KR20220010073A - 기판 후면 보호 - Google Patents

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KR20220010073A
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피코순 오와이
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Abstract

기판을 수용하기 위한 지지 계면을 갖는 서셉터, 지지 계면을 갖는 지지부, 기판이 지지부의 지지 계면과 접촉하도록 서셉터를 이동시키고, 기판이 서셉터의 지지 계면으로부터 분리되도록 서셉터를 추가로 이동시키는, 이동 배열(moving arrangement), 및 기판과 지지부 사이의 공간으로 보호 유체 흐름을 제공하기 위한 입구를 포함하는 기판 처리 장치, 및 관련 방법이 제공된다.

Description

기판 후면 보호
본 발명은 일반적으로 기판 처리 방법 및 장치, 특히 화학 증착 방법 및 증착 반응기에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 그러나 배타적이지 않게, 본 발명은 원자층 증착(ALD) 반응기에 관한 것이다.
이 섹션은 최신 기술을 대표하는 본원에 설명된 기술의 승인 없이 유용한 배경 정보를 설명한다.
특정 적용처의 경우, 원하지 않는 입자에 의한 기판의 오염을 최소화하는 것이 가장 중요하다. 예를 들어, 사용된 방사선에 투명하거나 반사하는 마스크는 표면의 원하지 않는 입자에 매우 민감할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시양태의 목적은 원하지 않는 입자의 입자 생성을 최소화하거나 적어도 종래 기술에 대한 대안을 제공하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 실시양태의 또 다른 목적은 기판 또는 기판들 상의 후면 성장을 방지하는 것이다.
본 발명의 제1 예시적인 측면에 따르면,
서셉터의 지지 계면에 의해 기판을 수용하는 단계;
기판이 지지부의 지지 계면과 접촉하도록 서셉터를 이동시키는 단계;
서셉터의 지지 계면으로부터 기판을 분리하기 위해 서셉터를 추가로 이동시키는 단계; 및
기판과 지지부 사이의 공간으로 보호 유체 흐름을 일으키는 단계를 포함하는, 기판 처리 장치의 방법이 제공된다.
특정 실시양태에서, 기판 처리 장치는 증착 반응기이다. 특정 실시양태에서, 기판 처리 장치는 진공 증착 반응기이다. 특정 실시양태에서, 기판 처리 장치는 세정 장치이다. 특정 실시양태에서, 기판 처리 장치는 에칭 장치이다. 특정 실시양태에서, 기판 처리 장치는 기판 표면 상에서 순차적인 자체 포화 표면 반응을 수행하도록 구성된 증착 반응기이다. 특정 실시양태에서, 기판 처리 장치는 원자층 증착(ALD) 반응기이다. 특정 실시양태에서, 기판 처리 장치는 분자층 증착(MLD) 반응기이다. 특정 실시양태에서, 기판 처리 장치는 플라즈마 강화 원자층 증착(PEALD) 반응기이다. 특정 실시양태에서, 기판 처리 장치는 예를 들어 UV 광으로 강화된 광 강화 원자층 증착(UV-ALD) 반응기이다. 특정 실시양태에서, 기판 처리 장치는 진공에서 작동한다. 진공의 품질은 장치의 다른 부분에서 다를 수 있다.
특정 실시양태에서, 서셉터의 지지 계면은 엔드 이펙터(end effector)로부터 기판을 수용한다. 특정 실시양태에서, 엔드 이펙터는 로드 록(load lock)을 통해 작동한다. 특정 실시양태에서, 서셉터는 반응 챔버에서 기판을 수용한다. 특정 실시양태에서, 엔드 이펙터는 수평 이동에 의해 서셉터의 지지 계면의 상부로 기판을 가져온다. 특정 실시양태에서, 엔드 이펙터는 측면으로부터 서셉터의 지지 계면의 상부로 기판을 가져온다. 특정 실시양태에서, 서셉터의 지지 계면은 기판과 접촉하고 엔드 이펙터로부터 기판을 분리(리프트)하도록 수직으로 이동된다. 특정 실시양태에서, 엔드 이펙터는 그 후 기판 아래로부터 당겨진다.
특정 실시양태에서, 기판은 작동 로봇(actuating robot)의 수직 운동에 의해 서셉터와 접촉하도록 하강된다.
특정 실시양태에서, 서셉터의 지지 계면은 기판을 운반한다. 특정 실시양태에서, 서셉터의 지지 계면은 기판이 지지부의 지지 계면과 접촉할 때까지 하강된다. 특정 실시양태에서, 지지부는 베이스부(base part) 또는 바닥부(bottom part)이다. 특정 실시양태에서, 지지부는 척(chuck)이다.
특정 실시양태에서, 서셉터의 지지 계면은 추가로 하강되어 서셉터의 지지 계면으로부터 기판을 분리하고 지지부의 지지 계면 상에 기판을 남겨둔다.
특정 실시양태에서, 서셉터의 지지 계면의 하강은 전체로서 서셉터를 하강시키는 것에 의해 영향을 받는다. 특정 실시양태에서, 지지부는 하강된 서셉터 또는 하강된 서셉터의 일부를 수용하기 위한 포켓을 포함한다. 특정 실시양태에서, 지지부는 기판의 대향 측면(opposite sides), 즉, 좌측 및 우측 측면에 포켓을 포함한다.
특정 실시양태에서, 지지부의 일반적인 형상(수평 단면 형상)은 기판의 형상(예를 들어, 직사각형, 원형, 원통형)에 맞게 조정된다.
특정 실시양태에서, 서셉터는 반응 챔버 덮개(lid)에 부착된다. 특정 실시양태에서, 서셉터(및 이의 지지 계면)의 이동은 그것에 부착된 반응 챔버 덮개를 이동시켜 수행된다.
특정 실시양태에서, 개구를 갖는 수직으로 이동 가능한 프레임부가 제공된다. 특정 실시양태에서, 프레임부에는 기판용으로 예정된 영역보다 치수가 더 작은 개구가 제공된다. 다시 말해서, 프레임부는 기판에 대해 안쪽으로 연장되는 프레임부이다. 특정 실시양태에서, 프레임부는 기판 표면 또는 양쪽 표면(상부 및 바닥 표면)의 레벨 아래로 연장되는 에지를 갖는다.
특정 실시양태에서, 프레임부와 기판 사이에 간극(제1 간극)이 제공된다. 특정 실시양태에서, 프레임부는 그 사이에 제1 간극을 남기고 기판 상으로 하강된다. 특정 실시양태에서, 간극은 수평 구성요소가 있는 유체만 통과하는 것을 허용하도록 타이트(tight)하다. 특정 실시양태에서, 프레임부는 원형 또는 원형 단면을 갖는 에지를 포함한다. 특정 실시양태에서, 이것은 기판 또는 기판의 에지(또는 날카로운 에지)에 대해 적어도 부분적으로 둥글거나 둥근 에지를 제공하기 위한 것이다.
특정 실시양태에서, 프레임부는 서셉터에 부착되거나 프레임부는 서셉터의 일부를 형성한다. 특정 실시양태에서, 프레임부는 반응 챔버 덮개에 부착되거나 프레임부와 서셉터의 조합은 반응 챔버 덮개에 부착된다. 특정 실시양태에서, 수직 이동, 예를 들어 프레임부의 하강은 반응 챔버 덮개를 하강시킴으로써 수행된다. 특정 실시양태에서, 서셉터, 프레임부 및 반응 챔버 덮개는 전체적으로 수직으로 이동 가능한 전체를 형성한다.
특정 실시양태에서, 프레임부(또는 프레임부의 바닥 표면)과 지지부 사이에 간극(제2 간극)이 제공된다.
특정 실시양태에서, 기판은 상부면 및 바닥면을 갖는 직사각형 기판이다. 특정 실시양태에서, 기판은 상부면 및 바닥면을 연결하는 측면(들) 또는 측면 부분을 추가로 포함한다. 특정 실시양태에서, 측면은 전면, 후면, 우측면 및 좌측면을 포함한다. 특정 실시양태에서, 측면의 크기는 상부면 및 바닥면의 크기의 일부일 뿐이다. 측면(앞, 뒤, 오른쪽, 왼쪽)은 서셉터가 대기 중인 반응 챔버에 엔드 이펙터 또는 다른 로더(loader)가 기판을 로드하는 로드 방향에 따라 결정된다.
특정 실시양태에서, 기판은 원통형이다. 특정 실시양태에서, 기판 또는 원통형 기판은 그 주위에 연속적인 에지를 갖는다.
특정 실시양태에서, 기판은 기판 에지에서만 또는 날카로운 에지에서만 닿는다. 특정 실시양태에서, 서셉터의 지지 계면 및 지지부의 지지 계면은 엔드 이펙터와 상이한 에지에서 기판과 접촉한다. 예를 들어, 특정 실시양태에서, 엔드 이펙터는 바닥면과 후면 사이의 에지 및 바닥면과 전면 사이의 에지에서 기판과 접촉하는 반면, 서셉터의 지지 계면 및 지지부의 지지 계면은 바닥면과 좌측면 사이의 에지 및 바닥면과 우측면 사이의 에지에서 기판에 닿는다. 본원에서 에지는 바닥면 및 측면과 같은, 기판의 두 면 사이의 선분 또는 경계선을 의미한다.
특정 실시양태에서 서셉터의 지지 계면은 기판의 균형을 맞추기 위해 상이한 방향에서 기판에 닿도록 상이한 측면, 예를 들어 반대쪽 측면에서 적어도 3개의 핀을 포함하는 핀 계면이다. 특정 실시양태에서, 핀 계면은 한쪽 측면에 2개의 핀과 반대쪽 측면에 1개의 핀을 포함한다. 특정 다른 실시양태에서, 핀 계면은 양쪽 측면에 2개의 핀(전체적으로 4개의 핀)을 포함한다. 유사하게, 지지부의 지지 계면은 기판의 균형을 맞추기 위해 상이한 방향에서 기판에 닿도록 상이한 측면, 예를 들어 반대쪽 측면에서 적어도 3개의 핀을 포함하는 핀 계면이다. 특정 실시양태에서, 서셉터의 핀 계면이 한쪽 측면에 2개의 핀과 반대쪽 측면에 1개의 핀을 갖는 경우, 지지부의 핀 계면은 서셉터 핀 계면이 2개의 핀을 갖는 측면에 1개의 핀만 갖고, 서셉터 핀 계면이 1개의 핀만을 갖는 측면에서 2개의 핀을 갖는다. 특정 실시양태에서, 핀 계면(들)은 단지 측면당 핀만을 갖는다. 직사각형 기판의 경우, 기판의 3개 또는 4개 측면에 1개의 핀이 있을 수 있다.
특정 실시양태에서 엔드 이펙터는 또한 지지 계면을 가지며, 특정 실시양태에서 에지에서 기판에 닿기 위한 핀(3개 또는 4개 또는 그 이상의 핀)을 갖는 핀 계면을 갖는다.
특정 실시양태에서, 기판은 에지에서만 닿는다(또는 유지 또는 지지된다). 특정 실시양태에서 핀의 형상은 기판이 비스듬한 각도로 닿을 수 있도록 하는 것이다. 특정 실시양태에서, 핀의 엔드 프로파일(end profile)은 예를 들어 닿는 접촉 영역을 최소화하는 반구(semi sphere) 형태의 원추형(conical) 또는 구형(spherical)이다. 따라서, 특정 실시양태에서, 기판은 주 표면, 즉 상부면 및 바닥면에 전혀 닿지 않고 지지된다.
