용 장치를 개략적으로 나타낸 도면들이다. 이 실시예들에 따른 기판 수용 장치는 전술한 실시예들에 따른 기판 수용 장치의 변형예일 수 있다. 이하 실시예들간 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 20을 참조하면, 기판 수용 장치는 리세스 영역(590)에 형성된 버팀부(prop, P)를 더 포함할 수 있다. 버팀부(P)는 리세스 영역(590)이 기판 수용 장치의 옆면에 형성되는 경우에 이용될 수 있다. 즉, 버팀부(P)는 기판 수용 장치의 옆면 안쪽으로 연장되는 홈의 적어도 일부를 채우도록 형성될 수 있다.
버팀부(P)는 기판 수용 장치의 리세스와 같은 안쪽 빈 공간의 열적 변형을 막기 위해 제공될 수 있다. 반도체 제조 장치가 (예를 들어 섭씨 300도 이상의) 고온 환경에서 운영되는 경우, 반응기 벽 및/또는 기판 수용 장치의 변형(예를 들어 열적 팽창)이 발생할 수 있고, 이러한 변형은 기판 수용 장치의 단차부(570)에서의 변형 및 그에 따른 반응기 벽과 단차부의 접촉면에서 반응기 내 기체의 누설을 야기할 수 있으며, 결과적으로 공정 결과에서 증착된 막의 두께 균일성에 영향을 미치게 된다.
본 실시예들에 따르면, 기판 수용 장치 옆면의 홈 부분에 버팀부(P)를 추가하여, 고온 공정으로 인한 반응기 벽 및/또는 기판 수용 장치의 변형에도 불구하고 단차부(570)가 변형되는 것이 방지될 수 있다. 즉, 홈을 이용해 기판 수용 장치의 유연성(flexibility)을 달성하면서도 고온 공정시에는 버팀부(P)가 기판 수용 장치의 변형을 억제하도록 하여, 넓은 온도 범위에서 두께 균일성을 달성할 수 있다.
버팀부(P)는 다양한 형태로 제조될 수 있다. 비록 도 20에서는 버팀부(P)가 삽입되는 부분과 삽입되지 않은 부분이 단차를 갖는 "T"자 형태로 형성되었지만, 버팀부(P)의 형태는 그에 제한되지 않음에 유의한다. 예를 들어, 버팀부(P)는 그 전체가 리세스 영역에 삽입되는 "I" 형태로 형성될 수도 있고, 삽입되는 부분의 단면 역시 사각형이 아닌 원형일 수도 있다.
또한, 기판 수용 장치의 수평 단면을 도시한 도 21에 나타난 바와 같이, 버팀부(P)는 리세스 영역(590)의 단부에 부분적으로 배치된 복수의 팁(tip)의 형태로 형성될 수 있다. 팁의 재질, 두께, 폭, 수량, 및 삽입 깊이 중 적어도 하나가 전술한 목적(열적 변형 최소화 및 가스의 내부 누설 개선)을 달성하도록 조절될 수 있다.
나아가, 기판 수용 장치의 수평 단면을 도시한 도 22에 나타난 바와 같이 리세스 영역(590)의 원주를 둘러싸도록 형성된 림(rim)의 형태로 형성될 수도 있다. 상기 팁과 마찬가지로, 림의 재질, 두께, 폭, 수량(즉, 림이 분리되는 정도) 및 삽입 깊이 중 적어도 하나가 전술한 목적을 달성하도록 조절될 수 있다.