특정 실시양태에서, 하나 이상의 지지 계면은 구멍(holes)이 있는 홈 부분(grooved parts) 세트에 의해 구현된다.
특정 실시양태에서, 기판은 둥근(rounded) 기판, 예를 들어 원형(circular) 기판이다. 또한 이러한 실시양태에서, 기판은 기판 에지에서만 닿을 수 있다. 그리고, 상이한 부분에 의한 기판의 닿음은 상술한 바와 같이 상이한 측면 에지에서 발생할 수 있다.
특정 실시양태에서, 서셉터의 핀 및 지지부의 핀은 기판의 상이한 측면에서(또는 둥근 기판의 경우 동일한 아치를 따라) 정렬되어, 서셉터의 핀이 지지부의 핀 위로 기판을 남겨두는 지점에서 수평 변위를 최소화한다.
특정 실시양태에서, 기판과 지지부 사이의 공간으로 보호 유체 흐름은 지지부의 가스(또는 유체) 입구에 의해 제공된다. 특정 실시양태에서, 가스 입구는 기판 아래의 지지부의 오목한 영역에 위치된다. 특정 실시양태에서, 기판 아래의 오목한 영역은 기판의 에지(들)에 가깝게 연장된다. 특정 실시양태에서, 기판 아래의 오목한 영역은 융기부에 의해 에지(들)로부터 분리된다. 특정 실시양태에서, 융기부(ridge)(그의 상부 표면)와 기판의 바닥면 사이에 작은 간극(제3 간극)이 있다. 특정 실시양태에서, 오목한 영역은 기판의 바닥면으로부터 각 위치에서 동일한 수직 거리를 갖는다. 특정 실시양태에서, 오목한 영역은 단차 에지를 갖지 않지만, 기판의 에지를 향해 균일하게 감소하는 수직 거리를 갖는다.
특정 실시양태에서, 보호 유체는 입구로부터 오목한 영역으로, 그리고 그로부터 기판의 바닥면을 따라 제3 간극을 통해 기판의 측면으로 흐른다(보호 유체는 포켓이 포함된 측면의 서셉터 포켓으로도 흐른다). 특정 실시양태에서 기판의 측면(또는 측면 부분)으로부터의 보호 유체 흐름은 2개의 경로로 나누어진다. 제1 경로는 제1 간극을 통해 기판의 상부면으로 연장된다. 제1 간극을 통한 흐름은 상부면에 존재하는 반응성 화학물질이 제1 간극으로 들어가는 것을 방지하는 반대 압력(counter pressure)을 유발한다. 제2 경로는 제2 간극을 통해 포켓(들)을 세정하는 배기가스로 연장된다. 그러나, 특정 실시양태에서는 제1 경로만 존재한다. 특정 실시양태에서, 보호 유체 흐름은 질량 흐름 제어기 또는 밸브 또는 이들의 조합과 같은 수단으로 제어되어, 흐름을 동일하게 유지하거나, 공정 주기에 따라 흐름을 조정하거나, 또는 공정 주기의 상이한 단계에서 흐름을 변경한다. 특정 실시양태에서, 보호 유체 흐름의 제어는 기판, 프레임, 또는 기판 홀더(또는 서셉터)와 같은 설명된 부분들 사이의 임의의 지점 또는 간극에서 흐름 방향을 변경할 수 있다.
특정 실시양태에서, 광학 센서와 같은 열 센서는 바닥으로부터 기판을 향하도록 정렬되지만, 반응 챔버의 외부에 위치된다.
특정 실시양태에서, 반응 챔버는 로딩 개구를 생성하도록 하강된다. 특정 실시양태에서, 지지부는 챔버와 함께 하강/상승된다.
특정 실시양태에서, 반응 챔버 벽의 도어 또는 해치(hatch)가 개방되어 로딩 개구를 생성한다.
본 발명의 제2 예시적인 측면에 따르면,
기판을 수용하기 위한 지지 계면을 갖는 서셉터;
지지 계면을 갖는 지지부;
기판이 지지부의 지지 계면과 접촉하도록 서셉터를 이동시키고, 기판이 서셉터의 지지 계면으로부터 분리되도록 서셉터를 추가로 이동시키는, 이동 배열(moving arrangement); 및
기판과 지지부 사이의 공간으로 보호 유체 흐름을 제공하기 위한 입구를 포함하는, 기판 처리 장치가 제공된다.
상기 이동 배열은 작동기(actuator) 또는 작동 수단(actuating means)을 포함할 수 있다.
특정 실시양태에서, 지지 계면은 기판 에지에서만 기판과 접촉하도록 구성된다.
특정 실시양태에서, 지지 계면은 핀 계면이고, 각각의 핀 계면의 핀의 수는 3개 또는 4개이다.
특정 실시양태에서, 상기 장치는 서셉터의 하강 운동에 의해 기판이 지지부의 지지 계면과 접촉하도록 구성된다.
특정 실시양태에서, 상기 장치는 하강된 서셉터 또는 하강된 서셉터의 일부를 수용하기 위한 지지부의 측면 포켓을 포함한다.
특정 실시양태에서, 상기 장치는 반응 챔버 덮개(lid)를 이동시켜 서셉터의 이동을 수행하도록 서셉터에 부착된 반응 챔버 덮개를 포함한다.
특정 실시양태에서, 상기 장치는 선택적으로 그 사이에 간극을 남기고, 기판 위로 하강될 프레임부를 포함한다.
특정 실시양태에서, 상기 장치는 보호 유체가 입구로부터 기판 아래의 오목한 영역으로 그리고 그로부터 지지부의 측면 포켓으로 흐르도록 하는 입구 및 지지부의 오목한 영역을 포함한다.
특정 실시양태에서, 오목한 영역으로부터 측면 포켓으로의 경로는 지지부에 의해 포함된 융기부(ridge) 위로 이동한다.
특정 실시양태에서, 상기 장치는 프레임부와 기판 사이에 간극을 제공하여 보호 유체를 상기 간극을 통해 기판의 상부 표면 상으로 흐르게 하도록 추가로 구성된다.
특정 실시양태에서, 상기 장치는 상부 반대(counter) 표면을 포함하며, 상기 장치는 로딩 개구를 형성하기 위해 상부 반대 표면으로부터 하강 이동에 의해 반응 챔버를 분리하도록 구성된다.
특정 실시양태에서, 상기 장치는 반응 챔버 주위에 진공 챔버를 포함한다.
특정 실시양태에서, 상기 장치는 지지부에 흐름 분산 삽입물을 포함한다. 특정 실시양태에서, 흐름 분산부(flow dispersion part)는 제거 가능하다. 특정 실시양태에서, 흐름 분산부는 흐름 분산 판이다. 특정 실시양태에서, 흐름 분산부는 지지부(또는 베이스부)의 오목한 영역에 끼워진다. 특정 실시양태에서, 흐름 분산부는 보호 유체 흐름을 옆으로(또는 수평으로) 분산시키도록 구성된다.
특정 실시양태에서, 상기 장치는 반응 챔버 또는 반응 챔버 덮개의 상부에 있는 반응성 가스 공급부(예를 들어, 플라즈마 공급부) 주위에 열 반사기를 포함한다. 특정 실시양태에서, 열 반사기는 열 반사기 판 또는 판들의 형태이다. 특정 실시양태에서, 열 반사기는 반응성 가스 공급부 주위에서 수직으로 연장된다. 특정 실시양태에서, 상기 열 반사기는 반응 챔버의 상부에 수평으로 배향된 열 반사기 판 또는 판들에 추가된다.
특정 실시양태에서, 상기 장치는 순차적인 자체 포화 표면 반응에 의해 기판의 상부 표면 상에 재료를 증착하도록 구성된다.
특정 실시양태에서, 상기 장치는 광자 강화 원자층 증착 반응기 또는 플라즈마 강화 원자층 증착 반응기이다.
본 발명의 제3 측면에 따르면,
기판 지지 리프터(lifter)에 의해 기판을 수용하는 단계;
상기 리프터와 지지부 사이의 수직 거리를 감소시키는 이동(movement)을 작동시키는 단계;
지지부 내에 리프터의 적어도 일부를 수용하는 단계; 및
기판과 지지부 사이의 공간으로 보호 유체 흐름을 일으키는 단계를 포함하는, 기판 처리 장치의 방법이 제공된다.
특정 실시양태에서, 상기 수용은 다른 부분이 수용하는 부분이 상기 다른 부분 내에 있다는 것을 의미한다. 특정 실시양태에서, 지지부에 의해 수용되는 부분은 기판을 지지하는 적어도 지지 요소(핀, 또는 다른 지지 요소)를 포함한다. 특정 실시양태에서, 지지부는 공급되는 보호 유체를 위한 채널을 포함한다.
특정 실시양태에서, 반응 챔버는 경우에 따라 반응 챔버 덮개 또는 다른 상부 부착 부분에 대해 또는 이를 향하여 리프팅된다. 특정 실시양태에서, 반응 챔버 및 그의 덮개는 모두 수직으로 이동할 수 있다.
특정 실시양태에서, 기판 지지 리프터는 기판을 지지할 수 있고, 기판을 상승 및/또는 하강시킬 수 있는 부분이다.
특정 실시양태에서, 기판 지지 리프터는 서셉터의 일부를 형성하거나, 또는 서셉터는 기판 지지 리프터의 일부를 형성한다.
제1 측면의 실시양태의 임의의 실시양태 또는 특징은, 별도로 또는 제1 측면의 다른 특징 또는 실시양태와 조합하여, 제3 측면 또는 그의 실시양태와 조합될 수 있다.
본 발명의 제4 측면에 따르면,
기판을 수용하기 위한 기판 지지 리프터(lifter);
지지부;
리프터와 지지부 사이의 수직 거리를 감소시키도록 이동부(movement)를 작동시키는 이동 배열(moving arrangement)로서, 지지부는 리프터의 적어도 일부를 수용하도록 구성되는 이동 배열; 및
기판과 지지부 사이의 공간으로 보호 유체 흐름을 제공하기 위한 입구를 포함하는 기판 처리 장치가 제공된다.
이동 배열은 작동기 또는 작동 수단을 포함할 수 있다.
제2 측면의 실시양태의 임의의 실시양태 또는 특징은, 별도로 또는 제2 측면의 다른 특징 또는 실시양태와 조합하여, 제4 측면 또는 그의 실시양태와 조합될 수 있다.
구속력이 없는 예시적인 상이한 측면 및 실시양태가 상기에서 예시되었다. 상기 실시양태는 단지 본 발명의 구현에서 이용될 수 있는 선택된 측면 또는 단계를 설명하기 위해 사용된다. 일부 실시양태는 특정 예시적인 측면과 관련해서만 제시될 수 있다. 대응하는 실시양태는 다른 예시적인 측면에도 적용된다는 것을 이해해야 한다. 실시양태의 임의의 적절한 조합이 형성될 수 있다.
본 발명은 이제 첨부 도면을 참조하여 단지 예로서 설명될 것이며, 여기서:
도 1a 및 도 1b는 특정 실시양태에서 로딩 단계 동안 엔드 이펙터에 의해 기판을 지지하는 것을 도시하며;
도 2a 및 2b는 특정 실시양태에서 서셉터에 의해 기판을 수용하는 것을 도시하며;
도 3은 특정 실시양태에서 서셉터 및 지지부의 사시도를 도시하며;
도 4는 특정 실시양태에서 기판의 위치를 나타내는 평면도를 도시하며;
도 5a 및 5b는 특정 실시양태에서 서셉터에 의해 기판을 지지하는 것을 도시하며;
도 6a 및 6b는 도 5a 및 5b에 나타낸 로딩 스테이지의 다른 측면도를 도시하며;
도 7a 및 도 7b는 특정 실시양태에서 기판이 지지부와 접촉하는 것을 도시하며;
도 8a 및 8b는 특정 실시양태에서 서셉터로부터 기판을 분리하는 것을 도시하며;
도 9는 특정 실시양태에서 기판 처리 단계에서 서셉터 및 지지부의 단면도를 도시하며;
도 10은 특정 실시양태에서 기판 처리 단계에서 유체의 흐름 방향을 도시하며;
도 11은 특정 실시양태에 따른 방법의 흐름도를 도시하며;
도 12a 및 12b는 특정 추가 실시양태에서 로딩 단계 동안 엔드 이펙터에 의해 기판을 지지하는 것을 도시하며;
도 13a 및 13b는 특정 추가 실시양태에서 핀 리프터에 의해 기판을 수용하는 것을 도시하며;
도 14a 및 14b는 특정 추가 실시양태에서 기판을 처리 위치로 들어올리는 것을 도시하며;
도 15a 및 15b는 특정 추가 실시양태에서 엔드 이펙터를 후퇴시키는 것(retracting)을 도시하며;
도 16a 및 16b는 특정 추가 실시양태에서 반응 챔버를 상승시키는 것을 도시하며;
도 17a 및 17b는 또 다른 실시양태에서 서셉터 핀에 의해 기판을 지지하는 것을 도시하며;
도 18a 및 18b는 또 다른 실시양태에서 기판이 지지부와 접촉하는 것을 도시하며;
도 19, 20, 및 21은 특정 실시양태에서 가스 경로를 도시하며;
도 22는 특정 실시양태에서 지지 핀의 특정 세부사항을 도시하며;
도 23은 특정 실시양태의 추가 지지 요소를 도시하며,
도 24는 특정 실시양태에서 가스 분산부를 도시하며;
도 25는 특정 실시양태에 따른 플라즈마 강화 원자층 증착 장치를 도시하며; 그리고
도 26은 기판 로딩 단계에서 도 25의 장치를 도시한다.
이하의 설명에서는 원자층 증착(ALD; Atomic Layer Deposition) 기술을 예로서 사용된다. 그러나, 본 발명은 ALD 기술에 제한되지 않고, 예를 들어 화학 기상 증착(CVD; Chemical Vapor Deposition) 및 원자층 에칭(ALE; Atomic Layer Etching) 반응기와 같은 다양한 기판 처리 장치에서 이용될 수 있다.
ALD 성장 메커니즘의 기초는 당업자에게 알려져 있다. ALD는 적어도 하나의 기판에 적어도 2개의 반응성 전구체 종의 순차적인 도입을 기반으로 하는 특수한 화학 증착 방법이다. 그러나, 이러한 반응성 전구체 중 하나는 예를 들어 광자 강화 ALD 또는 플라즈마 보조 ALD, 예를 들어 PEALD를 사용할 때 에너지에 의해 대체되어 단일 전구체 ALD 공정을 유도할 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, 금속과 같은 순수한 원소의 증착에는 하나의 전구체만 필요하다. 산화물과 같은 2원 화합물은 전구체 화학물질이, 증착될 이원 물질의 두 원소를 모두 포함할 때, 하나의 전구체 화학물질로 생성될 수 있다. ALD에 의해 성장된 박막은 조밀하고, 핀홀이 없으며, 균일한 두께를 갖는다.
적어도 하나의 기판은 통상적으로 순차적인 자체 포화 표면 반응에 의해 기판 표면 상에 물질을 증착하기 위해 반응 용기에서 일시적으로 분리된 전구체 펄스에 노출된다. 본 출원의 맥락에서, ALD라는 용어는 모든 적용 가능한 ALD 기반 기술 및 임의의 동등하거나 밀접하게 관련된 기술, 예를 들어 이하의 ALD 하위 유형: 분자층 증착(MLD; Molecular Layer Deposition), 플라즈마 보조(plasma-assisted) ALD, 예를 들어 플라즈마 강화 원자층 증착(PEALD; Plasma Enhanced Atomic Layer Deposition) 및 광자 강화 원자층 증착(photon-enhanced Atomic Layer Deposition)(플래시 강화 ALD라고도 알려짐)을 포함한다. 공정은 또한 에칭 공정일 수 있으며, 일 예는 ALE 공정이다.
기본적인 ALD 증착 사이클은 펄스 A, 퍼지 A, 펄스 B 및 퍼지 B의 4가지 순차적 단계로 구성된다. 펄스 A는 제1 전구체 증기 및 다른 전구체 증기의 펄스 B로 구성된다. 불활성 가스 및 진공 펌프는 통상적으로 퍼지 A 및 퍼지 B 동안 반응 공간으로부터 기체 반응 부산물 및 잔류 반응물 분자를 퍼지하는데 사용된다. 증착 시퀀스는 적어도 하나의 증착 사이클을 포함한다. 증착 시퀀스가 원하는 두께의 박막 또는 코팅을 생성할 때까지 증착 사이클이 반복된다. 증착 사이클은 더 단순하거나 더 복잡할 수도 있다. 예를 들어, 사이클은 퍼지 단계에 의해 분리된 3개 이상의 반응물 증기 펄스를 포함할 수 있거나, 또는 특정 퍼지 단계가 생략될 수 있다. 반면, 광자 강화 ALD는 다양한 옵션, 예를 들어, 다양한 퍼지 옵션을 갖는 단지 하나의 활성 전구체를 갖는다. 이러한 모든 증착 사이클은 논리 유닛(logic unit) 또는 마이크로프로세서에 의해 제어되는 시간지정된(timed) 증착 시퀀스를 형성한다.
반응 공간은 반응 챔버 내의 규정된 체적이다. 반응 공간에서 원하는 화학 반응이 일어난다.
도 1 내지 도 10은 기판이 로딩 시퀀스 동안 기판 처리 장치의 반응 챔버 내로 로딩되고 그리고/또는 그 안에서 처리되는 실시양태를 도시한다. 가독성(readability)을 위해, 모든 도면에서 모든 참조 번호가 표시되지는 않는다.
도 1a 및 도 1b는 특정 실시양태에서 로딩 단계 동안 엔드 이펙터(106)에 의해 기판(100)을 지지하는 것을 도시한다.
기판(100)은 상부면 및 바닥면을 갖는 직사각형 기판일 수 있다(대안적으로, 기판은 원형 또는 원통형 기판과 같은 다른 형상일 수 있음). 상부면과 바닥면은 측 또는 측면에 의해 연결된다. 측면은 전면, 후면, 우측면 및 좌측면을 포함한다. 면은 엔드 이펙터(106)가 반응 챔버(130) 내로 기판(100)을 로딩하는 로딩 방향에 따라 결정될 수 있다. 상부면 또는 바닥면이 측면과 만나는 선 또는 경계는 에지로 정의된다. 특정 실시양태에서, 기판은 마스크이다. 특정 실시양태에서, 기판의 두께는 4 mm 이상이다. 특정 실시양태에서, 기판은 석영으로 만들어진다.
엔드 이펙터(106)는 로드 록(load lock)(105)을 통해 반응 챔버(130) 내로 수평 이동에 의해 기판(100)을 이동시킨다. 도 1a는 (상승된) 반응 챔버 덮개(160)와 반응 챔버 측벽 사이에 로딩 개구를 형성하는 개방 위치에 있는 반응 챔버 덮개(160)를 도시한다. 도 1의 수평 화살표는 엔드 이펙터(106)의 수평 이동을 나타낸다.
엔드 이펙터(106)는 기판을 지지(운반)하기 위한 지지 핀(111-113)을 포함한다. 3개의 핀은 기판(100)을 지지하는데 필요하다. 핀은 에지에서만 기판(100)을 지지한다. 제시된 예에서, 기판의 바닥면과 전면을 연결하는 에지에서 기판(100)을 지지하는 2개의 핀(111, 112) 및 기판의 바닥면과 후면을 연결하는 에지에서 기판(100)을 지지하는 1개의 핀(113)이 있다. 이것은 도 1b에 도시된 평면도에 나타나 있다.
기판 처리 장치는 핀 계면을 갖는 서셉터(120)를 포함한다. 서셉터(120)는 수직으로 이동 가능하다. 특정 실시양태에서, 서셉터(120)는 반응 챔버 덮개(160)에 부착된다. 장치는 서셉터(120)와 덮개(160)를 연결하는 수직 막대와 같은 연결 요소(161)를 포함할 수 있다. 따라서, 특정 실시양태에서, 서셉터(120)(및 그것의 핀 계면)의 이동은 그에 부착된 반응 챔버 덮개(160)를 이동함으로써 영향을 받는다.
도 1a에 도시된 예에서, 기판 처리 장치는 수직으로 이동 가능한 프레임(또는 프레임부 또는 격납 판)(180)을 추가로 포함한다. 프레임부(180)는 서셉터(120)에 부착되거나, 또는 프레임부(180)는 서셉터의 일부를 형성한다. 프레임부(180)는 하부 기판(100)의 경계 영역을 프레임화하도록 기판(100)의 상부에 직접 위치된다.
특정 실시양태에서, 프레임부(180)는 반응 챔버 덮개(160)에 부착되거나, 또는 프레임부(180)와 서셉터(120)의 조합은 반응 챔버 덮개(160)에 부착된다. 프레임부(180) 및 서셉터(120)는 연결 요소(161)에 고정적으로 부착될 수 있다. 특정 실시양태에서, 수직 이동, 예를 들어 프레임부(180)의 하강은 반응 챔버 덮개(160)를 하강시키는 것에 의해 영향을 받는다. 특정 실시양태에서, 서셉터(120), 프레임부(180) 및 반응 챔버 덮개(160)는 전체적으로 수직으로 이동 가능한 전체를 형성한다. 특정 다른 실시양태에서, 프레임부(180)는 별도의 작동기에 의해 다른 부분과 독립적으로 이동된다.
기판 처리 장치는 지지부(또는 베이스부)(170)를 추가로 포함한다. 특정 실시양태에서, 지지부(170)는 척(chuck)이다. 특정 실시양태에서, 지지부(170)는 서셉터(120) 또는 서셉터(120)의 적어도 일부를 포함하고 수용하도록 구성된다.
장치는 보호 유체를 지지부로 흐르게 하기 위한 보호 유체 공급 라인(701)을 포함한다. 본 실시양태 및 다른 실시양태에서 보호 유체는 N2일 수 있다. 다른 실시양태에서, N2 대신에 다른 가스, 예를 들어 Ne, Ar, Kr 또는 Xe, 또는 사용된 증착 반응에 적합한 임의의 다른 가스 분자가 사용된다. 공급 라인(701)은 반응 챔버(130)의 바닥에 위치한 배기 라인(150)을 통해 및/또는 내부로 라우팅될 수 있다. 공급 라인(701)은 유입 가스를 가열하기 위해 채택될 수 있거나, 또는 가열된 가스가 그 안으로 안내될 수 있다. 보호 유체는 유체가 기판(100)과 접촉하기 전에 외부 수단(미도시)에 의해 가열되거나 냉각될 수 있다.