도 23은 팁 및/또는 림의 삽입 깊이가 조절된 실시예를 보여준다. 도 23에 나타난 바와 같이 버팀부(P)의 삽입 깊이를 조절함으로써, 리세스 영역(590)에 의해 기판 수용 장치의 유연성을 달성하면서도, 열공정 동안 발생할 수 있는 기판 수용 장치의 변형 및 그로 인한 기체 누설을 개선시킬 수 있다. 보다 구체적으로, 버팀부(P)의 삽입 깊이는 반응기 벽(W)의 하부 스텝의 중간 지점에 미치지 않을 만큼만 삽입될 수 있다. 다른 실시예에서, 버팀부(P)의 삽입 깊이는 반응기 벽(W)의 하부 스텝의 폭의 절반보다 작을 수 있다.
버팀부(P)는 기판 수용 장치(특히, 단차부)의 열팽창계수보다 낮은 열팽창계수를 갖는 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 기판 수용 장치가 24x10-6/℃의 열팽창계수를 갖는 알루미늄으로 형성된 경우, 버팀부는 그보다 낮은 열팽창계수를 갖는 물질(예를 들어, 금속 물질 또는 세라믹 물질)로 형성될 수 있다. 낮은 열팽창계수를 갖는 버팀부는 고온 공정에서 그 변형도가 낮아 반응기 벽 및/또는 기판 수용 장치의 변형에도 불구하고 버팀부에 의해 단차부의 변형이 억제될 수 있다.
또한, 버팀부는 기판 수용 장치의 둘레에 걸쳐 비대칭적으로 형성될 수도 있다. 예를 들어, 도 24에 나타난 바와 같이, 기판 수용 장치의 일 부분(좌측)에서는 1개의 버팀부(P)만이 설치되는 반면에, 다른 부분(우측)에서는 3개의 버팀부(P)가 설치될 수 있다. 이러한 구성은 특히 다중 반응기를 탑재한 챔버의 경우에 유용할 수 있다. 예를 들어 고온 공정이 수행되는 경우 외부 챔버의 바깥쪽에 위치한 반응기 벽의 온도보다 외부 챔버의 중심 쪽에 위치한 반응기 벽의 온도가 더 높을 수 있다. 이 경우 버팀부를 비대칭적으로 배치(즉, 외부 챔버의 바깥쪽에 위치한 리세스에는 많은 버팀부를 배치하고, 외부 챔버의 중심쪽에 위치한 리세스에는 상대적으로 적은 버팀부를 배치)함으로써, 단차부의 변형 억제가 보다 균일하게 이루어질 수 있다.
전술한 "비대칭적으로 형성됨"의 의미는 단지 버팀부의 개수만을 의미하는 것이 아님에 유의한다. 버팀부의 개수와 관련한 도 24는 일 예에 불과하며, 버팀부의 재질, 삽입 깊이, 두께, 폭, 및 삽입 깊이 중 적어도 하나가 비대칭적으로 구성됨으로써 버팀부가 비대칭적으로 형성될 수도 있다.
선택적인 실시예에서, 도 25에 나타난 바와 같이 버팀부(P)는 기판 수용 장치와 동일한 물질로 형성될 수 있다. 즉, 기판 수용 장치의 가공 과정에서 기판 수용 장치의 둘레 전체에 리세스 영역(590)을 형성하지 않고, 일부 부분에 대해서만 리세스 영역(590)을 형성하고 나머지 부분은 기존의 구조를 그대로 남겨놓는 방식으로 버팀부(P)를 형성할 수도 있다.
본 발명을 명확하게 이해시키기 위해 첨부한 도면의 각 부위의 형상은 예시적인 것으로 이해하여야 한다. 도시된 형상 외의 다양한 형상으로 변형될 수 있음에 주의하여야 할 것이다.
이상에서 설명한 본 발명이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