반응 챔버(130)는 추가 챔버, 즉 진공 챔버(140)에 의해 둘러싸일 수 있다. 그러나, 반응 챔버(130)는 진공 조건에서 작동 가능하기 때문에 반응 챔버(130)도 진공 챔버인 것에 유의해야 한다.
도 1a는 반응 챔버(130)의 중앙에 위치한 기판(100)을 지지하는 수평 로더(엔드 이펙터)(106)를 도시한다. 이제, 도 2a에 의해 도시된 바와 같이, 핀 계면을 갖는 서셉터(120)가 리프팅되어, 서셉터 핀 계면의 핀이 기판(100)의 에지와 접촉하고, 기판(100)을 상방으로 추가 리프팅하여, 엔드 이펙터(106)의 핀으로부터 기판(100)을 분리한다. 엔드 이펙터(106)는 도 2a에서 수평 화살표로 도시된 바와 같이, 로드 록(105)을 통해 반응 챔버(130)로부터 후퇴된다.
3개의 핀은 기판(100)을 지지하는데 필요하다. 핀은 에지에서만 기판(100)을 지지한다. 제시된 예에서, 기판의 바닥면과 좌측면을 연결하는 에지에서 기판(100)을 지지하는 2개의 핀(121, 122) 및 기판의 바닥면과 우측면을 연결하는 에지에서 기판(100)을 지지하는 1개의 핀(123)이 있다. 이것은 도 2b에 도시된 평면도에 나타나 있다.
도 3은 특정 실시양태에 따른 서셉터(120) 및 지지부(170)의 사시도를 도시한다. 도면은 4개의 연결 요소(161)에 고정된 프레임(180)을 나타낸다. 연결 요소(161)는 바닥 부분에서 서셉터(120)의 핀 계면을 제공하는 수평 돌출 부재(174)에 고정된다. 핀(122 및 123)은 도 3에서 볼 수 있다.
지지부(170)는 기판(도 3에 도시되지 않음)의 바닥면 아래에 남아있는 오목한 영역(171)을 포함한다. 오목한 영역(171)은 기판 바닥면 및 오목한 영역(171)에 의해 구획된(delimited) 체적으로 보호 가스를 흐르게 하는 유체 입구(172)를 포함한다. 보호 가스는 장치의 다른 입구에서 캐리어 가스 및/또는 퍼지 가스로 사용되는 것과 동일한 불활성 가스일 수 있다. 또는, 보호 가스는 다른 가스, 예를 들어 Ar, Kr 또는 Xe일 수 있다. 지지부(170)는 기판 처리 위치로 하강할 때 서셉터(120)를 수용하기 위한 포켓(175) 및 처리하는 동안 기판을 지지하기 위한 핀 계면(이의 지지 핀(131 및 132)은 도 3의 지지부(170)의 반대측에서 볼 수 있음)을 추가로 포함한다. 이러한 기능은 이 설명의 뒷부분에서 더 자세히 설명될 것이다.
도 4는 특정 실시양태에서 기판(100)의 위치를 나타내는 평면도를 도시한다. 도시된 시나리오에서, 기판은 서셉터의 지지 핀(121-123)에 의해 에지에 의해 지지된다. 중앙에 위치한 직사각형 개구를 갖는 프레임(180)은 하부 기판(100)의 경계 영역을 프레임화하도록 기판(100)에 대해 내측으로 돌출되어 있다. 일부 실시양태에서, 프레임 개구는 기판 표면과 적어도 0.01 mm 중첩되고, 일부 실시양태에서는 0.1 mm, 돔(dome) 실시양태에서는 1 mm 중첩된다. 다른 실시양태에서, 프레임 개구는 기판과 정확히 동일한 형상 및 크기이다. 다른 실시양태에서, 프레임은 기판보다 적어도 0.01 mm, 또는 일부 실시양태에서는 0.1 mm, 일부 실시양태에서는 1 mm만큼 큰 개구이다. 일부 실시양태에서, 기판 아래의 서셉터 또는 기판 홀더의 영역의 중첩 또는 노출은 예를 들어 가스 흐름이 상이한 에지 상에서 변화한다.
이제, 도 5a 및 5b로 넘어가면, 도 2a 및 도 2b는 기판(100)이 서셉터(120)의 핀(121-123)에 의해 유지되는 단계에서 로딩 시퀀스를 남겼었다. 엔드 이펙터(106)가 수축된 후, 관련된 부분의 위치는 도 5a 및 5b에 나타낸 바와 같다.
도 6a 및 도 6b는 시계 방향으로 90도 회전된 방향에서 로딩 시퀀스의 동일한 상(phase)을 도시한다. 기판(100)의 하강이 시작될 때, 기판(100)은 핀(121-123)에 의해 지지된다. 기판(100)은 지지부(170)를 향한 반응 챔버 덮개(160) 및 서셉터(120)의 조합된 이동에 의해 하강된다. 지지부(170)는 기판(100)의 에지와 정렬된 핀을 갖는 대응하는 핀 계면을 포함한다. 기판(100)을 지지하기 위해서는 3개의 핀이 필요하므로, 지지부(170)의 핀 계면은 2개의 서셉터 핀에 의해 지지되는 에지와 정렬된 1개의 핀(131) 및 1개의 서셉터 핀에 의해 지지되는 에지와 정렬된 2개의 핀(132, 133)을 포함한다.
도 7a 및 도 7b는 기판(100)이 지지부(170)와 접촉하는 것을 도시한다. 이 상(phase)에서, 기판(100)은 핀(131-133)에 의해 닿을 정도로 하강된다. 이제, 반응 챔버 덮개(160)와 함께 서셉터(120)가 추가로 하강되어, 핀(121-123)으로부터 기판(100)을 분리한다. 따라서, 기판은 핀(131-133)의 처리 위치에 놓인다. 기판(100)은 그 에지에 의해서만 지지된다.
도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이, 서셉터(120) 및 덮개(160)의 하강 이동은 덮개(160)가 반응 챔버 벽의 반대(counter) 표면에 닿아서 반응 챔버(130)를 밀봉할 때까지 계속된다. 지지부는 서셉터 핀 계면의 핀을 포함하는 하강된 서셉터(120)를 수용하기 위한 포켓(175)을 포함한다.
덮개(160) 및 그것에 부착된 다른 부분의 이동은 덮개(160)에 결합된 엘리베이터(190)에 의해 영향을 받는다. 엘리베이터(190)는 도 8a에 도시된 바와 같이 상부로부터 덮개(160)에 결합될 수 있다. 엘리베이터는 제어 시스템(800)에 의해 제어된다. 제어 시스템(800)은 또한 기판 처리 장치의 다른 동작(operation)을 제어한다.
장치는 기판 처리, 예를 들어 ALD 처리를 위해 화학물질이 반응 챔버 내로 흐를 수 있는 복수의 공급 라인을 포함할 수 있다는 것이 이해된다. 도 8a는 화학물질(들)이 덮개(160)를 통해 반응 챔버(130) 내로 흐를 수 있는 하나의 화학물질 공급 라인(195)을 도시한다. 다른 실시양태에서, 화학물질이 반응 챔버로 들어가는 장소는 반응 챔버(130)의 벽면이다. 유입되는 화학 가스 흐름을 안내하는 부분이 있을 수 있다.
지지부(170)는 기판(100)의 바닥면 아래에 남아있는 오목한 영역(171)을 포함한다. 오목한 영역(171)은 기판 바닥면 및 오목한 영역(171)에 의해 구획된(delimited) 체적으로 보호 가스를 흐르게 하기 위해 오목한 영역(171)의 중앙에 위치된 유체 입구(172)를 포함한다. 보호 가스는 반응성 화학물질이 기판 아래 영역으로 들어가는 것을 방지하는 장벽(barrier) 역할을 한다. 이것은 도 10과 관련하여 보다 자세히 논의된다.
도 9는 특정 실시양태에서 기판 처리 단계에서의 서셉터(120) 및 지지부(170)의 단면도를 도시한다. 서셉터(120)는 지지부(170)의 내부, 즉 포켓(175)으로 하강되었다. 부분(174)에 부착된 서셉터 핀 계면의 핀(123)은 우측 포켓에서 볼 수 있다.
오목한 영역(171)은 기판(100)의 바닥면 아래의 거의 전체 영역에 걸쳐 연장된다. 그러나, 바닥면의 에지에 가까우면, 오목한 영역이 종료되고, 바닥면과 지지부(170) 사이의 수직 거리는 바닥면의 경계 영역 아래에서 오목한 영역(171)을 둘러싸는 융기부(173)만큼 감소된다. 보호 가스 흐름의 유속은 융기부 영역에서 증가되어, 표면(100)의 바닥면과 지지부(170) 사이의 체적으로 끝나는 임의의 원하지 않는 재료의 위험을 추가로 감소시킨다.
도 10은 기판 처리 단계에서의 기판 처리 장치의 다른 부분의 위치를 도시한다. 특히, 도면은 특정 실시양태에서 기판 처리 단계에서 유체의 흐름 방향을 도시한다.
ALD 공정에서의 전구체 증기와 같은 공정 가스는 표면의 상부, 예를 들어 덮개(160)의 샤워헤드로부터 기판 표면(상부 표면)에 접근한다. 원하는 반응이 기판 표면에서 일어난다.
공급 라인(701)을 따라 흐르는 보호 가스는 입구(172)를 통해 기판(100)의 바닥면과 지지부(170) 사이의 공간(오목한 영역(171))으로 흐른다. 기판의 바닥면은 일반적으로 기판의 후면으로 표시된다.
장치 내에는 다음과 같은 간극이 있다.
프레임부(180)와 기판(100) 사이에 제1 간극(1001)이 제공된다. 서셉터(120) 및/또는 덮개(160)에 부착된 프레임부(180)는 그 사이에 제1 간극(1001)을 남겨두고 기판(100) 위로 하강되었다. 프레임부(180)는 도 10에 도시된 바와 같이 경사진(slanted) 에지를 가질 수 있다.
프레임부(180)(또는 프레임부(180)의 바닥면)와 지지부(170) 사이에는 제2 간극(1002)이 제공된다. 제2 간극은 부분의 치수를 정함으로써 제공될 수 있어, 서셉터(120) 및/또는 덮개(160)에 부착된 프레임부(180)가 기판(100) 위로 하강될 때, 프레임(180)과 지지부 경계 영역 사이의 간극도 생성된다.
제3 간극(1003)은 융기부(173) 또는 융기부(173)의 상부 표면과 기판(100)의 바닥면 사이에 제공된다. 제3 간극은 제1 및 제2 간극(1001, 1002)과 동일한 하강 이동에 의해 제공된다.
특정 실시양태에서 간극(1001-1003)은 수직 간극, 즉 수직 이동을 제한하지만 수평 흐름이 통과할 수 있게 하는 간극이다.
유체의 3가지 유로(flow paths)가 인식될 수 있다. 제1 유로(경로 1)는 입구(172)로부터 제3 간극(1003)을 거쳐 포켓(175)으로 연장되고, 그로부터 제2 간극(1002)을 통해 반응 챔버(130)의 바닥에 위치한 배기로 연장된다. 제2 유로(경로 2)는 입구(172)로부터 제3 간극(1003)을 거쳐 포켓(175)으로 연장되고, 그로부터 제1 간극(1001)을 거쳐 기판(100)의 상부면으로 연장된다. 제3 유로(경로 3)는 프레임부(180) 및 지지부(170)를 일주하는(going round) 기판(100)의 상면 위로부터 배기로 가는 공정 가스 및 보호 가스를 위한 것이다. 제1 간극을 통한 보호 가스의 흐름은 상면에 존재하는 반응성 화학물질(들) 중 적어도 하나가 제1 간극(1001)으로 들어가는 것을 방지하는 반대 압력을 야기한다. 제1 간극(1001)에서의 흐름 방향은 포켓(175)으로부터 기판(100)의 상부 면/표면을 향하는 것이다. 제2 간극(1002)에서의 흐름 방향은 포켓(175)으로부터 배기를 향하는 것이다. 따라서, 기판(100)의 바닥면(후면) 및 기판의 측면을 향하는 체적에는 불활성 보호 가스만이 존재한다. 이에 의해, 바닥면 및 측면은 이러한 면/표면 상의 물질 성장으로부터 보호된다. 특정 실시양태에서, 간극(1001)을 통한 설명된 흐름은 중지되도록 변경되거나, 또는 흐름은 적어도 부분적으로 복귀되어 포켓(또는 캐비티)으로 흐르고 제2 간극(1002)을 통해 직접 배기된다. 이러한 방식으로, 특정 특수 기판 에지 코팅 옵션이 활성화될 수 있다.
특정 다른 실시양태에서, 가스가 입구(172)로부터 배기로 멀리 흐르는 포켓(175)(도시되지 않음)의 바닥에 추가적인 구멍(들)이 있다. 특정 실시양태에서, 제1 간극(1001)을 통해 포켓(175)으로 들어가는 가스 흐름은 상기 추가 구멍(들)을 통해 배기로 흐른다.
도 11은 특정 실시양태에 따른 방법의 흐름도를 도시한다. 단계 1101에서, 서셉터는 로더로부터 기판을 수용한다. 단계 1102에서, 기판은 제1 핀으로 지지되고 하강된다. 단계 1103에서, 기판은 제2 핀에 의해 수용된다. 마지막으로, 단계 1104에서, 제1 핀이 기판으로부터 분리되도록 더 하강된다. 설명된 로딩 순서에 더하여, 특정 실시양태의 방법은 기판과 지지부 사이의 공간으로 보호 유체 흐름을 일으키는 단계를 포함한다. 특정 실시양태에서, 프레임(180)은 기판에 가깝게 또는 기판의 상부(면) 표면에 적어도 부분적으로 접촉하도록 하강된다.
기판 코팅 공정은 일반적으로 반응 챔버에 기판을 로딩하는 단계(예를 들어, 도 11에 도시된 공정으로), 임의적으로 가스 또는 화학물질 입구를 통한 기체 흐름과 같은 수단으로 기판 온도를 안정화시키는 단계, 임의적으로 상기 가스 또는 화학물질 입구를 통한 가스 흐름, 또는 플라즈마, 또는 광자(예를 들어, 적외선(IR), 또는 자외선(UV), 또는 가시광선 UV) 복사와 같은 수단으로 기판을 에칭하는 단계, ALD 증착 사이클의 선택된 수로 기판 상에 필요한 층 두께를 증착하는 단계, 및 상기 로딩과 비교하여 역순으로 반응 챔버로부터 기판을 제거하거나 리프팅하는 단계로 구성된다.
도 12a 내지 도 16b는 기판이 로딩 순서 동안 기판 처리 장치의 반응 챔버 내로 로딩되고/되거나 그 안에서 처리되는 추가 실시양태를 도시한다. 도시된 실시양태는 기판(들)의 로딩 및 언로딩을 위해 하강될 수 있는 수직으로 이동 가능한 반응 챔버(230)를 포함한다. 수직으로 이동 가능한 반응 챔버의 예는 PCT 공개공보 WO 2018/146370 A1에 나타나 있다. 가독성을 위해, 도면마다 모든 참조 번호가 표시되어 있지는 않다. 도 1 내지 도 10과 관련하여 기재된 설명을 일반적으로 참조한다.
도 12a 및 도 12b는 로딩 단계 동안 엔드 이펙터(106)에 의해 기판(100)을 지지하는 것을 도시한다.
앞서 설명한 바와 같이, 기판(100)은 상부면과 바닥면을 갖는 직사각형 기판일 수 있다. 상부면 및 바닥면은 측 또는 측면으로 연결된다. 측면은 전면, 후면, 우측면 및 좌측면을 포함한다. 면은 엔드 이펙터(106)가 반응 챔버(230) 내로 기판(100)을 로딩하는 로딩 방향에 따라 결정될 수 있다. 상부면 또는 바닥면이 측면과 만나는 선 또는 경계는 에지로 정의된다. 특정 실시양태에서, 기판은 마스크이다. 특정 실시양태에서, 기판의 두께는 4 mm 이상이다. 특정 실시양태에서, 기판은 석영으로 제조된다.
엔드 이펙터(106)는 로드 록(105)을 통해 반응 챔버(230) 내로 수평 이동에 의해 기판(100)을 이동시킨다. 도 12a의 수평 화살표는 엔드 이펙터(106)의 수평 이동을 나타낸다.
도 12a는 (하강된) 반응 챔버(230)와 반응 챔버 덮개(260) 사이에 로딩 개구를 형성하는 반응 챔버 덮개(260)로부터 떨어져서 반응 챔버가 하강된 개방 위치에 있는 반응 챔버(230)를 도시한다. 덮개(260)는 그 수준으로 고정된 상태를 유지한다. WO 2018/146370 A1에 기재된 바와 같이, 장치는 반응 챔버(230)에 연결된 이동 요소(255)를 포함한다. 이동 요소(255)는 반응 챔버(230)가 상부 위치와 하강된 위치 사이에서 수직으로 이동할 수 있게 한다. 이동 요소(255)는 굴곡(flexure) 구조일 수 있다. 길이를 조절할 수 있는 튜브와 같은 신장된 구조일 수 있다. 이동 요소(255)는 변형 가능한 구성요소일 수 있다. 도 12a에 도시된 이동 요소(255)는 벨로우즈(bellows), 특히 진공 벨로우즈이며, 유체가 수직 방향으로 통과할 수 있지만 기밀(gastight) 측벽을 갖는다. 이동 요소(255)는 도 12a에 도시된 바와 같이 반응 챔버(230) 아래에 배기 라인(150)의 일부를 형성할 수 있다. 이동 요소(255)는 진공에서 외부 챔버(140)의 벽의 내부에 전체적으로 위치될 수 있다.
반응 챔버(230)의 실제 이동은 작동기(작동 요소)에 의해 또는 이동 요소(255) 자체에 의해 구동될 수 있다. 도 12a의 실시양태는 외부 챔버(140)의 외부에 위치된 작동기(245)를 도시한다. 작동기(245)는 반응 챔버가 이동 요소(255)에 의해 허용된 대로 이동하도록 반응 챔버(230)에 힘을 인가한다. 도 12a에 도시된 작동기(245)는 외부 챔버 피드스루(feedthrough)를 통해 외부 챔버(140)와 반응 챔버(230) 사이의 중간 공간으로 연장되는 힘 전달 부재, 예를 들어 샤프트 또는 로드를 포함한다. 힘 전달 부재는 이동 요소(255)에 의해 허용되는 대로 반응 챔버(230)의 이동을 가능하게 하는 반응 챔버(230)와 더 접촉한다. 이동 요소(255)는 도 12a에 도시된 바와 같이 수축된 형상 및 연장된 형상(이하에서 도 16a와 관련하여 도시됨)을 가지며, 이러한 형상에 의해 정의된 위치들 사이에서 반응 챔버(230)의 수직 이동을 허용한다.
다른 실시양태에서, 작동 요소의 배치, 형태 및 작동은 도 12a(및 16a)에 도시된 것과 다를 수 있다. 작동 요소의 배치는 구현에 따라 다르다. 특정 실시양태에서, 작동 요소는 외부 챔버(140)의 외부에 위치된다. 특정 실시양태에서, 작동 요소는 외부 챔버(140) 내에, 그러나 반응 챔버(230)의 외부에 위치된다. 특정 실시양태에서, 작동 요소는 배기 라인(150) 내에 위치된다. 구현에 따라, 장치는 복수의 작동 요소를 포함할 수 있다.
특정 실시양태에서, 작동 요소는 완전히 생략된다. 그러한 일 실시양태에서, 이동 요소(255)는 그 자체로 외부 작동기(여기서 외부는 이동 요소의 외부를 의미함) 없이 반응 챔버(230)를 이동시킨다. 이동은 예를 들어, 복사 또는 온도 변화로 인해 구현될 수 있다. 그러한 대안적인 일 실시양태에서, 이동 요소(255)는 형상 기억 합금(shape-memory alloy)(스마트 금속)으로 형성된다. 그러한 실시양태에서, 실제로 이동 요소(255)는 수직 위치들 사이에서 반응 챔버(230)를 이동시키는 일종의 작동기 그 자체이다.
설명된 바와 같이, 장치는 반응 챔버(230)의 하향 이동에 의해 반응 챔버(230) 내로 로딩 개구를 형성하도록 구성된다(비록, 다른 실시양태에서, 반응 챔버 벽에는 로딩 개구를 생성하기 위해 도어 또는 해치(hatch)가 제공될 수 있음). 반응 챔버(230)는 하향 이동 시에 덮개(260)로부터 분리될 수 있다. 다른 실시양태에서, 반응 챔버(230)가 하향 이동에 의해 분리되는 상부 고정 부분은 덮개(260) 이외의 부분, 예를 들어 덮개(260) 대신에 위치하는 플라즈마 공급 튜브(plasma in-feed tube) 또는 광자-여기 공급 튜브(photon-excitation in-feed tube)이다. 상부 고정 부분이 덮개 또는 다른 부분인 것과 무관하게, 상부 고정 부분은 반응 챔버(230) 내로 유체 공급을 제공하는 부분일 수 있다.
엔드 이펙터(106)는 기판을 지지(운반)하기 위한 지지 핀(111-113)을 포함한다. 3개의 핀은 기판(100)을 지지하는데 필요하다. 핀은 에지에서만 기판(100)을 지지한다. 제시된 예에서, 기판의 바닥면과 전면을 연결하는 에지에서 기판(100)을 지지하는 2개의 핀(111, 112)과 기판의 바닥면과 후면을 연결하는 에지에서 기판(100)을 지지하는 1개의 핀(113)이 있다. 이것은 도 12b에 도시된 평면도에 나타나 있다.
특정 실시양태에서, 기판 처리 장치는 핀 계면을 갖는 핀 리프터(281)를 포함한다. 핀 리프터(281)는 수직으로 이동 가능하다. 특정 실시양태에서, 핀 리프터(281)는 배기 라인(150)을 통해 작동된다. 특정 실시양태에서, 핀 리프터(281)의 수직 이동은 배기 라인(150)으로부터 반응 챔버(230)까지 수직으로 연장되는 암(arm) 또는 유사한 것에 의해 작동될 수 있다.
도 12a에 도시된 예에서, 기판 처리 장치는 프레임(또는 프레임부)(180)을 추가로 포함한다. 프레임부(180)는 하부 기판(100)의 경계 영역을 프레임하도록 기판(100)의 바로 위에 위치된다. 프레임부(180)는 연결 요소(276)에 의해 반응 챔버 덮개(260)에 부착된다.