Claims (23)

  1. 기판 탑재부; 및
    상기 기판 탑재부를 둘러싸는 단차부를 포함하고,
    상기 단차부의 옆면 및 하부 중 적어도 하나는 리세스 영역을 포함하는, 기판 수용 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 리세스 영역은 상기 단차부의 상기 옆면에 형성되며, 상기 옆면 안쪽으로 연장되는 홈(groove)을 포함하는, 기판 수용 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 단차부는 상부 스텝 및 상기 상부 스텝과 단차를 갖는 하부 스텝을 포함하며,
    상기 홈의 폭은 상기 하부 스텝의 폭보다 큰 것을 특징으로 하는, 기판 수용 장치.
  4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 하부 스텝의 상면은 상기 홈의 연장 방향과 평행하게 연장되는 것을 특징으로 하는, 기판 수용 장치.
  5. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 하부 스텝의 상면은 상기 홈의 연장 방향과 평행하지 않게 연장되는 것을 특징으로 하는, 기판 수용 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 하부 스텝의 상면은, 상기 상부 스텝과 단차를 갖는 부분으로부터 상기 상부 스텝의 상면의 연장면을 향하는 경사 방향을 따라 연장 형성된 것을 특징으로 하는, 기판 수용 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 리세스 영역은 상기 단차부의 상기 하부에 형성되며, 상기 하부를 따라 연장되는 것을 특징으로 하는, 기판 수용 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 리세스 영역의 폭은 상기 단차부의 폭보다 더 큰 것을 특징으로 하는, 기판 수용 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 리세스 영역의 적어도 일부를 채우는 탄성 물질을 더 포함하는, 기판 수용 장치.
  10. 반응기 벽과의 면 실링을 위한 기판 수용 장치로서,
    기판 수용 영역; 및
    상기 기판 수용 영역의 주위를 둘러싸며, 상기 면 실링을 수행하는 접촉 영역을 포함하고,
    상기 접촉 영역은, 상기 면 실링 동안 인가되는 압력에 대해 탄성을 갖도록 구성되는, 기판 수용 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 접촉 영역의 옆면 및 하부 중 적어도 하나는 리세스된 형상을 갖는 것을 특징으로 하는, 기판 수용 장치.
  12. 반응기 벽;
    상기 반응기 벽과의 면 실링에 의해 반응 구역을 형성하는 기판 수용 장치; 및
    상기 반응 구역으로 기체를 공급하도록 구성된 기체 공급부를 포함하고,
    상기 기판 수용 장치는, 상기 면 실링 동안 인가되는 압력에 대해 탄성을 갖도록 구성되는, 반도체 제조 장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 면 실링 동안, 상기 기판 수용 장치와 상기 반응기 벽 사이에 공간이 형성되는 것을 특징으로 하는, 반도체 제조 장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 기판 수용 장치의 적어도 일부는 상부 스텝 및 상기 상부 스텝과 단차를 갖는 하부 스텝을 포함하고,
    상기 면 실링 동안, 상기 상부 스텝과 상기 반응기 벽 사이에 공간이 형성되는 것을 특징으로 하는, 반도체 제조 장치.
  15. 청구항 12 또는 13에 있어서,
    상기 반응기 벽을 둘러싸는 외부 챔버를 더 포함하고,
    상기 면 실링 동안 인가되는 상기 압력은 상기 외부 챔버에 의해 발생하는 것을 특징으로 하는, 반도체 제조 장치.
  16. 청구항 12 또는 13에 있어서,
    상기 기판 수용 장치는, 상기 기판 수용 장치의 옆면 안쪽으로 연장되는 홈(groove)을 포함하는, 반도체 제조 장치.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 홈은 상기 반응 구역과 중첩되도록 연장되는 것을 특징으로 하는, 반도체 제조 장치.
  18. 청구항 12 또는 13에 있어서,
    상기 기판 수용 장치의 하부는 단차 형상을 갖는 것을 특징으로 하는, 반도체 제조 장치.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 단차 형상은 상기 반응 구역과 중첩되도록 연장되는 것을 특징으로 하는, 반도체 제조 장치.
  20. 제1 반응기 벽;
    제2 반응기 벽;
    상기 제1 반응기 벽 및 상기 제2 반응기 벽 내로 기체를 공급하도록 구성된 기체 공급부;
    상기 제1 반응기 벽 및 상기 제2 반응기 벽을 둘러싸는 외부 챔버;
    상기 제1 반응기 벽과의 면 실링을 위해 상하 이동 가능한 제1 기판 수용 장치; 및
    상기 제2 반응기 벽과의 면 실링을 위해 상하 이동 가능한 제2 기판 수용 장치를 포함하고,
    상기 제1 기판 수용 장치 및 상기 제2 기판 수용 장치 중 적어도 하나는 단차부를 포함하며,
    상기 단차부의 옆면 및 하부 중 적어도 하나는, 상기 면 실링 동안 상기 외부 챔버에 의해 인가되는 압력에 대해 탄성을 갖도록 구성되는 리세스 영역을 포함하는, 반도체 제조 장치.
  21. 청구항 1에 있어서,
    상기 리세스 영역의 적어도 일부를 채우는 버팀부를 더 포함하는, 기판 수용 장치.
  22. 청구항 1에 있어서,
    상기 버팀부의 열팽창 계수는 상기 단차부의 열팽창 계수보다 낮은 것을 특징으로 하는, 기판 수용 장치.
  23. 청구항 1에 있어서,
    상기 버팀부는 상기 기판 수용 장치의 둘레에 걸쳐 비대칭적으로 형성되는, 기판 수용 장치.
KR1020160073841A 2015-08-13 2016-06-14 박막 증착 장치 KR102669194B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW105121757A TWI606548B (zh) 2015-08-13 2016-07-11 基板托架及包括基板托架的半導體製造設備
US15/232,603 US10738381B2 (en) 2015-08-13 2016-08-09 Thin film deposition apparatus
CN201610654003.6A CN106435523B (zh) 2015-08-13 2016-08-10 薄膜沉积设备