기판 처리 장치는 지지부(또는 베이스부)(270)를 추가로 포함한다. 특정 실시양태에서, 지지부(270)는 연결 요소(279)에 의해 반응 챔버(230) 또는 배기 라인(150)에 부착된다. 지지부(270)는 핀 리프터(281) 또는 핀 리프터(281)의 적어도 일부, 및 입구(701)(미도시)를 통한 보호 가스 흐름과 같은 지지부(170)에 대해 앞서 제시된 특징들 중 임의의 것 또는 적어도 일부를 수용하도록 구성된다.
장치는 보호 유체를 지지부(270) 내로 흐르게 하기 위한 보호 유체 공급 라인을 포함한다. 공급 라인은 반응 챔버(230)의 바닥에 위치된 배기 라인(150)을 통해 및/또는 배기 라인(150)의 내부로 보내질 수 있다. 도 1 내지 도 10과 관련하여 앞서 도시된 유사한 구성이 제공될 수 있다. 유입 가스를 가열하기 위해 공급 라인이 채택될 수 있거나, 또는 가열된 가스가 그 안으로 안내될 수 있다.
반응 챔버(230)는 추가 챔버, 외부 챔버(140)에 의해 둘러싸일 수 있으며, 외부 챔버(140)는 진공 챔버(또는 반응 챔버(230)도 진공 챔버이기 때문에 추가 진공 챔버)일 수 있다.
도 12a는 반응 챔버(230)의 중앙에 위치한 기판(100)을 지지하는 수평 로더(엔드 이펙터)(106)를 도시한다. 도 13a 및 도 13b에 도시된 바와 같이, 핀 계면을 갖는 핀 리프터(281)는 핀 리프터 핀 계면의 핀이 기판(100)의 에지와 접촉하도록 리프팅된다. 이 단계에서, 기판은 엔드 이펙터(106) 및 핀 리프터(281) 모두에 의해 지지된다. 그 후, 기판(100)은 핀 리프터(281)의 핀 계면과 함께 상방으로 리프팅되어, 도 14a 및 도 14b에 도시된 위치에서 끝나는 엔드 이펙터(106)의 핀으로부터 기판(100)을 분리한다. 엔드 이펙터(106)는 도 15a에서 수평 화살표로 도시된 바와 같이 로드 록(105)을 통해 반응 챔버(130)로부터 후퇴된다.
3개의 핀 리프터 핀은 기판(100)을 지지하는데 필요하다. 핀은 에지에서만 기판(100)을 지지한다. 제시된 예에서, 기판의 바닥면과 좌측면을 연결하는 에지에서 기판(100)을 지지하는 2개의 핀(221,222) 및 기판(100)의 바닥면과 우측면을 연결하는 에지에서 기판(100)을 지지하는 1개의 핀(223)이 있다. 이것은 도 14b에 도시된 평면도에 나타나 있다.
마지막으로, 반응 챔버(230)는 도 16a 및 도 16b에 도시된 바와 같이 작동기(245)에 의해 덮개(260)(또는 경우에 따라, 다른 상부 부착 부분)에 대해 리프팅된다. 반응 챔버 덮개(260)에 부착된 프레임부(180)는 프레임부(180)가 하부 기판(100)의 경계 영역을 프레임하도록 기판(100)의 바로 위에 위치한다. 특정 실시양태에서, 프레임부(180)와 기판(100)의 상부 표면(상부면) 사이에 작은 수직 간극이 있다.
반응 챔버(230)가 리프팅되면, 지지부(270)(반응 챔버(230)에 부착됨)도 기판(100)에 가까운 상부 위치로 리프팅되며, 이 위치에서 지지부(270)는 후면 성장을 방지하기 위해 기판에 보호 가스 흐름을 제공하기 위한 수단으로서 기능한다. 프레임부(180)는 적절한 대응물(counterpart)에 의해, 예를 들어 지지부(270)의 대응하는 컷아웃(cut-out)에 맞물린 하향 돌출부(277)에 의해, 지지부(270)에 맞닿아 있다.
언급된 바와 같이, 기판 상의 후면 성장을 방지하기 위해, 도 1 내지 도 10과 관련하여 앞서 도시된 유사한 구성이 제공될 수 있다. 따라서, 지지부(270)는 기판의 바닥면 아래에 남아있는 오목한 영역(오목한 영역(171)에 해당함)을 포함한다. 오목한 영역은 기판 바닥면 및 오목한 영역에 의해 구획된 체적으로 보호 가스를 흐르게 하는 유체 입구(유체 입구(172)에 해당함)를 포함한다. 지지부(270)는 핀 리프터(281) 또는 핀 리프터(281)의 적어도 일부를 수용하기 위한 포켓(포켓(175)에 해당함)을 추가로 포함한다. 도 1 내지 도 10과 관련하여 설명된 바와 같은 유사한 간극 및 가스 경로가 제공된다.
장치는 기판 처리, 예를 들어 ALD 공정을 위해 화학물질이 반응 챔버 내로 흐를 수 있는 복수의 공급 라인을 포함할 수 있다는 것이 이해된다. 예를 들어, 화학물질(들)은 덮개(260) 또는 유사물을 통해 및/또는 반응 챔버(230)의 측벽을 통해 반응 챔버(230) 내로 흐를 수 있다. 특정 실시양태에서, 덮개(260)를 통해, 연결 요소(276) 또는 하방 돌출부(277)와 같은 고정된 구조물 내부로, 또는 지지부(270)가 상부 위치에 있을 때 덮개(260)로부터 지지부(270)까지 하방으로 연장되는 다른 가스 파이프를 통해, 보호 가스를 공급할 수 있다. 특정 실시양태에서, 보호 가스를 위한 가스 경로는 반응 챔버(230)의 에지를 통해 그리고 연결 요소(279)를 통해 제공된다.
ALD 공정에서 전구체 증기와 같은 공정 가스는 표면의 상부로부터, 예를 들어 덮개(260)의 샤워헤드로부터, 기판 표면(상부 표면)에 접근한다. 원하는 반응이 기판 표면에서 일어난다. 장점은 가스 라인의 조인트가 생략될 수 있다는 것이다.
도 1 내지 도 10에 도시된 실시양태는 수직으로 이동 가능한 덮개를 이용함으로써 반응 챔버로의 기판 로딩을 도시한 반면에, 도 12a 내지 도 16b에 도시된 실시양태는 반응 챔버의 하강 및 리프팅에 의한 기판 로딩을 도시한다. 도 17a 내지 도 18b는 수직으로 이동 가능한 덮개와 하강 및 리프팅 가능한 반응 챔버 모두를 이용하는 실시양태를 도시한다.
도 17a는 프레임부(180)와 서셉터의 결합 및 지지부(170)가 덮개(160)로부터 분리된 것(덮개(160)에 부착되지 않음)을 제외하고는, 도 1 내지 10의 실시양태에 도시된 것과 유사한 로딩 시나리오를 도시한다. 또한, 반응 챔버(330)는 지지부(170)(또는 도 12a 내지 도 16b에 도시된 실시양태에서는 (270))이 연결 요소(들)(279)에 의해 반응 챔버(330)에 고정되지 않는다는 것을 제외하고는 앞서 설명된 반응 챔버(230)와 유사하다. 지지부(170)는 배기 라인(150)에 부착되어 고정되어 있다. 한편, 프레임부(180)와 서셉터의 결합은 배기 라인(150)에 부착된 작동기 암(또는 리프터)(385)에 의해 수직으로 이동 가능하다.
도 17a 및 도 17b는 엔드 이펙터를 포함하는 초기 로딩 단계가 이미 수행되었고 기판(100)이 서셉터 핀 계면에 놓인 상황을 도시한다. 따라서, 기판(100)은 도 5a 내지 도 6b에서 초기에 도시된 로딩 단계에 대응하는 로딩 단계에 있다. 결합된 프레임부(180)와 서셉터는 작동기 암(385)에 의해 지지부(170) 위로 리프팅되고, 반응 챔버(330)는 하강 위치로 하강된다.
3개의 핀은 기판(100)을 지지하는데 필요하다. 핀은 에지에서만 기판(100)을 지지한다. 제시된 예에서, 기판의 바닥면과 좌측면을 연결하는 에지에서 기판(100)을 지지하는 2개의 핀(121, 122) 및 기판의 바닥면과 우측면을 연결하는 에지에서 기판(100)을 지지하는 1개의 핀(123)이 있다. 이것은 도 17b에 도시된 평면도에 나타나 있다.
기판(100)의 하강이 시작될 때, 기판(100)은 핀(121-123)에 의해 지지된다. 작동기 암(385)에 의해 결합된 프레임부(180)와 서셉터를 지지부(170)를 향해 하강시킴으로써 기판(100)이 하강된다. 지지부(170)는 기판(100)의 에지와 정렬된 핀을 갖는 대응하는 핀 계면을 포함한다. 기판(100)을 지지하기 위해 3개의 핀이 필요하기 때문에, 지지부(170)의 핀 계면은 2개의 서셉터 핀에 의해 지지되는 에지와 정렬된 1개의 핀(131) 및 1개의 서셉터 핀에 의해 지지되는 에지와 정렬된 2개의 핀(132, 133)을 포함한다.
기판(100)은 지지부(170)와 접촉하게 된다. 이 단계에서, 기판(100)은 핀(131-133)에 의해 닿을 정도로 하강된다. 이제, 프레임부(180)와 함께 서셉터가 추가로 하강되어, 핀(121-123)으로부터 기판(100)을 분리한다. 따라서, 기판은 핀(131-133)의 처리 위치에 놓인다. 기판(100)은 그 에지에 의해서만 지지된다.
도 18a 및 도 18b에 도시된 바와 같이, 서셉터와 프레임부(120)의 하강 이동은 서셉터가 가장 낮은 위치에 있고 프레임부가 기판에 가까워질 때까지 계속되어, 프레임부(180)와 기판(100)의 상부 표면면(상부면) 사이에 작은 수직 간극만을 남기거나, 또는 특정 실시양태에서 기판을 완전히 폐쇄한다. 지지부(170)는 서셉터 핀 계면의 핀을 포함하는 하강된 서셉터를 수용하기 위한 포켓(175)을 포함한다.
도 17a 내지 도 18b에 도시된 장치는 수직으로 이동 가능한 덮개(160)를 갖는다. 언급된 바와 같이, 서셉터 및 프레임부(180)의 이동은 작동기 암(385)에 의해 영향을 받는다. 또한, 반응 챔버 덮개(160)는 엘리베이터(190)에 의해 하강되어(도 8a 참조), 덮개(160)에 대해 반응 챔버(330)를 밀봉한다.
다른 실시양태에서, 덮개(160) 대신에(또는 덮개(160)가 이와 같이 형성됨) 개방 링 또는 부품이 예를 들어, 플라즈마 공급 튜브 또는 광자-여기 공급 튜브를 위한 공간을 제공한다.
장치는 기판 처리, 예를 들어 ALD 공정을 위해 화학물질이 반응 챔버 내로 흐를 수 있는 복수의 공급 라인을 포함할 수 있다는 것이 이해된다. 예를 들어, 화학물질(들)은 덮개(160) 또는 이와 유사한 것을 통해 및/또는 반응 챔버(330)의 측벽을 통해 반응 챔버(330) 내로 흐를 수 있다.
ALD 공정의 전구체 증기와 같은 공정 가스는 표면의 상부로부터, 예를 들어 덮개(160)의 샤워헤드로부터, 기판 표면(상부 표면)에 접근한다. 원하는 반응이 기판 표면에서 일어난다.
기판 상의 후면 성장을 방지하기 위해, 도 1 내지 도 10과 관련하여 앞서 도시된 유사한 구성이 제공될 수 있다. 유사한 간극 및 가스 경로가 도 1 및 도 10과 관련하여 설명된 바와 같이 제공된다.
도 19는 지지부(170)(또는 (270)) 내의 대안적인 특정 가스 경로를 도시한다. 이후에 도 22 및 도 23에 도시된 바와 같은 지지 핀 또는 유사한 지지 요소가 이 단면도에서는 도시되어 있지 않다. 지지부(170/270)의 일반적인 구조 및 작동에 관해서는 도 9 내지 도 10 및 그 설명을 참조한다. 오목한 영역(171)은 기판(100)의 바닥면 아래의 거의 전체 영역에 걸쳐 연장된다. 그러나, 바닥면의 에지에 가까우면, 오목한 영역이 끝나며, 바닥면과 지지부(170)의 배경판(background plate)(기판 홀더)(191) 사이의 수직 거리는 바닥면의 경계 영역 아래에서 오목한 영역(171)을 둘러싸는 융기부(173)에 의해 감소된다.
보호 가스는 화살표 11로 표시된 것처럼 입구(172)를 통해 기판(100)의 바닥면과 배경판(191) 사이의 공간(오목한 영역(171))으로 흐른다. 보호 흐름은 화살표 12 및 12'로 표시된 것처럼 기판(100) 아래로 퍼진다. 융기부(173)를 통과한 후, 보호 흐름은 기판(100)의 측에서 연장되는 측부(192)와 만난다. 측부(192)는 흐름을 흐름 13과 흐름 14로 나눈다. 흐름 13은 측부(192)와 기판(100)의 측면 사이에 형성된 간극을 따라 상방으로 이동한다. 흐름 14는 측부(192)과 배경판(191) 사이에서 펌프 라인으로 이동한다. 흐름 13은 기판(100)과 프레임부(180)(기판의 상부면 위로부터) 사이의 간극으로 들어갈 수 있는 원하지 않는 공정 화학물질 흐름(화살표 15로 도시됨)이 측부(192)와 기판(100)의 측면 사이의 간극으로 들어가는 것을 방지한다. 대신에, 흐름 13은 원하지 않는 공정 또는 잔류 화학물질 흐름을 측부(192) 위로 통과하는 가스 경로로 밀어 넣는다. 따라서, 기판(100)의 측면 상의 성장이 방지된다. 이 경로의 흐름은 흐름 17과 흐름 18로 나누어 진다. 흐름 17은 측부(192)와 지지부(170/270)의 측벽 사이에서 펌프 라인으로 이동한다. 흐름 18은 프레임부(180)와 지지부(170/270)의 측벽 사이의 간극으로 들어간다. 그 후, 흐름 18은 기판 상부면 위로부터 들어와서 프레임부(180) 위로 통과하는 흐름 16에 합류한다. 결합된 흐름은 지지부(170/270)와 반응 챔버(130)(또는 (230/330))의 측벽 사이에서 배기 라인(150)을 향하는 하향 흐름(19)으로서 계속된다.
도 20은 측부(192) 내의 흐름 채널을 포함하는 도 19에 도시된 실시양태의 변형을 도시한다. 도 22 및 도 23에서 이후에 도시된 바와 같은 지지 핀 또는 유사한 지지 요소가 이 단면도에서는 도시되지 않는다. 측부(192)는 기판(100)의 측면을 향하는 각각의 입구를 갖는 상부 흐름 채널(26) 및 하부 흐름 채널(27)을 포함한다. 측부(192) 내에서 특정 거리를 이동한 후, 흐름 채널(26, 27)은 결합되어 펌프 라인으로 하향 이동하는 결합된 흐름 채널(28)을 형성한다. 흐름 13은 하부 흐름 채널(27)로 들어간다. 흐름 15로부터 분할되고 기판(100)의 측면과 측부(192) 사이에서 하향 이동하는 흐름 23은 상부 흐름 채널(26)로 들어간다. 각각의 화살표(24 및 25)로 도시된 바와 같이, 흐름 23은 또한 하부 흐름 채널(27)로 들어갈 수 있고, 흐름 13은 상부 흐름 채널(26)로 들어갈 수 있다. 기판(100)의 후면 상의 물질 성장이 방지된다. 도 19 및 도 20에서 프레임부(180)와 지지부(170/270)의 측벽 사이의 간극은 특정 실시양태에서 존재하지 않거나 임의적이다. 그러한 실시양태에서, 프레임부(180) 아래의 흐름은 반응 챔버의 흐름 19와 혼합되지 않고 펌프 라인으로만 이동한다. 이러한 분할된 가스 흐름 26 및 27은 하나의 개구로 또는 다중 간극으로 구현될 수 있다.
도 21은 또 다른 실시양태를 도시한다. 이 실시양태에서, 배경판(기판 홀더)(2170)은 회전을 하고 기판(100)의 측면도 덮는다. 도 22 및 도 23에서 이후에 도시된 바와 같은 지지 핀 또는 유사한 지지 요소가 이 단면도에서는 도시되지 않는다. 기판(100)의 측면에 이젝터 스폿(ejector spot)(좁은 곳)(210)이 있다. 이젝터 스폿(210)은 기판(100)의 측면과 회전된 배경판(2170) 사이의 채널 폭이 이젝터 스폿의 지점에서 감소한 다음 이젝터 스폿(210) 이후에 다시 증가하도록 배열된다. 따라서, 이젝터 스폿(210)은 보호 가스 흐름 속도가 증가되어 반대 방향으로의 흐름을 방지하는 장소를 제공한다. 기판(100)의 바닥면과 배경판(2170) 사이에 유입된 보호 흐름은 화살표(31)로 도시된 바와 같이 옆으로 퍼진다. 그 다음, 흐름은 기판 에지를 상향 방향으로 전환하고, 증가된 속도로 이젝터 스폿(210)을 통과한다. 이젝터 스폿(210)의 하류에서, 흐름은 프레임부(2180)와 기판(100) 사이의 간극을 통해 기판 상부면의 방향으로부터 들어오는 흐름 33과 만난다. 프레임부(2180)는 결합된 흐름 34가 그 체적이 증가하는 흐름 채널을 경험하도록 형성된다. 마지막으로, 흐름 34는 하향으로 회전하여, 펌프 라인으로 이동하는 하향 흐름 35를 형성한다. 흐름 35는 프레임부(2180)와 반응 챔버 벽 사이에서 프레임부(2180)의 다른 측으로 이동하는 흐름과 반응 챔버 내에서 혼합되지 않는다.
도 22는 특정 실시양태에서 지지 핀의 특정 세부사항을 도시한다. 앞서 언급한 바와 같이, 핀의 엔드 프로파일(end profile)은 예를 들어, 원추형일 수 있다. 도 22는 최적의 각도로 기판(100)의 에지를 수용하는 안쪽으로 오목한 곡선 형상이 뒤따르는 핀(131)의 원추형 상부 부분을 도시한다.
특정 예시적인 실시양태는 도 1 내지 도 22를 참조하여 이전에 설명되었다. 다음으로 대안적인 또는 추가적인 특정 구현이 다음과 같이 나열된다.
- 프레임부(180)는 특정 실시양태에서 생략될 수 있지만, 사용되는 경우 옵션은 프레임부의 수직 이동을 수행하기 위해 별도의 리프터 작동기를 사용하는 것이다.
- 하나 이상의 지지 핀은 홈이 있는 부품(들) 또는 기타 지지 요소로 대체될 수 있다. 도 23은 홈이 있는 형태의 지지 요소(2331)를 도시한다. 홈은 기판(100)을 수용하고 지지하는 컷아웃 또는 유사한 오목 프로파일로 형성된다. 지지 요소(2331)는 기판(100)과 접촉하는 둥글거나 오목한 프로파일을 가질 수 있다. 기판은 그 에지에서만 또는 그 날카로운 에지에서만 접촉될 수 있다.
- 기판 에지가 매끄러운 표면(즉, 날카롭지 않음)에 의해 지지되도록 지지 핀 또는 기타 지지 요소가 형성될 수 있으며; 매끄러운 표면은 기판의 에지를 지지하는 복수의 매끄러운 곡선 지점을 갖는 물결 모양일 수 있다.
- 흐름 14, 24, 25, 또는 28의 경우와 같은 임의의 가스 흐름 간격은 개선된 기계적 안정성 및 부착을 가능하게 하고 가스 흐름의 조정을 가능하게 하기 위해, 단일 간격이 아니라, 170/270의 구조에서 복수의 구멍으로 구현될 수 있다.
특정 실시양태에서, 지지부(170, 270 또는 이와 유사한 것)는 분리가능하다. 특정 실시양태에서, 지지부는 기판이 내부에 로딩된 상태로 반응기(또는 반응 챔버) 내로 전달된다.
도 24는 이전 실시양태들 중 임의의 것에서 기판(100) 아래에 끼워질 임의의 분산부(또는 흐름 분산부)(2401)를 도시한다. 특정 실시양태에서, 분산부(2401)는 판형 물체인 가스 분산판이다. 특정 실시양태에서, 분산부(2401)는 기판(100)의 바닥면 아래에 남아 있는 오목한 영역(이전의 참조 번호 (171) 참조) 내에 위치된다. 베이스부(170)(또는 유사한 것)를 통해 연장되는 수직 공급 라인일 수 있는 보호 유체 공급 라인(701)은 분산부(2401)에 보호 유체를 제공한다. 분산부(2401)는 그 자체로 채널(2402)을 포함하거나 또는 수용된 보호 유체를 옆으로 분산시키기 위해 오목한 영역과 함께 가스 통과 경로를 형성한다. 보호 유체의 흐름은 일반적으로 도 10에 도시된 바와 같이 공급 라인(701)으로부터 유사하게 이동한다. 따라서, 흐름 방향은 공급 라인(701)으로부터 포켓 또는 캐비티(175)로, 그리고 그로부터 개시된 간극을 통해 배기로 흐르는 것이다. 포켓 또는 캐비티(175)에 들어가기 전에, 분산된 흐름은 공급 라인(170)으로부터 옆으로(수평으로) 이동하여, 분산부(2401)의 에지에서 수직 상향 흐름으로 바뀔 때까지 이동한다. 상향 흐름은 기판(100)의 바닥면과 만날 때 수평 흐름으로 바뀐다. 흐름의 한 부분은 포켓 또는 캐비티(175)를 향해 계속되고, 다른 부분은 반대 방향으로 기판(100)의 후면을 퍼지한다(기판 바닥면과 분산부(2401) 사이에 간극이 있음).
도 25 및 도 26은 반응 챔버(130)의 상부에 플라즈마 공급부를 포함하는 플라즈마 강화 원자층 증착 장치(2500)를 도시한다.
장치(2500)는 일반적으로 기판 핸들링, 예를 들어, 기판(들)을 로딩 및 지지하는 것과 관련하여, 이전 실시양태에 제시된 장치에 대응한다. 따라서, 앞의 설명을 참조한다. 그러나, 도 25 및 도 26에 도시된 실시양태에서. 특정 추가 특징들이 제시된다.
변형 가능한 플라즈마 공급부(2505)는 반응 챔버(130)의 상부에 위치된다. 변형 가능한 공급부(2505)는 예를 들어, 플라즈마 보조 ALD에 의한 기판 처리를 위한 폐쇄된 구성 및 기판 로딩을 위한 개방 구성을 갖는다. 폐쇄된 구성에서 공급부(2505)는 확장된 형상일 수 있고, 개방 구성에서 수축된 형상일 수 있다. 폐쇄된 구성은 도 25에 도시되어 있고, 개방 구성은 도 26에 도시되어 있다.
변형 가능한 공급부(2505)는 한 세트의 중첩된(nested) 하위 부분 또는 서로 끼워지도록 이동 가능한 링형 부재를 포함한다. 도 25 및 도 26에 도시된 실시양태에서, 하위 부분의 수는 2이다. 하위 부분(2561, 2562)은 망원경 구조를 형성한다. 도 25 및 도 26에 도시된 예시적인 실시양태에서, 상부 하위 부분(2561)은 진공 챔버(140)의 벽에 부착된다. 부착은 진공 챔버(140)의 상부 벽에 있을 수 있다. 공급부(2505)는 입구(2572)를 통해 플라즈마 소스 튜브(2571)로부터 도달하는 플라즈마를 위해 반응 챔버(130)를 향한 확장 유로(widening flow path)를 형성한다(플라즈마 소스는 진공 챔버(140) 상부 벽의 다른 쪽에 위치한다). 확장 유로는 하위 부분(2561, 2562)에 의해 형성되는 원추형 경로일 수 있다.
일 실시양태에서 하부 하위 부분(2562)은 반응 챔버 덮개(160)를 형성하거나, 또는 반응 챔버 덮개(160)에 부착된다. 덮개(160)는 평평한 링의 형태를 가질 수 있다.
도 25 및 도 26에 도시된 바와 같은 특정 실시양태에서, 덮개(160)는 도 25에 도시된 바와 같이 덮개(160)와 반응 챔버(130)(또는 반응 챔버 벽) 사이의 계면을 닫거나, 또는 도 26에 도시된 바와 같이 반응 챔버(130) 내로의 기판 로딩(및 반응 챔버(130)로부터의 언로딩)을 위한 로딩 간극을 제공한다.
기판(100)은 반응 챔버(130)의 중앙 영역에서 지지 요소(예를 들어, 핀(133) 등, 또는 유사한 것)에 의해 지지된다. 보호 유체는 채널(701)을 통해 베이스부(170)에 의해 제공된 오목한 영역(171)으로 흐른다. 분산판(또는 삽입물)(2401)(도시되지 않음)은 오목한 영역(171) 내에 위치될 수 있다.
장치는 반응 챔버(130)의 측면에 복수의 비플라즈마 가스 입구(예를 들어, 전구체 증기 및/또는 퍼지 가스를 위한 입구)를 포함한다. 반응 챔버(130)의 둘레(perimeter) 또는 주변(circumference)에 있는 비플라즈마 가스 입구의 수는 예를 들어 6개일 수 있다. 장치는 임의적으로 반응 챔버(130)의 원통형 측벽의 내부 표면을 따라 이동하는 링형 부재(2530)를 포함한다. 링 또는 평평한 링일 수 있는 이 링형 부재(2530)는 비플라즈마 가스 입구 바로 아래에 위치된다. 부재(2530)의 목적은 희생판 역할을 하는 것이다. 입구 중 2개, 즉 입구(2521 및 2522)가 도 25 및 도 26에 도시되어 있다.
장치(2500)는 반응 챔버의 상부에 열 반사기, 예를 들어 수평으로 배향된 열 반사기 판(2541)을 포함하며, 이는 특정 실시양태에서 덮개(160)에 부착된다(특정 실시양태에서, 열 반사기 또는 판(2541)은 측면으로 연장되고, 특정 실시양태에서는 또한 반응 챔버(130)의 바닥 측으로도 연장됨). 특정 실시양태에서, 장치(2500)는 플라즈마 공급부(2505), 특히 하부 하위 부분(2562)의 적어도 일부의 외부 표면에 일치하는 추가 열 반사기(2542)를 포함한다. 특정 실시양태에서, 장치(2500)는 플라즈마 공급부(2505) 주위의 열 반사기 슬리브(2542)를 포함한다.
도 18a에 도시된 바와 같이, 엘리베이터(190)의 개폐식 샤프트(retractable shaft)는 덮개(160)에 부착되거나 그와 관련하여 부착될 수 있다. 그 다음, 엘리베이터(190)는 덮개(160) 및 공급부(2505)(연장된 형상과 수축된 형상 사이)를 작동(상승 및 하강)시킬 수 있다.
플라즈마 종은 플라즈마 소스로부터 플라즈마 소스 튜브(2571)를 따라 그리고 입구(2572)를 통해 확장 공급부(2505)로, 그리고 그로부터 기판(100)으로 수직 흐름으로서 이동한다. 특정 실시양태에서, 입구(2572)는 수축, 좁은 통과를 제공하여, 가스 속도(플라즈마 종의 속도)를 증가시킨다. 즉, 입구(2572)는 선행하는 플라즈마 소스 튜브(2571)의 직경보다 작은 직경을 갖는 튜브형 아이템이다.
도 25 및 도 25에 도시된 실시양태와 관련하여 제시된 다양한 특징들은 이전에 제시된 다른 실시양태에서 사용될 수 있다.
특허 청구범위의 범위 및 해석을 제한하지 않고, 본원에 개시된 하나 이상의 예시적인 실시양태의 특정 기술적 효과가 이하에서 나열된다. 기술적인 효과는 최소한의 입자 생성으로 로딩 방법을 제공하는 것이다. 추가적인 기술적 효과는 기판의 후면 성장을 방지하는 것이다.
상술한 설명은 본 발명의 특정 구현 및 실시양태의 비제한적인 예로서, 본 발명을 수행하기 위해 본 발명자에 의해 현재 고려되는 최상의 모드의 완전하고 유익한 설명을 제공하였다. 그러나, 본 발명이 위에 제시된 실시양태의 세부사항에 제한되지 않으며, 본 발명의 특징을 벗어나지 않고 동등한 수단을 사용하여 다른 실시양태에서 구현될 수 있다는 것은 당업자에게 명백하다.
또한, 본 발명의 상술한 실시양태의 특징들 중 일부는 다른 특징들의 상응하는 사용 없이 유리하게 사용될 수 있다. 따라서, 상술한 설명은 단지 본 발명의 원리를 예시하는 것으로 간주되어야 하며, 이에 제한되는 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 범위는 첨부된 특허 청구범위에 의해서만 제한된다.

Claims (27)

  1. 서셉터의 지지 계면에 의해 기판을 수용하는 단계;
    기판이 지지부의 지지 계면과 접촉하도록 서셉터를 이동시키는 단계;
    서셉터의 지지 계면으로부터 기판을 분리하기 위해 서셉터를 추가로 이동시키는 단계; 및
    기판과 지지부 사이의 공간으로 보호 유체 흐름을 일으키는 단계를 포함하는,
    기판 처리 장치의 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    기판 에지에서만 지지 계면에 의해 기판을 접촉시키는 단계를 포함하는,
    기판 처리 장치의 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    지지 계면은 핀 계면이고, 서셉터 및 지지부의 핀 계면의 핀의 개수는 3개 또는 4개인,
    기판 처리 장치의 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    서셉터의 이동은 하강 이동인,
    기판 처리 장치의 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    엔드 이펙터(end effector)로부터 서셉터의 지지 계면에 의해 기판을 수용하는 단계를 포함하는,
    기판 처리 장치의 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    지지부에 의해 포함된 측면 포켓에 의해 하강된 서셉터 또는 하강된 서셉터의 일부를 수용하는 단계를 포함하는,
    기판 처리 장치의 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    서셉터에 부착된 반응 챔버 덮개(lid)를 이동시켜 서셉터의 이동을 수행하는 단계를 포함하는,
    기판 처리 장치의 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    프레임부를 기판 위로 하강시켜 그 사이에 간극을 남기는 단계를 포함하는,
    기판 처리 장치의 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    지지부의 입구로부터 기판 아래의 지지부의 오목한 영역으로, 그리고 그로부터 융기부(ridge)를 거쳐 지지부의 측면 포켓으로, 그리고 추가로 프레임부와 기판 사이의 간극을 통해 기판의 상단 표면 위로 보호 유체 흐름을 일으키는 단계를 포함하는,
    기판 처리 장치의 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    측면 포켓으로부터 프레임부와 서셉터 사이의 간극으로 보호 유체를 위한 경로를 제공하는 단계를 포함하는,
    기판 처리 장치의 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    로딩 개구를 형성하기 위해 상부 반대(counter) 표면으로부터 반응 챔버를 하강시키는 단계를 포함하는,
    기판 처리 장치의 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    반응 챔버 주위에 진공 챔버를 포함하는,
    기판 처리 장치의 방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    순차적인 자체 포화 표면 반응에 의해 기판의 상부 표면 상에 재료를 증착하는 단계를 포함하는,
    기판 처리 장치의 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    재료의 증착은 광자 강화 원자층 증착 공정 또는 플라즈마 강화 원자층 증착 공정인,
    기판 처리 장치의 방법.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    보호 유체는 다른 경로를 통해 반응 챔버 내로 공급되는 불활성 가스와 다른 가스인,
    기판 처리 장치의 방법.
  16. 기판을 수용하기 위한 지지 계면을 갖는 서셉터;
    지지 계면을 갖는 지지부;
    기판이 지지부의 지지 계면과 접촉하도록 서셉터를 이동시키고, 기판이 서셉터의 지지 계면으로부터 분리되도록 서셉터를 추가로 이동시키는, 이동 배열(moving arrangement); 및
    기판과 지지부 사이의 공간으로 보호 유체 흐름을 제공하기 위한 입구를 포함하는,
    기판 처리 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    지지 계면은 기판 에지에서만 기판과 접촉하도록 구성되는,
    기판 처리 장치.
  18. 제16항 또는 제17항에 있어서,
    지지 계면은 핀 계면이고, 각각의 핀 계면의 핀의 개수는 3개 또는 4개인,
    기판 처리 장치.
  19. 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 장치는 서셉터의 하강 이동에 의해 기판이 지지부의 지지 계면과 접촉하도록 구성되는,
    기판 처리 장치.
  20. 제16항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    하강된 서셉터 또는 하강된 서셉터의 일부를 수용하기 위한 지지부의 측면 포켓을 포함하는,
    기판 처리 장치.
  21. 제16항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    반응 챔버 덮개(lid)를 이동시켜 서셉터의 이동을 수행하도록 서셉터에 부착된 반응 챔버 덮개를 포함하는,
    기판 처리 장치.
  22. 제16항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    임의적으로 그 사이에 간극을 남기고, 기판 위로 하강될 프레임부를 포함하는,
    기판 처리 장치.
  23. 제16항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    보호 유체가 입구로부터 기판 아래의 오목한 영역으로 그리고 그로부터 지지부의 측면 포켓으로 흐르도록 입구 및 지지부의 오목한 영역을 포함하는,
    기판 처리 장치.
  24. 제16항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상부 반대(counter) 표면을 포함하며, 상기 장치는 로딩 개구를 형성하기 위해 상부 반대 표면으로부터 하강 이동에 의해 반응 챔버를 분리하도록 구성되는,
    기판 처리 장치.
  25. 제16항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
    반응 챔버 주위에 진공 챔버를 포함하는,
    기판 처리 장치.
  26. 제16항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 장치는 순차적인 자체 포화 표면 반응에 의해 기판의 상부 표면 상에 재료를 증착하도록 구성되는,
    기판 처리 장치.
  27. 제16항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 장치는 광자 강화 원자층 증착 반응기 또는 플라즈마 강화 원자층 증착 반응기인,
    기판 처리 장치.
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