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20150114564 2015-08-13
KR1020150114564 2015-08-13

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170020219A true KR20170020219A (ko) 2017-02-22
KR102669194B1 KR102669194B1 (ko) 2024-05-27

Family

ID=58315032

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160073841A KR102669194B1 (ko) 2015-08-13 2016-06-14 박막 증착 장치

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR102669194B1 (ko)
TW (1) TWI606548B (ko)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030114016A1 (en) * 2001-12-18 2003-06-19 Tischler Michael A. Wafer carrier for semiconductor process tool
US20070186853A1 (en) * 2006-02-10 2007-08-16 Veeco Instruments Inc. System and method for varying wafer surface temperature via wafer-carrier temperature offset
KR20140033911A (ko) * 2012-09-11 2014-03-19 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. 증착 장치 및 증착 방법
KR20150055889A (ko) * 2013-11-14 2015-05-22 세메스 주식회사 기판 처리 장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030114016A1 (en) * 2001-12-18 2003-06-19 Tischler Michael A. Wafer carrier for semiconductor process tool
US20070186853A1 (en) * 2006-02-10 2007-08-16 Veeco Instruments Inc. System and method for varying wafer surface temperature via wafer-carrier temperature offset
KR20140033911A (ko) * 2012-09-11 2014-03-19 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. 증착 장치 및 증착 방법
KR20150055889A (ko) * 2013-11-14 2015-05-22 세메스 주식회사 기판 처리 장치

Also Published As

Publication number Publication date
TW201707129A (zh) 2017-02-16
TWI606548B (zh) 2017-11-21
KR102669194B1 (ko) 2024-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10738381B2 (en) Thin film deposition apparatus
CN110364409B (zh) 衬底支撑设备、包含其的衬底处理设备以及衬底处理方法
US10229845B2 (en) Substrate treatment apparatus
KR102097109B1 (ko) 증착 장치
JP6432507B2 (ja) 成膜装置
TWI845682B (zh) 工件基座主體
JP6698001B2 (ja) 処理装置及びカバー部材
CN112185882B (zh) 基板处理装置和基板的交接方法
KR102350494B1 (ko) 성막 장치 및 성막 방법
US8876976B2 (en) Chemical vapor deposition apparatus for equalizing heating temperature
TW201923898A (zh) 半導體加工設備
US11414742B2 (en) Substrate processing apparatus, substrate processing method, and storage medium
CN108630594B (zh) 衬底处理设备
KR101139692B1 (ko) 화학기상증착장치
US20220243322A1 (en) Substrate processing apparatus
KR20170020219A (ko) 박막 증착 장치
CN111066138B (zh) 基板支撑装置及基板处理设备
US20190371572A1 (en) Film-forming method and film-forming apparatus
KR20180017676A (ko) 박막증착장치
KR100786274B1 (ko) 화학 기상 증착장치
KR20060026355A (ko) 반도체 제조설비
KR20190014645A (ko) 박막증착장치
KR20130080320A (ko) 반도체 소자 제조 장치
KR20070069738A (ko) 반도체 소자 제조를 위한 종형 저압 화학기상증착 장비의링보우트
KR20070041801A (ko) 기판 가공 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant